hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
パルス中性子及び高エネルギーX線を用いた鉄鋼文化財の非破壊分析手法の確立

本研究は、X線と異なる特性を持つ中性子を用いて鉄鋼文化財を分析し、結果の総合的解析により材質や内部構造を解明すること、そして最終的には鉄鋼文化財の非破壊分析手法を確立することを目的としている。最終年度である平成30年度も、以下のように大変意義のある成果を得ることが出来た。(1)ヨーロッパにおける中性子を用いた文化財分析の中核施設であるBudapest Neutron Centerで、これまで行ってきた中性子を用いた分析を補完できる、精緻な非破壊分析(Prompt Gamma Activation Imaging、即発ガンマ線イメージング分析)を実施し、鉄製の自在置物内部の金属由来の接着剤の非破壊での定性分析に成功した。これまで行ってきた高エネルギーX線と中性子を用いた鉄鋼文化財の非破壊分析手法を完成・確立させるために必要な追加実験を行うことが出来た。(2)今年度も、本研究の最終目標としていた美術館所蔵の大変貴重な鉄鋼文化財(徳川斉昭公作太刀、徳川ミュージアム所蔵品)を含む価値のある日本刀等のSPring-8での高エネルギーX線CT測定を実施することが出来た。分析技術の更なる改良と基礎データの蓄積を進めるとともに、鋼中の非金属介在物の配列の観察による具体的な制作技術の解明に取り組んだ。(3)これまでの研究成果を、非常に権威ある国際会議"Gordon Research Conference on Scientific Methods in Cultural Heritage Research 2018"での招待講演をはじめとする7件の発表(うち4件が招待講演、2件が国際会議)、1件の論文を通して積極的に公表した。自在置物の研究成果は北九州イノベーションギャラリーでの展覧会(2019年4月20日開催)への出展が決まり、研究成果の社会実装を推進することが出来た。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度は、X線と異なる特性を持つ中性子を用いて鉄鋼文化財を分析し、結果の総合的解析により材質や内部構造を解明すること、そして最終的には鉄鋼文化財の非破壊分析手法を確立することを目的に「研究実施計画」通りに研究を進め、以下のような成果を得た。(1)鉄鋼文化財を非破壊で分析する際の指標となる炭素量の異なる鉄鋼標準試料の購入、折り返し鍛錬や鍛接などの加工を施した、たたら製鉄により製造された試料(日本刀製作過程再現試料)の製作を行った。(2)中性子施設J-PARCにおける鉄鋼文化財のパルス中性子透過分光法による結晶組織情報解析にむけた分析条件を行うと共に、鉄鋼標準試料と日本刀製作過程再現試料を測定し、1炭素量(鉄・鋼・鋳鉄)、2加工方法(鍛造・鋳造)、3試料の厚さの違いが分析結果にどのような影響を与えるのかについて慎重な検討・確認を行った(J-PARC利用採択課題2014A0270)。ブラッグエッジ解析を通して、鍛造品と鋳造品ではαFeの格子定数に明らかな違いが認められ、格子定数を指標に鍛造品と鋳造品の非破壊判別ができる可能性が確認された。また、炭素量の増加に伴いセメンタイト量が増加する傾向が非破壊でも観察されるなど大きな成果を得た。(3)岐阜工業技術研究所における鉄鋼文化財の高エネルギーX線CTによる内部構造解析のための分析機器の選定、分析条件の検討などを行うと共に、火縄銃断片試料や出土釘試料の分析を行った。高エネルギーX線を用いて鉄鋼文化財中の非金属介在物や鍛接面などが非破壊でどのように観察出来るか検証した。(4)上記試料の中性子と高エネルギーX線を用いた非破壊分析結果と、破壊分析による組織観察結果の比較・検証を行った。今後、鉄鋼文化財を体系的に測定していく際の基礎データとなり得る貴重な結果を得た。(5)本年度の成果は、1報の査読付論文、計14件の国際・国内学会などでの発表(うち2件が招待講演)を通して積極的に公表した。平成27年度も「研究実施計画」通りに研究を進め、以下のような大変意義のある成果を得た。(1)JISに規定される炭素量の異なる4つの鉄鋼標準試料のX線と中性子による非破壊分析を実施した。中性子を用いた分析により、炭素量の増加に伴いセメンタイトのブラッグエッジが増大することが確認された。格子面間隔の解析を通して、鍛造品(S25C、S50C、SK3)と鋳造品(FC350)ではαFeの格子定数aに違いがあることが明らかになった。格子定数aが鍛造品と鋳造品の非破壊判別の指標として使える可能性があることが判明した。(2)鉄鋼文化財の製造・加工の結晶組織への影響を非破壊で検証するため、日本刀の各製造工程を再現した10試料を分析した。中性子を用いたブラッグエッジ解析により、加工による結晶配向、結晶子サイズなどの結晶組織構造の具体的な変化を非破壊で確認することが出来た。今後、それらの値の定量化に取り組んでいく予定である。(3)上記結果を踏まえ、実際の鉄鋼文化財(火縄銃断面試料や和釘など)の非破壊分析を行った。X線CTでは鉄内部の非金属介在物の配列が、中性子CTでは鉄内部の結晶相の違いが確認され、X線と中性子の相補利用の有効性を確認することが出来た。中性子を用いたブラッグエッジ解析を通して、分析方向(試料の向き)により結晶組織情報が異なることも明らかになった。

(4)上記非破壊分析結果と、破壊による組織観察結果の比較・検証を行い、今後鉄鋼文化財を体系的に測定していくための基礎データの蓄積に努めた。(5)本年度の成果は、計13件の国際・国内などでの発表(うち2件が招待講演)を通して積極的に公表した。J-PARCの中性子源冷却水系の不具合により2014B期で採択されていた実験が2015年度に延期になり、その影響で2015年B期の課題募集が中止になるなど予想外の出来事があったが、J-PARCでの2回の実験に集中して取り組み、多くの意義のある実験データを得ることが出来た。また、J-PARCや共同研究者からの実験・解析の面での人員のサポートもあったため、短期間でまとまった成果を得ることが出来た。SPring-8や岐阜県工業技術研究所でのX線を用いた分析も大変順調に展開した。本年度の研究を通して、中性子とX線は相補性が高く、鉄鋼文化財の非破壊分析に非常に有効であることを確認することが出来た。中でもパルス中性子イメージングを通して、結晶面間隔、結晶配向、結晶子サイズ、歪に加えて、セメンタイト量や鉄に含まれる不純物も同定可能であることや、それらから鉄鋼文化財の材料特性や製造技術も推定出来ることを確認した。これまでに得られた炭素量の異なる鉄鋼標準試料や、日本刀の製造過程を再現した試料の分析結果は、火縄銃、釘、日本刀、鉄鏡などの鉄鋼文化財を体系的に非破壊で分析していくにあたり基礎データとなるものであり、今後に向け意義のある成果を得ることが出来た。本研究は、X線と異なる特性を持つ中性子を用いて鉄鋼文化財を分析し、結果の総合的解析により材質や内部構造を解明すること、そして最終的には鉄鋼文化財の非破壊分析手法を確立することを目的としている。平成28年度も「研究実施計画」に沿って研究を進め、以下のように意義のある成果を得ることが出来た。(1)JISに規定される炭素量の異なる4つの鉄鋼標準試料のパルス中性子透過法を用いたブラッグエッジ解析を通して、非破壊で炭素量の定量化に成功した。顕微鏡観察やEBSP解析などの破壊分析結果との比較・検証を行い、炭素量や結晶配向性など非破壊でもほぼ同じ情報を得られていることを確認した。(2)昨年に引き続き日本刀の各製作工程を再現した10試料のブラッグエッジ解析を進めた。格子面間隔に焦点をあて、折り返し鍛錬、焼き入れ、焼き戻しなどによる結晶組織の変化と日本刀再現試料の位置との関係性について検証した。格子面間隔の解析により、焼き入れの程度や範囲を非破壊で把握できることがわかってきた。(3)和釘、火縄銃、日本刀断片、自在置物などの実際の鉄鋼文化財のX線と中性子を用いた分析を進めた。SPring-8のBL28B2(200keV)ならびにBL20B2(72keV)の放射光X線を用いたCT測定により、厚みのある鉄鋼文化財の内部構造や微小領域の3次元的観察に成功した。得られた画像のスタックやフィルターの利用により非金属介在物を非破壊で顕微鏡観察と遜色ない程度観察することが出来た。分析方向に制約がある文化財の分析にあたり空間分解能・密度分解能をどうあげるかが今後の課題である。
金属混合黒鉛の高温下における蒸発および耐水素イオン特性の評価

核融合第一壁への適用が検討されているボロン混合黒鉛は、炭化ボロンB_4Cと炭素とを混合して焼結した黒鉛材料である。本実験でボ使用したボロン混合黒鉛は、ロンの濃度が0,3,10,20wt.%のGB-100,GB-103,GB-110およびGB-120である。本研究では試料の加熱前後で重量を測り、重量減少量から損耗量を評価した。まずボン混合黒鉛を真空中で加熱し、熱的な蒸発特性について評価した。・1000°C以上加熱するとボロンが蒸発し始める。・1700°C以上でボロン蒸発が顕著となる。・2000°C以上で炭素の蒸発も顕著に観察されるようになる。ボロン混合黒鉛の温度を変化させ、4.5keVの水素イオンH_3^+を照射した。フルエンスは1×10^<19>H/cm^2である。・700°C付近でエロ-ジョン率の大きくなる化学スパッタリングが約1/5に減少した。・1000°C以上で顕著になる照射促進昇華は通常の黒鉛と同程度で、ボロン添加による抑制効果は見られない。化学スパッタリングが抑制されたのは注入された水素が容易に脱離し、表面水素濃度が低くなるためである。以上の実験結果より、ボロン混合黒鉛は1000°C以下の温度領域において使用することが望ましいといえる。化学スパッタリングを抑制することができるためである。しかしながら、1000°C以上では、照射促進昇華を抑制することができないこと、ボロン蒸発が生じ始めることから、通常の黒鉛よりもエロ-ジョンが大きくなり使用には適さないと言える。
三次元コラーゲンゲル内培養における細胞骨格とコラーゲン結合部位の検討

プラスチックやガラスのような可塑性をもたない培養基質上に接着した細胞は、細胞底面のごく限られた部分でのみ基質と接着し、この接着部位は接着斑と呼ばれる。接着斑には、細胞外マトリックスリセプターが濃縮し、細胞骨格としてアクチン線維の末端が繋留する。接着斑には、ビンキュリンやテーリンなどの接着構造を維持するのに必要な分子の他に、情報伝達に関与することが知られているPLC-_γなどの分子群も濃縮している。しかし、生体内ではこのような硬質の接着基質は存在せず、血管内皮などの例外を除いて、接着斑は観察されていない。本研究では生体内で細胞と細胞外マトリックスとの接着構造を検討することを最終目標に、そのモデル系として三次元コラーゲンゲル内培養を用いて、I型コラーゲンと線維芽細胞の間の接着構造について、螢光抗体法により共焦点レーザー走査顕微鏡を用いて検討した。線維芽細胞は、三次元培養系では二次元培養の接着斑のような局所的な接着部位を形成せず、細胞表面全面にわたって接着斑よりも小さなバッチ状の接着部位を作った。ここには、α2β1インテグリンの他、ビンキュリンも濃縮しており、接着構造を構成する分子は、基本的に二次元培養と同一であると思われる。現在、他の構成分子についても検討中である。線維芽細胞は、三次元コラーゲンゲル内で、きわめて細長い紡鐘形をとるが、このときストレスファイバーは細胞長軸に両末端を接続するように並走する。ストレスファイバーとインテグリン、ビンキュリンの共局在は、共焦点レーザー走査顕微鏡の解像度では、観察されなかった。ストレスファイバーよりも微細なアクチン線維の組織化状態との関係については、今後、電子顕微鏡レベルでの検討を加えたい。アクチン線維を断裂させるサイトカラシンを低濃度で培地に添加すると、アクチン線維が断裂するにも関わらず、細胞形態はほとんど変化しない。断裂の結果、アクチン線維はパッチ状に細胞膜直下に観察された。この断裂したアクチン線維のパッチとインテグリン、ビンキュリンの濃縮する接着構造の共局在が認められるかについて現在検討中である。
膵がん術前治療における耐性獲得と機序の解明

浸潤性膵管がんの治療成績は未だ十分なものとは言えず外科的切除・化学療法・放射線療法を組合せた集学的治療が重要である。その中でも術前治療は予後改善が期待できる戦略である一方、治療抵抗性のがん幹細胞の増加および上皮間葉転換の促進を引き起こす可能性も示唆されており、治療抵抗性を克服した新たな治療戦略の構築が急務である。本研究では、治療感受性のがん細胞が、術前治療により短時間で耐性を獲得する機序を解明することを目的とした。
差分量子化によるビデオの自動インデキシングシステムの研究

ストレージの大容量化やネットワークのブロードバンド化により、大量のビデオデータを容易にやり取りできるようになった。膨大なビデオデータベースを利用するには、人手を介さずに自動的にビデオのインデキシングに行うことが望まれている。本研究では、ビデオシーン切り替え検出し、人物が含まれるフレームに対して、高速かつ高精度で顔追跡をし、自動ビデオインデキシング手法を試みた。差分量子化によるヒストグラム特徴を用いて、時系列アクティブ探索法と組み合わせて、映像信号の高速探索法を提案し、従来の高速探索手法により高いロバスト性を実現した。情報化社会の進歩につれ、さまざまな分野におけるディジタル化技術の急速な発展により、複数のメディアが統合された高度マルチメディア情報処理環境の構築に対する要望が強い。しかし、現状のマルチメディア環境では、未整理で構造化されていないデータが溢れている。今年度の研究成果は以下のようになる。自動ビデオインデキシング技術を実現するため、前処理としてロバスト性のビデオシーン切り替え検出手法が不可欠である。現在標準的な動画圧縮フォーマットであるMPEGデータフォーマットのDC画像に差分量子化を適用することで、完全なMPEGデコードを実行することなく圧縮データから直接シーン切り替え検出を行った。公開のビデオデータベースからいくつかのMPEGビデオを用いて、従来手法に比べ、かなり良い結果が得られた。直接MPEGビデオのシーン切り替え検出が可能であることを示した。また、差分量子化によるヒストグラム特徴を用いて、時系列アクティブ探索法と組み合わせて、映像信号の高速探索法を提案した。汎用のPCを用いて、6時間分の映像から15秒の参照信号を従来の高速探索手法560ms掛かった1/7の時間80msの探索時間で正しく検出することを実現した。また、白色ガウス雑音に対しても、従来の高速探索手法によりロバストであることが分かった。SN比が30dB以上であれば、提案手法のほうは99.5%以上の探索精度が得られる。さらに、差分量子化による顔認識手法を改良した。顔認識パーツ分割処理を加えることにより、位置情報とヒストグラム情報を一緒に取り込み、総合判断することで顔認識率が向上することを明らかにした。現在最も標準的なFERETデータベースで評価した結果、表情、姿勢の変化を含むタスクにおいて、Top1認識率97.6%を得た。まず、差分量子化によるヒストグラム特徴を用いて、時系列アクティブ探索法と組み合わせて、MPEGビデオデータベースの高速探索法を提案した。現在標準的な動画圧縮フォーマットであるMPEGデータフォーマットのビデオデータは完全なMPEGデコードを実行することなく圧縮データから部分復号し、DC画像を生成することにより、ヒストグラム特徴を抽出できる。汎用のPCを用いて、6時間分のMPEGビデオデータから15秒の参照信号200本を探索する結果、従来の高速探索手法によりロバスト性の高い3%のERRを実現した。また、差分量子化による顔認識手法について量子化方法を検討した。これまで、隣接画素の差分処理したあとに、x方向とy方向の差分dIx,dIyを極座標に変換し差分ベクトルの半径r、角度θで量子化をするが、dIX-dIyの平面を直接量子化する方法を検討し、dIx-dIy平面の直交座標を長方形の量子化領域を分割し量子化する手法を試みた。公開のAT&T顔データベースで評価した結果、直交座標での量子化方法は97.2%の最大平均認識率が得られた。オリジナル差分量子化手法の結果95.7%により大きく向上させた。
組換えDNA技術を利用したリンゴ果肉の褐変の解明と抑制

リンゴの褐変現象はポリフェノール類がポリフェノールオキシダーゼ(PPO)により酸化されることによると考えられている。本研究ではリンゴにおける褐変現象の詳細を解明・抑制する目的で遺伝子組換え技術を用いて以下のような実験を行った。リンゴPPOの遺伝子をtacプロモーターの下流につないだベクターを大腸菌に導入しIPTGによりPPOを誘導発現した。発現させたタンパク質は電気泳動で分離し、ゲルから精製し、さらにマウスを用いて本タンパク質に対する抗体を作製した。作製した抗体を用いたウエスタンブロッティングにより、リンゴ及びナシ、ラフランス、モモ、カリン、ビワのリンゴと同じバラ科に属する果実類のPPOとの相同生を調べたところ、いずれも65kDaと59.3kDaのバンドが確認され、これら果実類には性質の似たPPOが存在することが明らかとなった。さらに、リンゴのPPO遺伝子の配列に基づいて作製したプライマーを用いてナシ、ラフランス、モモ、カリン、ビワのPPO遺伝子の一部分をPCR法でクローニングした。DNA塩基配列を決定し比較したところ、これら果実類のPPOはこれまで報告されている植物のものの中でも特にバラ科間でのホモロジーが高いことが示唆された。
角化細胞分化に連動したヒトパピローマウイルスクロマチンの転写複製機構の解明

角化細胞分化と連動したヒトパピローマウイルス(HPV)クロマチンからの転写機構の解析を行った。HPV16型の環状ゲノムDNAをヒストンおよびヒストンシャペロン蛋白質、クロマチン再構築因子と共に混合し、ATP分解のエネルギーを用いてHPVクロマチンを作成した。HPVクロマチン上でのヌクレオソームの位置を、マイクロコッカスヌクレアーゼ分解法により決定した。HPV16型には初期遺伝子の転写を担う初期プロモーター(P97)と、細胞分化によって活性化される後期プロモーター(P670)とがあり、ヌクレオソームがHPVクロマチンのP670領域に正確に配置されることが分かった。この配置は細胞内でのHPVヌクレオソームの位置を再現していることから、生理的なHPVクロマチンを無細胞再構築系によって作成することに初めて成功した。ヌクレオソーム構造は転写に対して抑制的に働くことから、このヌクレオソーム配置を変化させることがP670の活性化につながると考えられる。また角化細胞分化を引き起こす転写因子C/EBPβがP670に及ぼす効果をリポーターアッセイによって調べた。ヒト子宮頸癌細胞やヒト包皮角化細胞でC/EBPβを過剰発現させるとP670が著しく活性化された。C/EBPβはP670の活性を上昇させる一方、P97の活性を抑制した。組換えC/EBPβ蛋白質を用いてゲルシフト解析を行い、P670領域内にC/EBPβが二ヶ所結合することが示された。これらの結合部位にC/EBPβが結合出来ない塩基置換変異を導入すると、リポーターアッセイにおけるC/EBPβによるP670活性化が減弱した。さらにクロマチン免疫沈降法により、C/EBPβが細胞内でP670に結合することが示された。C/EBPβはHPVゲノムの後期プロモーターに直接結合し、分化特異的な活性制御に関わることが示唆される。クロマチン構造を取ったヒトパピローマウイルス(HPV)ゲノムを用いて、角化細胞分化に連動してHPVの転写と複製を制御する細胞蛋白質を探索し、HPVクロマチンの転写複製の分子機構を明らかにすることが本研究の目的である。本年度は、実験材料として用いるHPVミニクロモソームを無細胞系で構築した。HPV16型の環状ゲノムDNAをピストン及びヒストンシャペロン蛋白質NAP-2、クロマチン再構築因子ACFと共に混合し、ATP分解のエネルギーを用いてクロマチン再構築反応を行った。規則的なヌクレオソーム間隔を有したHPVミニクロモソームが作成されたことを、マイクロコッカスヌクレアーゼによる切断反応によって確認した。次年度はこのHPVミニクロモソームを用いて、角化細胞分化に連動してHPVクロマチンの構造を変化させる細胞蛋白質を生化学的に探索する予定である。また細胞分化特異的にクロマチン構造が変化することが知られているHPVのE7遺伝子領域に、ヒト転写因子C/EBPβの結合配列が存在することを新たに見いだした。組換えC/EBPβ蛋白質を大腸菌で作成し、E7領域のDNA断片を用いたゲルシフトアッセイを行い、二箇所のC/EBPβ結合部位を同定した。このC/EBPβ結合部位に塩基置換変異を導入すると、その結合が消失することから、C/EBPβがこの部位に配列特異的に結合することが示された。この結合の生理的意義を検討するために、E7遺伝子下流にルシフェラーゼ遺伝子を置いたリポータープラスミドを作成し、C/EBPβの発現がリポーター活性に及ぼす効果を調べた。C/EBPβはリポーター活性を増強し、この効果には同定したC/EBPβ結合部位が存在することが必要であった。さらにクロマチン免疫沈降法により、C/EBPβがこの二箇所の部位に細胞内で結合することを明らかにした。C/EBPβが角化細胞の分化を誘起することがこれまでに示されており、C/EBPβがHPVクロマチンに直接結合することで、分化特異的なウイルスプロモーターの活性化に関与する可能性が示唆される。

組換えC/EBPβ蛋白質を用いてゲルシフト解析を行い、P670領域内にC/EBPβが二ヶ所結合することが示された。これらの結合部位にC/EBPβが結合出来ない塩基置換変異を導入すると、リポーターアッセイにおけるC/EBPβによるP670活性化が減弱した。さらにクロマチン免疫沈降法により、C/EBPβが細胞内でP670に結合することが示された。C/EBPβはHPVゲノムの後期プロモーターに直接結合し、分化特異的な活性制御に関わることが示唆される。
小型移動型選果ロボットによるID農産物のほ場生産に関する研究

本研究の目的は,ほ場内移動用の小型選果ロボットのプロトタイプを設計開発することにあり,次のような基本構成と機能を実現することにした。すなわち,選果情報は偏光フィルタ付きカメラ複数台による果実全画面情報にし,品質と等級の判別は,形状,質量,色,病害虫等による傷など,生産現場の評価基準に準じて実施した。ほ場実験はピーマンやトマトなどの果菜類栽培ほ場で行い,位置情報と併せて,品質・収量マップの作成を試みるとともに,栽培履歴や品質情報の農産物付加システムの提案を行うことにした。研究成果は以下の通りである。1.すでに試作したてある偏光フィルタ付特殊照明とCCDカメラの組み合わせによるポータブルな果実全画面リアルタイム計測システムによるピーマン果実を対象にした機能調査実験データを用い,品質・等級判別のためのアルゴリズムを開発し,小型の移動式選果ロボットの基本設計を実施した。2.研究代表者が発明した多層コードシステム及び情報付き農産物ビジネスモデルに関する知見(特願2004-122820,特願2004-116536)を基礎として,ITと知財による特産農産物創造のビジネスモデルを提案した。その実証のため,協力企業であるリンテック(株)のラベル編集機能付き印刷システムを利用した2次元コード付き農産物の高級デパートでの店頭販売実験を実施し,情報付き農産物が食の市場で競争力のあることを実証した。3.上記の本庄PF研究会と連携した社会実験は,官邸が進める「立ち上がる農産漁村」の優良事例として選定表彰され,平成18年度の農業白書の中のモデル事例として紹介される見込である。4.以上の研究成果は国際学術雑誌に掲載されるとともに,本研究成果を解説した図書「精密農業」を出版した。本研究の目的は,ほ場内移動用の小型選果ロボットのプロトタイプを設計開発することにある。選果情報としては偏光フィルター付きカメラ複数台による果実全画面情報を中核とする。品質と等級の判別は,形状,質量,色,病害虫等による傷など,生産現場の評価基準に準じて実施するものとする。ほ場実験はピーマンやトマトなどの果菜類栽培ほ場で行い,位置情報と併せて,品質・収量マップの作成を試みるとともに,栽培履歴や品質情報の農産物付加システムの提案を行う。本研究は,選果ロボットの視角部及び果実の品質判定アルゴリズムの開発,車両搭載による移動型選果ロボットの開発,及び農産物IDラベリングシステムの三つの部分よりなり,それぞれ独自に進めながら,その研究成果を小型移動型選果ロボットの開発に統合した。1)すでに試作してある偏光フィルタ付特殊照明とCCDカメラの組み合わせによるポータブルな果実全画面リアルタイム計測システムの改良及び機能調査実験を行い,ピーマンを試験果実として品質・等級判別のためのデータベース蓄積を行った。2)コンパクトな移動用車両を試作改良し,屋外及び屋内における位置検出システムの基本構想を提案した。3)果実全画面計測システムと果実ハンドリング部を移動用車両に搭載し,移動型選果ロボットのプロトタイプを作成する(近藤・澁澤)。4)本庄PF研究会と連携して実施する農産物販売実験において,二次元バーコードを利用した農産物情報開示システムを調査し,移動型小型選果ロボット用の農産物IDラベリング方法を提案した。6)以上の研究成果を第7回精密農業国際会議(2004年7月,米国ミネソ大学)にて発表した。
細胞タイプ特異的ＲＮＡｉを用いた個体発生を支える細胞動態調節解析法の確立

私たちは、RNAiスクリーニングにより進化的に保存されたPAF1複合体の構成因子(CTR-9, PAFO-1, LEO-1, CDC-73, RTFO-1)が、線虫表皮形態形成に関与することを見いだした。これらのノックダウン胚では、細胞分化には異常が見られず、むしろ細胞のポジショニングや細胞変形に顕著な異常がみられた。PAF1複合体の構成因子は、表皮細胞を含む多くの細胞で発現していることがわかった。leo-1欠失変異体を用いた、細胞タイプ特異的なレスキュー実験から、PAF1複合体は表皮細胞で発現し、胚発生に必須であることが示された。発生過程で多くの遺伝子は、さまざな発生段階で機能する。発生初期に機能する遺伝子は、発生後期の機能を調べるのが困難である場合がしばしば生ずる。また、個体ではさまざまな細胞種が協調的に働いている。特定の遺伝子のノックダウンによる表現型が、着目した遺伝子がどの細胞で働くことに起因するかについても不明な点が多い。そこで我々は、線虫胚形態形成期に特定の細胞種でのみ特異的に遺伝子の機能を破壊可能な株を樹立することを目的とした。方法は、RNAiパスウェイの主要遺伝子rde-1およびrde-4遺伝子に着目した。rde-1およびrde-4の遺伝的背景ではRNAi機構が異常となるが完全ではない。我々はrde-1, rde-4二重変異体の遺伝的背景ではRNAi機構の破綻がさらに顕著になることを期待した。まず、表皮細胞種に着目した解析系の構築ををおこなうことにした。表皮細胞で特異的にRNAiノックダウン可能な株の作成のため、本年度は、GFP::rde-1に加えて、表皮細胞で特異的にmCherry::rde-4を発現するコンストラクトの作成に成功している。しかしながら、いまだにrde-1,rde-4二重変異体に対し両遺伝子を表皮細胞でのみレスキューできる株の作成には成功していない。今後は、上記二つの変異と二つのトランスジーンを共存させ安定的にRNAi解析が行える株の作成に向けて勢力的に実験を遂行する必要がある。株の作成後は、表皮形態形成における細胞骨格リモデリングや表皮細胞の移動や変形に関わる遺伝子などの表皮特異的なノックダウンの効果を解析するなどして研究課題の達成を目指したい。本研究課題では、細胞タイプ特異的なRNAiを用いた細胞動態解析法の確立を目指した。私たちは、ライブイメージング観察可能でダイナミックな細胞動態を示す線虫胚後期にみられる形態形成に着目した。線虫胚形態形成期に特定の細胞種でのみ特異的に遺伝子の機能を破壊可能な株を樹立し、細胞動態を解析する実験系を確立することを目的とした。本研究では、表皮細胞種に着目した解析および線虫株の作成(1ー2)を行った。1、GFP/mCherryタグをもたせた細胞骨格系、ヒストンや細胞接着分子の動態を線虫胚形態形成期にライブイメージングできる解析法(画像の取得から画像解析まで)を確立できた。それらの株を用いて、表皮細胞の微小管動態の制御に転写制御にかかわるPAF1複合体が重要な役割を果たしている可能性を明らかにした(Kubota et al., Dev Biol , in press)。これまで、線虫胚表皮形態形成はアクチン細胞骨格系の制御が重要であることが明らかになっていた。この研究から我々は、さらに微小管を介した表皮形態形成の制御経路の存在を示唆することができた。さらに、転写制御因子・PAF1複合体が表皮細胞のポジショニング、細胞移動および細胞変形に重要な働きを示す可能性を明らかにした(Kubota et al., Dev Biol , in press)。2、一方、安定的に細胞タイプ特異的にRNAi解析が行える株の作成に向けて勢力的に実験を遂行した。しかしながら、表皮特異的なノックダウンの効果を解析できる株の作成には至っていない。この原因の一つとしては、特定のタイミングにおけるRNAi効果が当初期待したほど高くない可能性が考えられる。今後は遺伝子ノックダウンやタンパク質の破壊法については別のアプローチに変更するなどして、細胞タイプ特異的な形態形成制御因子ノックダウン解析系の樹立を目指したい。本研究課題では、線虫胚形態形成における表皮細胞・筋細胞・神経細胞の役割分担とそれらの異種細胞間の細胞間相互作用の分子メカニズムを解析可能な細胞タイプ特異的なRNAiを行うことができる線虫株の樹立とそれらを用いた解析システムの構築を目的としている。本年度は、RNAiスクリーニングを行い、線虫胚の形態形成期に異常を高頻度に引き起こす遺伝子を多数同定した。その中で我々は5つの遺伝子に注目してタイムラプス解析を行い、これらの遺伝子をノックダウン個体では、ほとんどすべての個体が形態形成期の表皮細胞の細胞移動と細胞伸長に異常を起こし致死に至ることを発見した。

また、それらの遺伝子に関連した遺伝子の欠失株の解析にから、欠失変異体においても同様な表現型を示すことを示した。現在は、細胞タイプ特異的に発現するベクターの開発が完了したので、細胞タイプ特異的な発現系を用いた変異体のレスキュー実験を行っている。一方、細胞タイプ特異的にRNAiを行う解析系の構築は進行中であり、細胞骨格マーカー(チューブリン、アクチン)の動態を解析可能なベクターの作出に成功した。現在は、これらのマーカーを安定的に発現し、細胞タイプ特異的にRNAi可能なトランスジェニック線虫株を作成中である。今後は、各遺伝子を細胞タイプ特異的にノックダウンした際の形態形成異常と細胞骨格マーカーの発現パターンに対する影響を詳しく解析できるトランスジェニック線虫を用いたRNAiノックダウン解析システムを樹立し、表皮細胞・筋細胞・神経細胞における個々の遺伝子の機能と異なる細胞種に対する影響を詳細に解析していきたい。表皮細胞で特異的にRNAiノックダウン可能な株の作成のため、本年度は、GFP::rde-1に加えて、表皮細胞で特異的にmCherry::rde-4を発現するコンストラクトの作成に成功している。しかしながら、いまだにrde-1,rde-4二重変異体に対し両遺伝子を表皮細胞でのみレスキューできる株の作成には成功していないことから。安定的にRNAi関連遺伝子のトランスジーンを発現する株の取得が完了していないため。一方、細胞骨格マーカーの発現ベクターの作成と発現チェックとRNAiよるスクリーニングは順調に進んでいる。研究課題を進めるには、rde-1,rde-4二重変異体に対し両遺伝子を表皮細胞でのみレスキューさせる株の作成が必須である。来年度は、上記二つの変異と二つのトランスジーンを共存させ安定的にRNAi解析が行える株の作成に向けて勢力的に実験を遂行する必要がある。株の作成後は、表皮形態形成における細胞骨格リモデリングや表皮細胞の移動や変形に関わる遺伝子などの表皮特異的なノックダウンの効果を解析するなどして研究課題の達成を目指す。また、別のアプローチとしてnonsense mediated RNA decay機構を利用した、特定の細胞腫のみ遺伝子ノックダウンする手法が開発された(Maher KN , Genetics, 2013)。この方法を用いた表皮細胞でのみ遺伝子ノックダウンする株の作成についても検討の必要がある。安定的にトランスジーンを発現する線虫株の取得を精力的に行う。交配についても精力的に行いマーカーをもたせた線虫株も合わせて作成する。プロジェクトを進める人員を確保する。次年度の使用額は、当初計画していた「rde-1,rde-4二重変異体に対し両遺伝子を表皮細胞でのみレスキューできる株の作成」を次年度に作成することに変更したことにより生ずるもので、次年度以降に作成し解析する線虫株の作成に必要な経費として、平成25年度に請求額とあわせて使用する予定である。(物品費:288313円)トランスジェニック線虫取得のための消耗品およびRNAiライブラリーもしくは大腸菌培養用のインキュウーターを購入し効率的に実験を進める。
環境医学領域におけるメタロミクス手法の開発と応用に関する研究

ゲノミクス(Genomics)、プロテオミクス(Proteomics)と並ぶ、メタロミクス(Metallomics)の概念に着目し、環境医学領域におけるメタロミクス手法の開発と応用を推進する。ヒト集団を対象とする微量元素の健康影響に関する疫学研究と最新の分析手法とを統合し、各種微量元素について1複数の元素を同時に、2生体内のどこに、3どのような化学形態・同位体比で分布しているかを網羅的・総合的に明らかにする手法を確立することを目的とする。各種の測定法の開発と改良を進めるとともに、これを補完する実験研究により、各種微量元素の生体機能メカニズムの解析手法を開発する。環境医学領域における微量元素研究のメタロミクス(Metallomics)の概念に着目し、環境医学領域におけるメタロミクス手法の開発と応用を推進する。環境医学領域での微量元素の健康への影響を分析手法を確立することで明らかにしようとする新しい取り組みである。生育環境、職場環境との関係、微量元素間の相関など、確実に得られる知見は多いと評価される。
都市・農村計画のフレームワーキングと政策化をめざす実証実験

基礎自治体を超えた一体的な計画単位である「シティー・リージョン(CR)」の有効性について、具体的なフィールドにおける実証を試みた。その結果、以下の3つの統合的再編にCRが果たす役割と課題を明らかにした。(1)圏域の再編:中心市街地への都市機能の集約化のために、地域情報と地域不動産のマネジメントをになう広域TMOを活用すること。(2)医療の再編:地域医療の展開のために、市民生活における運動習慣の場の形成を促し、地域の社会関係資本の触媒として機能する小規模拠点を育成すること。(3)産業の再編:観光産業のイノベーション実現のために、観光のあらたな形態としての「地域医療観光」を導入すること。奈良県橿原市を中心に高取町、明日香村を含む「飛鳥シティ・リージョン」を対象として、都市と農村を一体的に計画するTown and CountryPlanningの枠組みを提示するとともに、当地における実際の計画行為に、理論的枠組みを適用することで、基礎自治体の範域をこえた一体的な計画単位とするCity Regionの有益性を実証することを目標として研究を進めた。平成27年度は研究の端緒として、国内外におけるSpatial Planningの動向、土地利用制度の基本的枠組み、一元的土地利用計画導入の背景、土地利用規制、開発許可の基本的な考え方などを整理し、都市と農村を一体的に計画するための、広域圏の意思決定手法(ガバナンス・システム)に関する枠組みの提示を行った。また、「飛鳥シティ・リージョン」に関わる関連主体(橿原市・奈良県・奈良県立医大・地元NPOほか)に対するインタビュー調査を実施し、将来的な広域まちづくりの方向性と課題を把握するとともに、次年度に向けた研究・実践体制の構築を行った。加えて、「飛鳥シティ・リーョン」に関連する企業、医療機関、自治体、大学などが協働して、奈良県立医科大学の医療・健康機能を核としたまちづくり・地域づくり(「医学を基礎としたまちづくり:MBT」)を推進する為に、奈良県立医大と連携して、産学官医連携組織「MBTコンソーシアム」を設立し、広域圏の意思決定手法(ガバナンス・システム)に関する実践的検証を開始した。研究の進行管理を徹底した結果順調に進展している。「飛鳥シティ・リージョン」を対象に、都市と農村を一体的な計画単位とするCity Regionの有益性を実証することを目標として、広域圏の意思決定手法(ガバナンス・システム)に関する実践的検証を推進した。具体的には、当該地域において各種地域組織および産学官医連携組織「MBTコンソーシアム」と協働して基礎自治体の範域を越えたまちづくりの実践を行ない、その参与観察を進めるなかで、以下の三点に関する成果を得た。(1)「中心市街地への都市機能の集約化」に関しては、試験的小規模事業(パイロット・プロジェクト)の実施を担いつつ、既存組織の広域的連携のための政治的アリーナを提供し、かつ地域における「まちづくり知」の蓄積を担うシンクタンクとして機能する、広域型TMO(Town Management Organization)の有効性を示すとともに課題を抽出した。(2)「まちなみ保存地区でのまちなか医療の展開」に関しては、地域の社会関係資本の触媒として機能する小規模拠点の活用や、自然発生的な住民自身による健康行動の支援などを通した、施設整備にとどまらないまちなかの「健康の場づくり」の重要性を明らかにした。(3)「医療と観光のイノベーション」に関しては、医療観光の動向を整理したうえで、その課題として「拠点に依拠した“点"型医療観光」から「“まち=面"型医療観光」への転換の必要性を示した。またその具体的な展開の方向として、地域の農作物を活用した園芸療法など「未病を治す東洋的医療観光」と、地域の観光資源を活用した長期滞在型高度医療提供など「疾病を治療する西洋的医療観光」があることを示し、それぞれの成立条件を整理した。昨年度に引き続き、産学官医連携組織「MBTコンソーシアム」などの活動を通して、広域圏の意思決定手法(ガバナンス・システム)に関する実践的検証を推進し、「地域公共交通の充実とまちづくりの連携」「まちなみ保存地区でのまちなか医療の展開」「医療と観光のイノベーションによる研究開発拠点の創出」の三側面から、奈良県立医大を中心とした計画圏域であることを活かした「医学を基礎とするまちづくり・地域づくり」の広域的スキームを策定する。こうして得られた実証成果を、広域圏の意思決定手法(ガバナンス・システム)に関する既存の理論に照らし、理論と実践の乖離を抽出することを通して、City Regionが有効に作用するために必要となる、1範域の設定方法(計画単位)、2担うべき公共サービスの選択(計画主題)、3意思決定方法のあり方(計画運用)について、理論構築を行う。最後に、これまでに得られた研究成果をとりまとめ、研究報告書を作成するとともに、政策化へのはたらきかけをすすめて、法制化や新たな計画単位の普及に努める。都市計画出張旅費について、安価な宿泊所を利用することで、節約する事ができた。次年度使用額については、平成28年度に予定している追加現地調査をさらに充実することで、出張旅費として使用する予定である。
高分子集合体の構造と機能発現機構に関する基礎的研究

本研究は分担者各自の研究成果を基に相互の討論を活発に行い、それを各自の研究に反映させることにより行われた。その成果は十分に達成され、本研究に関連して分担者によって発表された論文は78編に達している。1.静的相関と物性.尾山と塩川は分子量分布のある系に対するクロスオーバー濃度の混合則を導いた。岡本は格子上の多数鎖系の計算機実験を行い繰り込み群理論によって論じた。野田は分岐を含む広い分子量範囲にわたって【C^*】の存在を確かめ、またブロック鎖のミクロ構造について解析した。2.動的相関と拡散機構.倉田はセグメントの空間分布が静的および動的光散乱に与える影響について詳細に検討し、また高分子(1)-高分子(2)-溶媒系での高分子の光散乱および沈降の測定から準濃厚溶液中で高分子に働く力について重要な知見を得た。高橋はグラフトゴム粒子の構造を明らかにした。野瀬は高分子溶液中でのゲスト高分子鎖の挙動について詳細に検討し、バイモーダル緩和について有益な知見を得た。3.からみ合いとパーコレーション機構.小高は誘電ノーマルモード過程粘弾性により濃厚溶液およびブレンド中のからみ合いについて詳細に検討した。また網目高分子の新しい機能を開発した田中はコイル-グロビュール転移、会合性溶液の粘性について新しい理論を提出した。土井は彼とEdwardsによって創始された管模型理論を集大成した単行本を出版し、学界に大きく寄与した。また分布系への適用を行った。4.理論的考察とシュミレーション.三宅は星形、環状および櫛型高分子に繰り込み群理論を適用し、有用な結論を得た。石鍋は数え上げ法により界面や【○!H】点における自己排除鎖の形態を調べ、また近久と協力して接触点の異なる場合についてシュミレートした。波田野は、高分子の吸着についてシュミレートした。
ポスト新自由主義体制下における都市周縁層の社会的排除と処罰に関する国際比較研究

本研究は、これまで行ってきた新自由主義体制下で新たに形成される都市周縁層の空間的隔離と社会的排除に関する研究を、(1)社会集団内(米国不法移民、野宿生活者)分析から社会階層(本研究では、とくに、都市周縁層)分析へと深化させるとともに、(2)都市周縁層の社会的排除から社会的処罰・犯罪化への厳罰化に関する社会政策過程に関する日米比較研究を行っていく。具体的には、米国と日本での4年間の継続調査をもとに、1)社会的排除から社会的処罰・厳罰化、2)都市周縁層の国際比較分析を行ったうえで、3)新自由主義国家の刑罰論的転回について社会学的な国際比較実証研究を加えた。本研究では、これまで行ってきた新自由主義体制下で新たに形成される都市周縁層の空間的隔離と社会的排除に関する研究を、1.社会集団内(米国不法移民、野宿生活者)分析から社会階層(本研究では、とくに、都市周縁層)分析へと深化させるとともに、2.都市周縁層の社会的排除から社会的処罰・犯罪化への厳罰化に関する社会政策過程に関する日米比較研究を行ってきた。具体的には、米国と日本での継続調査をもとに、(1)社会的排除から社会的処罰・厳罰化、(2)都市周縁層の国際比較分析を行ったうえで、(3)新自由主義国家の刑罰論的転回について社会学的な国際比較実証研究を加えていく。とくに、本年度は、ポスト新自由主義体制下における都市周縁層の社会的排除と処罰に関する国際比較研究を進めていくために、1)社会政策過程分析-新自由主義国家の社会福祉政策と刑罰政策(拙稿2010「新自由主義国家米国の刑罰化」)、2)都市空間分析-「ジェントリフィケーション」「ゲイティッド・コミュニティ」、3)労働・生活世界分析-リフレクシブ・フィールドワーク(拙稿2011「リスクと統治性-米国非正規滞在者の排除と処罰」)の三つの分析を進めてきた。言い換えるなら、(1)政策過程と国家論に関する国家・社会政策分析、(2)(都市)社会-空間分析、(3)都市周縁層の労働生活世界を抽出する質的調査メソッド(本研究では、リフレクシブ・フィールドワーク)を相互に連関させるなかで総合的な分析を行ってきた。その成果を、国内外の学会で多数報告してきた。中でも、4月にエジンバラ大学で開催された国際学会では"Advanced Marginalization and Post-Neoliberal Criminalization"について報告を行った。具体的には、日本とアジア諸国での継続調査をもとに、(1)社会的排除から社会的処罰・厳罰化、(2)都市周縁層の国際比較分析を行ったうえで、(3)新自由主義国家の刑罰論的転回について社会学的な国際比較実証研究を加えていく。

とくに、本年度は、ポスト新自由主義体制下における都市周縁層の社会的排除と処罰に関する国際比較研究を進めてきた。1)社会政策過程分析ー新自由主義国家の社会福祉政策と刑罰政策(拙稿2010「新自由主義国家米国の刑罰化」)、2)都市空間分析ー「ジェントリフィケーション」「ゲイティッド・コミュニティ」、3)労働・生活世界分析ーリフレクシブ・フィールドワークの三つの分析を進めてきた。言い換えるなら、1政策過程と国家論に関する国家・社会政策分析、2(都市)社会ー空間分析、3都市周縁層の労働生活世界を抽出する質的調査メソッド(本研究では、リフレクシブ・フィールドワーク)を相互に連関させるなかで総合的な分析を行ってきた。その成果を、国内外の学会で報告してきた。本研究は、申請者がこれまで行ってきた新自由主義体制下で新たに形成される都市周縁層の空間的隔離と社会的排除に関する研究を、(1)社会集団内(米国不法移民、野宿生活者)分析から社会階層(本研究では、とくに、都市周縁層)分析へと深化させるとともに、(2)都市周縁層の社会的排除から社会的処罰・犯罪化への厳罰化に関する社会政策過程に関する国際比較研究を行ってきた。具体的には、国際都市と日本での3年間の継続調査をもとに、1)社会的排除から社会的処罰・厳罰化、2)都市周縁層の国際比較分析を行ったうえで、3)新自由主義国家の刑罰論的転回について社会学的な国際比較実証研究を加えてきた。その代表的な成果として、本年度は、都市周縁層の国際比較分析の先端研究としてロイック・ヴァカンによる“Punishing the Poor:The New Government of Social Insecurity"(2008)の著作の検討を行ってきた。ヴァカンは本書の冒頭で、ここ数十年の先進諸国における新自由主義の支配的趨勢と刑罰政策との密接な結びつきを指摘している。とりわけ、次の6点1都市的な異質性への厳格な処罰、2厳罰体制への法改正と犯罪監視装置の配備、3メディアや専門家による都市不安へのデマゴーク、4都市周縁層のスティグマ化、5刑務所等矯正施設の民営化、6警察組織の拡大と強化(Wacquant,2008,pp.123-124)、の共通点がみられるという。その成果として、同じくヴァカン教授の主著である『Body and Soul』Oxford Pressの全訳を完成させ、出版にこぎつけたことは特筆に値する。同時に、現地調査も継続的に行ってきており、その成果をまとめていくことが次年度の課題となる。現地調査と調査データの整理を計画通りに推敲している。最終年度に研究成果を著作として刊行できるように執筆も続けている。25年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度から本年度にかけて、本研究の根幹部分に必要となる2冊の大著の全文翻訳をおこなってきた。その成果は、それぞれ、『ストリートのコード』(ハーベスト社)『ボディ&ソウル』(新曜社)として刊行にいたった。その作業は、時間と労力を相当にかけるものであり、その半面で当初の現地調査都市間比較にやや遅れが出ているといえる。ただし、4カ年計画の3年目にあたる本年に、2冊を出版できたことは十分に評価できる。これらの著作をもとに、個人成果を単著にまとめていくことが今年度の課題となる。国際学会での研究報告と国内学会での研究報告ならびに、研究論文執筆を行う。最終年度には研究成果を刊行する。
D型アミノ酸を指標にした細菌による海洋難分解性溶存態有機物の生成機構の解析

本研究の目的は海洋の溶存態有機物、特に難分解性溶存態有機物の生物地球化学的生成機構を明らかにし、それらの地球上における炭素リザーバーとしての重要性と地球規模の炭素循環と環境変動との関わりを考察することである。そのために、溶存態有機物、特に難分解性溶存態有機物の生成に対する海洋バクテリアによる寄与を培養実験によって解析した。すなわち、培養液中の溶存態有機成分、特にバクテリア固有のD-型アミノ酸の消長を中心に、^<13>C-トレーサー法、ガスクロマトグラフ法(GC)、およびガスクロマトグラフ-質量分析法(GCIMS)によって追跡した。^<13>C-標識グルコース(20mgC)を基質として、また、バクテリア群集を含む東京湾の海水(2リットル)をバクテリア群集の種としてそれぞれを人工海水(20リットル:ポリカーボネート瓶)に添加した後、27°Cの暗所中で90日間以上に亘って培養した。一定時間毎(1-30日毎の)に試料を採取し、ガラス繊維ろ紙(Whatman GF/F)でろ過した後、ろ液を試料としてDOMを分析した。培養初期(1-4日目)ではDOC濃度と^<13>C/^<12>C比(^<13>C-atom%)が著しく低下したが、溶存態アミノ酸、特にアラニンの濃度とそのD-/L-比は、^<13>C-標識グルコースがバクテリアによる変換と消費によって他の有機成分とCO_2に間違いなく変わることを反映して急激に増大した。すなわち、DO^<13>C,^<13>C-アミノ酸、D-型アミノ酸、特に^<13>C-アラニンおよびD-,L-アラニンなどが培養中に^<13>C-標識グルコースからバクテリアによって特異的に生産されたことは明白であった。また、培養初期(1-4日目)に生産された^<13>C-DOCとD-アラニンはそれぞれその約1%が培養90日後においても安定に残存することも分かった。濱らによるこれまでの研究(Hama et al.2004)によれば、植物プランクトンの光合成によって生産された有機態炭素の約5%は暗所での培養60日後でも安定に残存した。残存する有機物は大部分が溶存態であり、全有機炭素の60%を占めて、比較的低分子物質で生物学的には難分解性の性質であった。これらの結果からは、海洋の難分解性溶存態有機物(R-DOM)の主要部分はバクテリア固有の変換によって植物プランクトンの光合成産物から生産される事が明らかに示される。また、難分解性溶存態有機物(R-DOM)の生成に対するバクテリア寄与の大きさは地球規模の炭素循環と環境変動において深い関わりを持っており、炭素隔離機能としてそれを評価することは極めて重要である。

また、難分解性溶存態有機物(R-DOM)の生成に対するバクテリア寄与の大きさは地球規模の炭素循環と環境変動において深い関わりを持っており、炭素隔離機能としてそれを評価することは極めて重要である。本研究の目的は、細菌類だけが固有に生産するD-型アミノ酸を指標にして、植物プランクトンによる一次生産有機物の分解・変質過程における細菌類の役割と寄与を解析することにより、梅洋難分解性溶存態有機物の生成機構を解明しその海洋炭素循環における炭素シンクとしての役割を考察することである。そのために、人工海水(181)に無機栄養塩類と東京湾表層のろ過海水(GF/F:0.7μm,含細菌類:21)を添加した後、細菌類の増殖基質として全炭素原子が^<13>Cで標識されたグルコース(1mgC/l)を加えて27°Cの暗条件下で90日間培養した。一定時間毎に試水を採り、細菌類細胞数の計測とヌクレオポアフィルター(0.4μm)を通過したろ液の有機態炭素濃度(DOCおよびDO^<13>C)の測定から^<13>C-標識グルコースの消長を追跡すると共に、ガスクロマトグラフ(GC)およびガスクロマトグラフ/質量分析計(GC/MS)によって^<13>C-標識溶存態アミノ酸の消長、特に細菌によるD-型アミノ酸の生産過程を解析して、細菌による溶存態有機物分子への変換過程を考察した。培養初期では細菌類の急激な増殖(細胞数:4日目で33倍)を反映してDO^<13>Cは初期濃度(1mgC/l)の約30%にまで激減したが、それ以後は緩やかな減少傾向で推移し90日目でも18%が残存した。GC/MSによる解析では、分子中の炭素が全て^<13>Cから成るD,-L-AlaおよびD-,-L-Valがいずれの試料からも分離・検出されたが、それらは^<13>Cグルコースから細菌類によって生成された後、溶存化したことを示す証拠であった。それらの^<12>C-アミノ酸との相対濃度は培養初期に急激に増大し、それらは短時間では消失せず90日後も残存した。これらのことは、海洋における細菌類が単なる有機物の分解者としてだけではなく、難分解性DOMの生産者として重要な役割を果たしていることを示唆している。本研究の目的は、(1)植物プランクトンによる基礎生産有機物の変質過程と溶存態有機物(DOM)の生成過程における細菌類の役割と寄与を解析・評価すること、および(2)難分解性溶存態有機物(R-DOM)の生成機構を解明して海洋炭素循環におけるその炭素シンクとしての機能を評価することである。そのために、(1)^<13>Cをトレーサーにした植物プランクトン群集の培養実験を行い、基礎生産有機物の溶存化とDOMの分解過程を元素および分子レベルでGCとGC/MSによって解析した。さらに、(2)^<13>C-標識グルコースを基質に用いたバクテリア群集の培養実験を行い、バクテリアにより生産される有機分子のDOMへの溶存化と長期に亘って残存する過程を、D-アミノ酸の消長とD-,L-アミノ酸比(D/L比)を指標にして、^<13>C-トレーサー法とGC/MS法により追跡して解析・考察した。その結果、(1)植物プランクトンによる基礎生産有機物はほとんど数時間数週間で速やかに分解される、(2)残存するDOMは生物には利用され難く相対的に低分子化している、(3)D-アミノ酸はバクテリアによって生産され、DOM中のそれは相対的に残存する傾向が大きい、などが明らかとなり、DOMの生成に対するバクテリアの直接的関与が始めて実証された。