hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ゲノム解析法による新しい遺伝子同定法の開発と植物分子育種への応用

江戸時代に自然突然変異体として分離されたアサガオの変異の大部分は、我々が既に単離したEn/Spm系のTpn1類縁の非自律性転移因子の挿入による変異であり、易変性の変異形質を示さずに安定な変異であると考えられる変異の中にも、対応する自律性因子がジーンサイレンシングによりその活性が抑えられ、その結果挿入されたTpn1類縁の非自律性因子が転移脱離できなくなり、一見安定な変異の様にふるまう変異もあると思われる。現存するアサガオの変異体は全て自然突然変異体なので、そのほとんどがTpn1類縁の挿入変異体と考えらる。このTpn1類縁因子の挿入によりタグされた未知有用遺伝子を簡単に同定できる簡易トランスポゾンディスプレイ(Simplified Transposon Display)法を我々は開発し、紫地に青色の絞り花を咲かせる易変性「紫」変異purple-mutableに応用し、花弁表層の液胞の膜タンパクで、液胞型Na+/H+交換輸送体をコードしている遺伝子内に、Tpn4と名付けたTpn1類縁因子が挿入した変異であることを明らかにした。また、花の暗色化に関わる遺伝子の解明を目指して、アントシアニンの配糖化にかかわる遺伝子の解析も行った。さらに、花色が易変性を示すカーネーションのCHIおよびDFR遺伝子の構造を解析したところ、両者にAc/Ds型転移因子が挿入されていて、このため花色が易変性となっていることを明らかにできた。また、トレニアの園芸種であるサマーウェーブから分子育種により白い花を咲かせる品種を作出するため、CHSまたはDFR遺伝子の発現をコサプレッションによりブロックすることを試み、花の色が薄くなった個体を得ることができた。我々は既にアサガオやマルバアサガオの花の色模様形成、特に可動遺伝因子が関与する易変性花色変異に関わる幾つかの遺伝子の同定に成功した。これらの成果を踏まえて、本研究では近年急速に発達しつつあるゲノム解析法であるDD(Differential Display)、AFLP(AmplifiedFragment Length Polymorphisms)-bascd DD[またはAMF(AFLP-based mRNA fingerprinting)]、などを駆使して、アサガオやマルバアサガオ、カーネーションなどの園芸的の興味のある未知遺伝子の検索を行い、それらの遺伝子の発現様式についても検討する。特に本年度はアサガオやマルバアサガオの青色化や暗色化など花色に関する未知遺伝子の同定を試み、アサガオやマルバアサガオの青色化に関わる変異の1っmagenta変異は、P450系のflavonoid 3'-hydroxylase (F3'H)遺伝子に変異が起こっていることを強く示唆する結果を得た。この新規のF3'H遺伝子の変異と発現様式に関しては現在解析中である。また、アサガオの花の暗色化に関わる遺伝子の解明を目指して、glucosyl transferascなどアントシアニンの配糖化にががわる遺伝子のcDNAの解析も行っている。またDNAのメチル化が花色などの遺伝子発現に影響することも近年明らかになりつつあるので、栄養繁殖で増殖しその花色は表皮由来のL1層細胞におけるアンドシアニンの蓄積により決定されている温室カーネーションの葉の表皮(L1層)および葉肉組織(L2層)におけるゲノムDNAのメチル化部位の違差をAFLP法により検討したところ、すでに品種として確立されている「サティスファクション」とこの品種から「枝変わり」の品種「レッド」の間でゲノムDNA全体の1.3%のメチル化の変異が見られ、しかもその違いの約70%はL2層細胞で起こっていることも明かとなった。

これらの成果を踏まえて、本研究では近年急速に発達しつつあるゲノム解析法であるDD(Differential Display)、AFLP(Amplified Fragment Length Polymorphisms)-based DD[またはAMF(AFLP-based mRNA fingerprinting)]、TD(Transposon Display)などを駆使して、アサガオやマルバアサガオ、カーネーションなどの園芸的の興味のある未知遺伝子の検索を行い、それらの遺伝子の発現様式についても検討する。本年度は特にアサガオやマルバアサガオの青色化など花色に関する未知遺伝子の同定を試み、以下の成果を得た。アサガオやマルバアサガオの青色化に関わる変異の1つmagenta変異は、P450系のflavonoid3'-hydroxylase(F3'H)の遺伝子に起こった変異であり、アサガオの場合はフレームシフト変異、マルバアサガオの場合はAc/Ds系と考えられる新規のDNA型トランスポゾンの挿入変異であった。また、アサガオの赤紫色のつぼみが開花と共に青色化する際に花弁細胞の液胞内のpHが上昇することが知られているが、この青色化に関わる遺伝子が易変性となり、紫色地に青色のスポットやセクターの絞り花を咲かせるPr遺伝子の同定を、我々が既に単離したEn/Spm系のTpn1の類縁因子がこの易変性変異にも関与しているのではないかとの想定の下に、TD法などにより試みた。その結果、この易変性Pr遺伝子の変異にもTpn1の類縁因子が関与していると思われる結果も得られた。現在、得られた遺伝子による花弁の青色花の機構を検討中である。さらに、花の暗色化に関わる遺伝子の解明を目指して、glucosyl transferaseなどアントシアニンの配糖化にかかわる遺伝子の解析も行っている。江戸時代に自然突然変異体として分離されたアサガオの変異の大部分は、我々が既に単離したEn/Spm系のTpn1類縁の非自律性転移因子の挿入による変異であり、易変性の変異形質を示さずに安定な変異であると考えられる変異の中にも、対応する自律性因子がジーンサイレンシングによりその活性が抑えられ、その結果挿入されたTpn1類縁の非自律性因子が転移脱離できなくなり、一見安定な変異の様にふるまう変異もあると思われる。現存するアサガオの変異体は全て自然突然変異体なので、そのほとんどがTpn1類縁の挿入変異体と考えらる。このTpn1類縁因子の挿入によりタグされた未知有用遺伝子を簡単に同定できる簡易トランスポゾンディスプレイ(Simplified Transposon Display)法を我々は開発し、紫地に青色の絞り花を咲かせる易変性「紫」変異purple-mutableに応用し、花弁表層の液胞の膜タンパクで、液胞型Na+/H+交換輸送体をコードしている遺伝子内に、Tpn4と名付けたTpn1類縁因子が挿入した変異であることを明らかにした。また、花の暗色化に関わる遺伝子の解明を目指して、アントシアニンの配糖化にかかわる遺伝子の解析も行った。さらに、花色が易変性を示すカーネーションのCHIおよびDFR遺伝子の構造を解析したところ、両者にAc/Ds型転移因子が挿入されていて、このため花色が易変性となっていることを明らかにできた。
衛星写真と現代史資料解析によるガンジス・インダス川流域の環境変動と土地利用変化

ガンジス・インダス川流域の1960年代の環境変動と土地利用変化を広域にわたって把握することを目的として、1995年2月に公開された米国軍事偵察衛星写真のうち、高解像度CORONA衛星写真約100枚を米国地質調査所(USGS)の情報公開センターであるEROSデータセンターから購入し、設備機材として購入したフィルムスキャナーUMAXPower LookIIIでスキャンして、パソコン上でプリントアウトして解析した。カメラの平均高度は約185kmで1枚の写真の包括範囲は10.6×144海里(19.6km×266.7km)である。今年度は、ガンジス・ブラマプトラ川下流域のバングラデシュのほぼ全域と、インダス川下流域のシンド地方を対象として、メソスケールでの河川侵食・堆積による集落パターンの分析、塩類集積の分布を、当時の地形図、土壌図などと対比させ図化した。さらにアジア経済研究所等で当時の新聞記事、統計資料から場所属性がわかるものを拾い出して、上記の分布の解釈に援用した。予算の都合で、中・上流域の解析や個別の狭い地域の考察は今後の課題として残された。農業的な土地利用や開発・都市化過程を近年のデジタル型衛星画像データと比較することで、追跡することも将来試みていきたい。
大平面空間における煙流動性状に関する研究

大平面空間での火災時の煙流動性状は、煙先端部で空気を巻き込み、さらに天井流下部からの空気連行や天井面への失熱によって、煙の流動距離が長いほど温度が低下するため、その温度勾配による位置エネルギーを動力源とする水平方向への煙の移動が抑制され、結果として煙層が降下すると考えられる。本研究では、先端部での巻き込みを無視し、天井流の下面に連行されると考えられる空気量及び天井面への失熱を考慮した煙の流動性状モデルを作成した。オフィス等では1防煙区画の大規模平面空間が存在する。従来は防煙垂れ壁で防煙区画を形成し、排煙設備との組み合わせで煙制御してきたが、昨今、性能設計では平面的な拡がりで蓄煙容積を稼ぎ、空間全体で排煙する思想である。しかし、大平面空間での煙流動現象そのものが明らかでない等の問題が指摘されている。本年度は、天井面下の水平方向の煙伝播過程に関する計算モデルを構築し、煙の流動過程を調べることを試みた。実験との比較検討によるモデルの妥当性の確認や改良が必要だが、第一ステップとして計算から得られた結果を考察した。計算モデルは、プルームが天井に衝突した後の天井面下の水平煙伝播過程について、厚さ方向に均質な計算ボリュームを仮定し、質量流量とその温度から煙層厚さを決定するモデルとした。また、流体の特性値が異なるものの、まず流れの大まかな傾向を調べることに着眼し、水理学で提案されている零流速面での上層流れの密度フルード数に基づく連行モデルを組み込み、下部空気層からの空気連行を考慮した。煙伝播過程のケーススタディとして火源からの距離に対する上部煙の温度と厚さを調べたところ、下部空気の連行を考慮することで煙がより近い位置で降下する傾向が見て取れた。一方、連行による温度減衰への影響はそれほど大きくない結果となった。一方、長距離の煙流動現象の観察や構築モデルの検証ための実験模型を設計、製作した。実建物では建築基準法による重複距離制限等の理由から、大平面建物に多く見られるセンターコア型の室空間の奥行きは20m程度に抑えられるため、実験模型では実規模の1/10スケールとして幅2m、高さ30cmを採用し、長手方向は最大20mまで2mピッチで可変とした。実験火源は発熱量の調整容易さからブンゼンバーナー型のガスバーナーを採用した。次年度、実験を行い、計算モデルの改良を図る。本研究では,大規模平面空間における火災時の煙の流動性状を対象として,移動に伴う空間上部に形成される煙層の挙動と,天井面下の煙伝播が火源から周囲に広がって周壁に到達した後の煙伝播性状や行き止まり部分に到達した後の煙挙動(壁面衝突による下方への流れと浮力によって煙層のすぐ下に煙層と逆行する流れによって煙層の厚さが見かけ上増大する現象)を捉え,モデル化しようとするものである。比較的小規模な空間であれば,煙層を形成する天井面下の煙流動は温度減衰が比較的大きくなく,空気に対して浮力を保って壁面に衝突するため,衝突時に多少の乱れは生じるものの安定的に煙層を形成する挙動が見て取れる。一方,空間が平面的に大きくなると,天井面下を流動する煙が熱伝達や下部空気層からの空気の巻き込みによって空気に対する浮力が小さくなるため,壁面に衝突した後の挙動としては空間下部に停滞し,室内空間内の空気の移動に伴って徐々に移動するような挙動を示す。こうした一連の煙流動性状に対して,昨年度構築した煙の水平伝播モデルを改良することを試みた。具体的には壁面到達後の折り返しの流れに伴う煙層形成部分を考慮した。しかし,浮力と慣性力のバランスに基づいて煙層の成層化条件をモデルに組み込むこと,さらに空気の巻き込み性状についてフルード相似則に基づく縮尺模型ではレイノルズ数が小さく巻き込み量を過小評価していることが考えられるため,実規模に近い条件での同挙動を分析する必要がある。
2種類の実験室内共生系のゲノム解析

自然界には数多くの共隼系が存在している。それらの生物がいつ共生関係を形成したかについては、遺伝的解析と分子系統樹より幾つかの知見が溜まりつつある。しかしながら、どのような環境でどのような変化を伴って共生関係が成立したかは明らかではない。本研究では、実験進化の特徴である再現性を生かして、安定な共生系を作り出す。そして、共生系安定化の複数プロセスをmRNAレベル、DNAレベルで解析することによって、偶然の変化を排除し、共生系発達の基本的条件を明らかにする。具体的には、我々の実験室で見つかった2つの人工共生系を解析する。1つは細胞性粘菌と大腸菌が共存する粘性コロニーである。もうひとつの共生系は、光合成細菌が鞭毛虫であるテトラヒメナへ細胞内共生する系である。変異原を加えながら、セルソータで特定の数の光合成細菌を保持したテトラヒメナを人工選択して、ゲノム進化を促進する。本年度は細胞性粘菌と大腸菌との共生系に関して、以下のような知見が得られた。貧栄養固体培地上で両菌を共培養すると、コロニーの形態が順次変化し、粘性コロニーへと移行してゆく。その過程における細胞性粘菌と大腸菌の形態や個体数を、セルソータなどを用いて観察した。その結果、両者を単独で培養した場合とは異なる、特徴的な個体群動態が見られた。次に粘性子コロニーを形成している大腸菌と、単独培養の大腸菌とで菌体内の生理状態に差があるかどうか調べるために、両者から全mRNAを取り出し、ジーンチップにより解析した。その結果、解糖系やクエン酸回路などの主要代謝経路の酵素遺伝子に明確な差が認められるものがあったほか、ストレスタンパク質群の中にも顕著な差を示すものがあった。以上の結果は、細胞性粘菌との共生系の発達の初期段階の大腸菌の変化を明らかにしたものである。
細菌リポプロテインの脂質修飾機構の解明

細菌リポプロテインは物質取り込みや、ほ乳類自然免疫受容体に対する免疫原性に重要な役割を持つ。細菌リポプロテインの脂質修飾酵素アポリポプロテインN-アシルトランスフェラーゼ(Lnt)は大腸菌において同定されているが、黄色ブドウ球菌等のグラム陽性菌ではLntの実体は未解明である。本研究では、大腸菌Lntが反応中間体としてS-アシル化体を安定に生成することに着目し、黄色ブドウ球菌Lntの同定を試みた。黄色ブドウ球菌の膜タンパク質画分に対して、S-アシル化タンパク質の網羅的同定方法であるアシル-ビオチン交換法を用いて候補タンパク質の同定を行った。質量分析により複数の機能未知タンパク質が同定された。このうち2種のタンパク質のリコンビナントタンパク質を作出し、黄色ブドウ球菌内においてS-アシル化修飾を受けていることが確認された。当該タンパク質の遺伝子欠損株ではリポプロテインの過剰発現により増殖阻害が起きること、また当該タンパク質の過剰発現により、リポプロテイン画分の発現量が増大することが見出された。さらに、このタンパク質のさらに大腸菌において当該タンパク質と基質となる黄色ブドウ球菌リポプロテインを共発現させる系を構築した。その結果、大腸菌Lntの欠損による泳動パターンの変化が当該タンパク質の発現によってキャンセルされることを見出した。これらの結果から、当該タンパク質は黄色ブドウ球菌Lntの候補であると考えられる。本研究は、これまで未解明であった黄色ブドウ球菌Lnt候補遺伝子の同定、および黄色ブドウ球菌における新たな翻訳後修飾としてS-アシル化の存在を解明したものである。28年度が最終年度であるため、記入しない。
応力誘起変態を用いるＧＡ鋼板の革新的加工プロセスの開発

Fe-Zn系金属間化合物においては,応力誘起変態によって塑性変形能が現れるとの仮説に基づき,ダイヤモンドアンビル粉末X線回折法により,高圧負荷条件におけるFe-Zn系金属間化合物の体積弾性率と結晶構造の変化を調べた.ドロス相として採取したΓ1相とζ相を試料として測定したところ,常温で常圧から30GPaまでの範囲ではΓ1相では相転移が起こらないが,ζ相ではhcp相への相転移が起こった.低圧/高圧相のそれぞれのモル体積や体積弾性率の実験値と,Fe-Zn二元系合金の計算状態図的アセスメントを基にした混合自由エネルギ(化学エネルギ)の計算を合わせて,相安定性の圧力依存性ならびに相転移の圧力を推定した.本研究では,合金化溶融亜鉛メッキプロセスで形成されるFe-Zn系金属間化合物の相安定性について,常温から約400°Cまでの温度域における加工応力条件における応力誘起変態の可能性と,これを考慮に入れた変形モデルによる金属間化合物相の塑性加工の新しい可能性を探ることを目的としている.Fe-Zn系には,Γ,Γ1,δ,ζという4種類の金属間化合物相が存在するが,いずれもα鉄(BCC)の鉄原子を規則的に亜鉛原子で置換した,多くの原子から構成される規則格子であり,この金属間化合物はある温度と応力条件で塑性変形を起こすことが最近の研究から判ってきた.本研究では,塑性変形が応力誘起変態による結晶対称性変化と関与しているとの仮説に基づき,高圧条件下における結晶解説を利用してその相安定性を検討することが目的である.具体的には,ダイヤモンドアンビルを用い,高圧負荷の条件においてX線回折装置を用いた粉末X線回折実験を行って,金属間化合物の結晶の圧縮性と結晶構造変化を調べる.本年度は,Fe及びAlを溶融亜鉛中に添加した際に析出したいわゆるドロス相として生成したΓ1相とζ相を試料として用い,常温で常圧から30GPaまで圧力条件での測定を行い,Γ1相では相転移が起こらないこと,ならびにζ相ではhcp相と思われる相への相転移が存在することを見いだした.本研究では、合金化溶融亜鉛メッキプロセスで形成されるFe-Zn系金属間化合物の相安定性について、常温から約400°Cまでの温度域における加工応力条件における応力誘起変態の可能性と、これを考慮に入れた変形モデルによる金属間化合物相の塑性加工の新しい可能性を探ることを目的としている。Fe-Zn系には、Γ、Γ1、δ1、ζという4種類の金属間化合物相が存在するが、いずれもα鉄(BCC)の鉄原子を規則的に亜鉛原子で置換した、多くの原子から構成される規則格子であり、この金属間化合物はある温度と応力条件で塑性変形を起こすことが最近の研究から判ってきた。本研究では、塑性変形が応力誘起変態による結晶対称性変化と関与しているとの仮説に基づき、高圧条件下における結晶回折を利用してその安定性を検討することが目的である。昨年度までに、ダイヤモンドアンビルを用い、高圧負荷の条件においてX線回折装置を用いた粉末X線回折実験を行って、金属間化合物の結晶の圧縮性と結晶構造変化を調べた。その結果、昨年度までにFe及びAlを溶融亜鉛中に添加した際に析出したいわゆるドロス相として生成したΓ1相とζ相を試料として用い、常温で常圧から30GPaまで圧力条件での測定を行い、Γ1相では相転移が起こらないこと、ならびにζ相ではhcp相と思われる相への相転移が存在することを見出している。本年度は、昨年度までに得られた低圧/高圧相のモル体積や体積弾性率の実験値から、各金属間化合物相の物性値を推測し、Fe-Zn二元系合金の計算状態図的アセスメントをもとにした混合自由エネルギの計算から相安定性の圧力依存および相転移圧を推測した.Fe-Zn系金属間化合物においては,応力誘起変態によって塑性変形能が現れるとの仮説に基づき,ダイヤモンドアンビル粉末X線回折法により,高圧負荷条件におけるFe-Zn系金属間化合物の体積弾性率と結晶構造の変化を調べた.ドロス相として採取したΓ1相とζ相を試料として測定したところ,常温で常圧から30GPaまでの範囲ではΓ1相では相転移が起こらないが,ζ相ではhcp相への相転移が起こった.低圧/高圧相のそれぞれのモル体積や体積弾性率の実験値と,Fe-Zn二元系合金の計算状態図的アセスメントを基にした混合自由エネルギ(化学エネルギ)の計算を合わせて,相安定性の圧力依存性ならびに相転移の圧力を推定した.初年度となる平成23年度は,高圧測定用試料作製を中心に行った.対象とするFe-Zn系には純鉄相(α相)と純亜鉛相(η相)の間に,Γ相,Γ1相,δ1k相,δ1p相,ならびにζ相の最大5種類の金属間化合物(IMC)相が存在する.これらの中でΓ1相以外は亜鉛を主成分とする液相と共存するため,固液平衡を利用して液体亜鉛層中から単相試料を成長させることが可能であり,本研究ではこの方法により試料作製を行った.

その理由はこれらの金属間化合物の亜鉛蒸気圧が比較的高いため,封管法等の方法によっても比較的不均質化が容易に進行するためであり,比重の関係で液相中に沈んで安定にその金属間化合物が存在する条件で,均質試料を作製することができる.また,Γ1相については,Zn-Al-Fe三元系液相を溶媒とした方法でAlを含有するΓ1相が生成することが本研究者により明らかになっており,この方法により大きく成長した試料を得ることができる.この亜鉛を溶媒とする結晶成長により溶融亜鉛めっき操業をしているCGLポット中で大きく成長していることを偶然見いだしたため,実操業CGLポット中から試料採取を行った.これらの試料については,光学顕微鏡ならびにSEM/EDXによる組織観察と,粉末化した試料の粉末X線回折による相同定などの評価を行った.一方,既設の東大・物性研の共同利用施設におけるダイアモンドアンビル(DAC)を用いた高圧X線回折装置によるFe-Zn系IMC相の常温における相転移挙動調査の予備実験を行った.本研究の対象であるFe-Zn系IMC相の相安定性に関する予備的情報は全くないため,予備実験により必要な圧力ー温度条件に関する予備的検討をする必要がある.本年度は震災の影響等もあり実験は当初の計画に比べて遅れているが,着々と実験の準備が進行している.現在までのところ,Zn液相中で成長した単相ドロス粒子であるΓ1相とζ相について測定を行った.測定には当初の予定通りレバー式DACで約30GPaまで加圧して,各圧力でのXRDパターンをイメージングプレートで記録した.レーザー励起ルビーマーカー法でアンビル内の圧力を測定し,得られた回折パターンを一次元化処理して各種解析に用いた.Γ1相はXRDパターンは変化しないまま30GPaまで格子収縮により高角側へとシフトし,常温では30GPaまでの圧力範囲で相変態が起こらないことが判明した.これは常温では原子の拡散が起こらない無拡散状態にあるため,高圧で安定な結晶構造への原子の再配列が起こらないという速度論的な原因によるものと推定した.また圧力媒体の液体を用いない場合には粒子の配向性が現れ,静水圧性が重要であることも判った.以降の実験はメタノール+エタノール混合溶液を用いたが,この圧力媒体は10GPa以上で固化するため高圧ではわずかに非静水圧性による配向が現れた.得られた常圧安定相であるΓ1相のXRDパターンより求めた体積弾性率は大きな圧力依存性を示し,低圧側では亜鉛に近く高圧側では鉄に近い値を示した.一方,ζ相では,昇圧時には約1030GPaにおいて無拡散型の相変態が起こりhcp相へと相が変化した.また降圧時には常圧までhcp構造を維持し,一旦高圧相へと変態した場合には,常圧まで高圧相を維持するヒステリシスが生じることが判った.これまで研究されてこなかったFe-Zn系金属間化合物相であるζ相ではじめて相転移が発見された.この研究の作業仮説である高圧における稠密相への相転移をはじめて実証したという意味でも大変価値の高い結果が得られたと判断される.試料調整・準備では,現在までのところCGLラインで採取したAlを含有したΓ1相が非常に均質で大型の結晶から構成される良質の試料であることが判った.一方,亜鉛浴に純鉄棒を加えて反応させる方法では,ζ相作製においては比較的大きな針状単結晶が形成されること,機械的破砕による亜鉛マトリックスからのζ相分離が比較的容易であることなどが判明し,均質な単相試料が得られることが明らかになっている.当初計画ではその他のIMC相の作製にも着手する予定であったが,他のIMC相作製では高温化による亜鉛液の表面酸化の問題や高い蒸気圧によるダスト発生など,幾つかの問題があり十分に均質な単相試料が得られていないが,これらの多くの問題は順次解決しつつある.来年度前半までにはΓ1相以外のIMC相試料作製は問題なく完了するものと考えており,試料作製に関しては最終的に到達すべき計画のほぼ80%が達成されたと評価している.
腰部疾患者の負担軽減を目的とした体幹装具 Trunk Solution の開発と評価

腰部疾患者への有効な介入手段の一つとして、体幹装具の処方が行われている。しかしながら、体幹装具は体幹を固定してしまうため、長時間使用すると腰部関節の可動性が奪われ、体幹周囲筋が萎縮してしまう。本研究の目的は腰部疾患を持つ者の姿勢の改善および腰痛軽減を目的とした抗力を具備した継手を有する新たな体幹装具Trunk Solution(以下TS)を開発・改良し、その腰部負担軽減効果と体幹深部筋への促通効果を評価することである。背景と目的:腰部疾患者への有効な介入手段としては,外科的な手術と合わせてコルセットに代表される体幹装具の処方が行われている.しかしながら,体幹装具は体幹を固定してしまうため,長時間使用すると腰部関節の可動性が奪われ,体幹周囲筋が萎縮してしまうなどの問題が生じる.本研究は腰部疾患を持つ者の姿勢の改善および腰痛軽減を目的とした抗力を具備した継手を有する新たなコンセプトの体幹装具Trunk Solution(以下TS)を開発し,その腰部負担軽減効果と体幹深部筋への促通効果を評価することである.方法:腰部疾患者を有する複数の病院にTSの試作品を配布し,脱着の難しさ,動作への干渉,装着時の不快感等の問題点を抽出した.これらの問題点を解決するために,試作品を大幅に改良し,脱着の容易性を高め,動作への干渉を少なくし,抗力の調整機構を持つ改良版TSを作製した.改良版の実験用TSではBluetoothを用いて計測用PCとTSに取り付けた発信機を接続した.これにより,TSが胸郭部を押す力を三次元動作分析装置と同期させてリアルタイムで計測し,胸郭を押す力を加味して腰部負担を計算することを可能にした.三次元動作分析装置から得られる腰部関節モーメント,筋電計から得られる腰背部筋活動および超音波診断装置から得られる体幹深部筋を指標としてTSの腰部負担軽減効果と体幹深部筋への促通効果の評価を実施した.結果:TSを装着した立位および歩行において腹筋モーメントが有意に増加し,背筋モーメントは減少した.また,脊柱起立筋の筋活動も減少した.加えて,TS装着時には体幹深部筋である腹横筋の筋厚も有意に減少した.結論:TSの装着は背筋群の負担を軽減する一方で体幹深部筋を含めた腹筋群の活動を高めることが明らかとなった.背筋群の負担を軽減し,腹筋群の活動を高めるTSは,腰部疾患者にとって有用な装具となる可能性が高い.腰部疾患者への有効な介入手段の一つとして、体幹装具の処方が行われている。本研究は腰部疾患を持つ者の姿勢の改善および腰痛軽減を目的とした抗力を具備した継手を有する体幹装具Trunk Solution(以下TS)を腰部疾患者に使用させ,その効果を三次元動作分析装置から得られる腰部関節モーメント,筋電計から得られる腰背部筋活動および超音波診断装置から得られる体幹深部筋を指標として評価し,その実用化を目指すものである.現存の体幹装具は,腰部を圧迫して固定するもの,胸部,恥骨,背部の三か所で固定する装具に大別される.またこれらの装具を用いても主観的な腰部負担は軽減するものの,腰部モーメントや筋活動には変化がなく,体幹深部筋の評価はなされていない.一方,本研究で開発評価を実施するTSは抗力を具備した継手を有し,抗力の強さを調整して段階的に胸を前方から押す力を与えることで,腰部負担を軽減させる新しいコンセプトの体幹装具である.またTSを高齢者と腰部疾患者に使用させ,複数の計測機器を用いた評価を実施することで実際の効果と必要な機能を明らかにし,改良を加えた上で実用化につなげることができる.平成23年度の研究成果として,まず本学関連臨床施設にて腰部疾患者に対するTSの試用を行い,TSの有無による腰部負担の主観的な評価,装着感と脱着容易性の評価を実施した.その後,TSの開発と大幅な改良を行い装着感と着脱容易性を高めるとともに,継手抗力を三次元動作解析装置と同期させて計測するシステムを構築した.すでに改良したTSを使用した計測を開始しており,これまでに健常高齢者20名を対象として三次元動作分析装置と筋電計を用いた計測を終了し,データ解析を進めている.関連臨床施設における体幹装具の評価の後,装具の開発と改良が概ね完了し,装具の継手が発揮する抗力の計測も可能となった.また改良を加えた装具を使用して高齢者20名の計測がすでに終了し,データ解析を進めている.また,Trunk Solutionの開発,改良および評価結果の一部をすでに複数の学会で発表し,学会誌に論文も掲載させている.

今後は腰部疾患者を対象とした計測を進めていく予定であるが,脊柱管狭窄症者にTSを装着したところ,腰部が伸展することで痛みを訴えるものがいたため,脊柱管狭窄症者には適用が難しい可能性がある.また,高齢の腰部疾患者を対象とした場合,腰部疾患だけでなく変形性膝関節症などの膝関節疾患を合併するものが多い.被験者数を増やすことが難しい場合は,少ない被験者でより詳細な分析を行うか膝関節疾患者も対象に含める可能性がある.現状では健常高齢者の計測が順調に進んでいるため,健常若年者の計測や若年の腰痛者に対する計測を行い,被験者数を増やしていくことも検討している.計測に必要な設備はほぼ整ったが,20名の高齢者の計測を経て計測用体幹装具の改良が必要となったため,装具設計の修正を依頼する予定である.また,装具改良の相談や実験データ解析の相談などで,東京と大阪(川村義肢株式会社)への旅費が必要となる.今後高齢者の計測を継続して行っていくため,計測に必要な消耗品の購入が必要となる.本体幹装具の開発について2013年2月にインドで行われる国際義肢装具学会にて発表予定であるため,学会参加費用が必要となる.
非団体型社会中国における経営統合様式の発展に関する研究

三年間の研究を通じて、清代中国における経営の具体像に迫るまとまった資料である巴県档案について、刊行資料・マイクロフィルム併せて約60万字分の文書を電子化した.電子化された文書資料を档案特有の語彙の検索システムとして、また個別の人物・経営名称の検索システムとして用いることにより、巴県に関わる地図より作成した地名検索システムによる地域確定を行いつつ、主要には訴訟文書である同資料を読み進み、そこに現れる経営現象を、個別事例に即しながら分析した。一連の分析を通じ、清末段階の巴県の経営について、以下のような事実が明らかとなった.(1)行政システム末端とほぼ同様な形で、同業者集団のうちの多くは、緩やかに県衙門に捉えられているが、その組織の強制力は弱く、行政負担と引き換えに県の介入を待たねばならなかった。(2)商業・運輸業・各種製造業を通じて、同時期の日本などと比べて資本の有機的構成や、経営の持続性が著しく低く、こうした冒険的な性格の強い経営において、出資者相互も、経営者と労働者の間(合股)も、さらには徒弟と主人の間でさえ、契約的に作られた一過性的関係で結ばれていた.(3)清末における上位の流通結節点であるがゆえに、経営はかなりの規模に達するが、それは労働部門ごとに存在する半ば独立的な性格をもった集団が、しばしば対立混乱を引き起こしつつも緩やかに統合されて成り立っている。(4)経営の各種要素は、容易に分割され・譲渡されて、経営の構成を一層複雑とした。三ヶ年におよぶ本研究計画のもとで、本年度は基礎となる資料の整理と、それを分析するための手法の確立を中心的な作業とした。一方で中心的な資料となるマイクロフィルム版を含む巴県档案の読解・整理を行い、一案件ごとに主要な経営要因を登録したデータベースを作成した。他方で、地方档案などに含まれる民事案件を中心とする経営資料を正確に読解する方法の開発のために、巴県档案の原文のデータベース化を行った。これを明清時代における小説資料などの全文データと併せることにより、伝統的な漢籍とは語彙の面でも著しく異なる民間経済資料を読み進めるための語彙・事例検索システムを構築した。この明清の経済語彙・事例検索システムは、前者の档案の読解・整理を進める上でも、顕著な有効性を発揮することが明らかになった。こうした資料収集と整理の作業をさらに進めつつ、商工業・農業・運輸業など多様な分野にわたって、経営の持つ構造を比較史的方法をふまえて分析することは、本格的には次年度以降の課題である。しかし現在までの作業のなかでも、(1)中国の明清時代における経営が、相当な資金規模を有するものにおいても著しく継続性を欠いていること、(2)合股共同出資による経営(合股)においては、資本が個々の出資者の所有から独立しないこと、(3)経営の内部に存在する部門要素と、それを担う個々の労働者(夥計など)が、経営の中核によって充分統合されていないことなどが、種々の事象を以て説明可能であることが明らかとなった。昨年度に引き続き、中核的な資料となる巴県档案を中心に、資料整理と分析を進めた。巴県档案資料の原文のデータベース化を続行し、昨年度作成のデータを充実させた。またこれを明清時代の小説等資料等の全文データと合わせることによって、昨年度始めた語彙検索・事例検索システムを充実させた。これらデータベースのもつ辞書機能を用いつつ、案件ごとの読解を行い、経営要因を登録するデータベースを拡充した。こうした資料整理を進めつつ、主に運輸業と商業を中心として、経営構造の分析を進めた。民事案件資料に含まれる極めて個別的で具体的な資料によって、刊本資料を中心とするこれまでの中国史研究では掴めなかったレベルまで、企業の経営行動を追跡することが可能となった。

これらによって昨年度の「研究実績の概要」において提示した明清時代中国における経営の特質の骨格が、個々の付加価値の形成過程、使用人の個別的な行動と規制のあり方に即して、立論可能性を強化された。これらの作業と並行して、社会構造と経営構造の関係についての国際的な歴史比較の準備作業を行った。団体型社会である日本・ヨーロッパの経営構造の発展を、非団体型社会中国における経営構造と比較するとともに、さらに中国と同様に非団体社会を基盤として帝国を築きあげたイスラム社会について、その政治・社会システムの輪郭と経済的な行動様式を整理して、中国との基本的な類似性を踏まえて比較研究する筋道を纏めた。三年間の研究を通じて、清代中国における経営の具体像に迫るまとまった資料である巴県档案について、刊行資料・マイクロフィルム併せて約60万字分の文書を電子化した。電子化された文書資料を档案特有の語彙の検索システムとして、また個別の人物・経営名称の検索システムとして用いることにより、巴県に関わる地図より作成した地名検索システムによる地域確定を行いつつ、主要には訴訟文書である同資料を読み進み、そこに現れる経営現象を、個別事例に即しならが分析した。一連の分析を通じ、清末段階の巴県の経営について、以下のような事実が明らかとなった。(1)行政システム末端とほぼ同様な形で、同業者集団のうちの多くは、緩やかに県衙門に捉えられているが、その組織の強制力は弱く、行政負担と引き換えに県の介入を待たねばならなかった。(2)商業・運輸業・各種製造業を通じて、同時期の日本などと比べて資本の有機的構成や、経営の持続性が著しく低く、こうした冒険的な性格の強い経営において、出資者相互も、経営者と労働者の間(合股)も、さらには徒弟と主人の間でさえ、契約的に作られた一過性的関係で結ばれていた。(3)清末における上位の流通結節点であるがゆえに、経営はかなりの規模に達するが、それは労働部門ごとに存在する半ば独立的な性格をもった集団が、しばしば対立混乱を引き起こしつつも緩やかに統合されて成り立っている。(4)経営の各種要素は、容易に分割され・譲渡されて、経営の構成を一層複雑とした。
授業時生徒のアクトグラフィ-からみた体育授業の診断と評価

前年度において,体育授業時,生徒の身体活状況をアクトグラムとして記録させるシステムを開発した。すなわち,歩数計の歩数信号を電気的信号に変換し,ICレモリ-に保存させ,授業終了後,保存させた歩数信号をインタ-フェイスを介してコンピュ-タに取り込み,処理させた。今年度は中学を対象として,具体的に中学校正課体育で取り扱われている教材(バレ-ボ-ル,サッカ-,剣道,卓球,バスケットボ-ル,フォ-クダンス,ソフトボ-ル)の授業時の生徒の身体活動状況をアクトグラムとして記録し,体育授業の診断や評価を試みた。図はサッカ-,バレ-ボ-ル,卓球,剣道の授業の生徒のアクトグラムである。アクトグラムの面積は活動量を,アクトグラムの高さは運動の強さを示している。アクトグラムら教材の特性,や生徒の学習経過,運動負荷量,教師の指導展開を一瞬に読み取ることが出来る。体育授業における学習活動の主要部分は身体活動であり、身体活動を通じてはじめて体力の向上や運動技能の学習が可能となる。我々は従来、この授業時の学習活動量でもある身体活動量を測定できる装置として身体活動にともなう加速度の変化や、筋電図などの利用を検討してきたが、低廉性と簡便性に問題があり、実際の授業に利用するには至らなかった。低廉で簡便とことで活動時の身体の上下運動にともなう加速度の変化を歩数として検出する歩数計の応用に思い当り、歩数計を利用した体育授業の分析を数多く試みた。しかし、歩数計に歩数として表示される数値は測定時までの総数を示すものであって、途中経過、すなわち、経時的な資料を知ることはできない。そこで本研究ではこの歩数計による歩数の信号を電気的なものとして、ICメモリ-に磁気的に記憶させる工夫をした。そして、一定時間(ここでは一授業時間)経過後に記憶させた歩数情報(身体活動状況)をインタ-フェイスを介してコンピュ-タ-に取り込み、処理をさせアクトグラフィ-として表示する(図)システムを試作した。教材によってアクトグラフィ-(身体活動量とその状況)が異なることは勿論であるが、同一教材を同一指導に指導した場合でも児童生徒の性格や体力水準、運動能力によってアクトフラフィ-に差のあることも明らかとなった。アクトグラフィ-によって授業診断を短時間のうちに、かつ簡便におこなうことが可能となり、さらに、アクトグラフィ-が授業研究の有力な資料となりうることが示唆された。
高齢者向け優良賃貸住宅と医療・介護・福祉サービスの連携に関する研究

既存資料やデータの分析、事業者へのヒアリングやアンケート調査の結果から、高齢者向け優良賃貸住宅と医療・介護事業所等の併設の実態を明らかにした。その結果、医療・介護事業所等の併設率は約4割であり、デイサービスセンターの併設が最も多かった。入居者は要介護2までの場合が多いが、看護や介護の専門スタッフがいる場合は要介護度3以上の入居者にも対応していた。さらに、併設のメリットとデメリットを明らかにした。高齢者住宅財団が所有する各高優賃のパンフレット、各高優賃の事業者や管理業者や管轄する自治体が開設しているホームページの掲載情報、実際に訪問して得られた情報などを基に、全国の高優賃に関する情報のデータベースを作成した。また、主に社会福祉法人が管理している福祉施設等が併設されている高優賃に対してアンケート調査を実施し、その実態を調査した。さらに、福祉施設等が併設されている高優賃を視察し、事業者や管理者等に対して福祉施設を併設した経緯やそのメリットについてインタビューした。以上より、高優賃と併設している施設としてはデイサービスセンターが最も多いこと、併設するメリットとしては施設のスタッフが居住者の状況を毎日チェックできるので居住者の安心感が高く、将来の加齢に伴う身体機能の低下にも対応しやすいこと、自治体からLSAが派遣されていなくても福祉施設のスタッフがその役割を果たしており、居住者の緊急時にも対応しやすいこと等が明らかになってきた。さらに、高優賃の今後のあり方を検討するため、高齢者住宅政策の先進国であるデンマークを訪問し、高齢者住宅および各種高齢者施設等を見学した。デンマークでは、高齢者住宅の面積は補助金制度の関係で単身者向けの場合67m^2程度に設定されていることが多く、高優賃の25m^2以上という基準とはかなり差があること、日本のデイサービスセンターに類似したケアセンターやアクティビティセンターなどの施設と一緒に高齢者住宅が供給されていることが多いこと、高齢者住宅への入居には日本の要介護認定に似たニーズ判定が行われており、必要度に応じて高齢者住宅への優先入居が行われていること等の知見を得た。既存資料やデータの分析、先進事例の視察、事業者へのヒアリングやアンケート調査の結果から、高齢者向け優良賃貸住宅と医療・介護事業所等の併設の実態について考察した。その結果、以下の知見を得た。全国の高優賃の内、約4割で介護事業所等が併設されている。併設率は大都市よりも地方圏で高く、また事業者別に見ると、社会福祉法人の運営する高優賃では併設率が9割を超えるが、個人や住宅供給公社が運営する高優賃では併設率が低い。併設率は経年的に上昇する傾向にあり、介護サービスと連携した高齢者住宅の需要が高まってきている。併設されている事業所としては、デイサービスセンターが最も多い。高優賃の入居者は基本的に自立高齢者なので、通所系と訪問系の介護サービスを提供する事業所の併設が多い。また、デイサービスセンターは単体で併設されるケースも少なくないが、多くの場合は複数の種類の事業所が併設される。また、数は少ないが、介護保険の特定施設の指定を受けている高優賃や、有料老人ホームの届け出を行っている高優賃も見られる。入居者については、介護事業所等が併設されている場合でも要介護2程度までである。ただし、看護や介護の専門スタッフがおり、日常生活に対する支援サービスを提供できる場合は要介護度3以上でも対応している。併設のメリットとしては、(1)併設するデイサービスセンターやケアハウスなどで行われているイベントやアクティビティに参加できること、(2)緊急時に併設する事業所の職員が対応できること、(3)併設する事業所の職員が生活相談や安否確認などを行っており、入居者の安心感に繋がっていること等が挙げられる。一方、デメリットとしては、事業者と入居者が親密になりすぎ、事業者が入居者から介護保険で定められた基準以上のサービスを求められてしまうケースがあることが挙げられる。また、併設している高優賃では、管理費を割高に設定しているケースが多い。
悪性黒色腫由来の癌関連線維芽細胞が癌リンパ管新生に及ぼす影響とその阻害薬の開発

悪性黒色腫のリンパ節転移に関与する機序の1つとして、癌関連線維芽細胞によるリンパ管新生に対する影響が考えられる。その評価のため、主に癌関連線維芽細胞、リンパ管内皮細胞を用いて各種分析を行う。癌関連線維芽細胞の培養上清中に含まれるリンパ管新生に影響を与える因子を同定し、in vitro、およびマウスを用いてin vivoで促進因子の効果を確認する。免疫組織学的評価により同定した因子の臨床的意義を検討する。その結果により阻害剤の開発ができる可能性がある。
東南アジアの熱帯季節風地域の微小菌類群集の種多様性に関する比較研究

本研究期間中、メンバー全員がタイ北部においてそれぞれの担当分野の菌類あるいはその分離源を採集、持ち帰って観察、分離、同定を行った。また、マレーシアの熱帯湿潤地域からも同様な方法で菌を収集した。熱帯との比較を行う目的で、同じ季節風の影響を受けるが気温的に暖温帯に属する南西諸島において同様な調査を行った。現在分離・同定を継続申であるが、アジア季節風の影響下にある熱帯と暖温帯を微小菌類の種多様性という観点から比較した場合、以下のような傾向が確認できた。マツ落葉に生息する腐生性微小菌類の種多様性は明らかに熱帯が暖温帯より高かった。また、両者に共通する種の割合は低かった。マツの穿孔虫に随伴する菌類では、温帯から熱帯季節風地域にまで連続して分布する種の存在が確認され、それら菌類はそれぞれの地域に適応している宿主を利用していることが明らかになった。昆虫寄生性の菌類はタイ北部において多くの冬虫夏草を採集した。その多くの種が本邦では梅雨の末期に子実体形成するものであった。熱帯季節風帯の長い雨季はこうした菌類に感染、子実体形成に好ましい環境であると推測できた。また、トリコミケーテスの一新種を発見した。接合菌類の調査ではタイ北部で40種、マレーシアで24種採集した。出現菌の中で13種は分類学的に新種あるいは詳細な再観察を要するものであった。加えて、菌類地理学的観点から新しい知見を加えることができた種が多数記録された。全体に結果を総括すると、この地域の菌類群集の種多様性が熱帯湿潤地域、暖温帯に比べて高いことが示唆された。この地域の多様性の高さは最終氷期以降の気候変動による植生の南北移動、温帯性植物が逃避できる高地や高山の分布という地史的、地形的要因に、乾季雨季によってもたらされる季節性という気候的要因、さらに耕作、焼畑などの撹乱という人間による要因が重なって成立していると考えられる。平成16年度は、東南アジアの熱帯季節風地域の微小菌類群集とその北に位置する暖温帯南部のそれを比較することを目的とし、研究組織の全メンバーがタイ国のチェンマイ大学に10日間滞在し、同大学植物病理学科のチャイワット助教授の協力得て、熱帯系のフタバガキ科樹木が優占する平野部、温帯系のブナ科樹木が優占する周辺の山岳部で採集を行った。また、滞在中に同市で開催された国際菌学会連合アジア主催の国際シンポジウムに参加し、アジア各国の参加者と情報交換を行った。採集した試料は、一部現地で処理、分離を試み、残りは日本に持ち帰り、それぞれが研究対象とする菌群を分離し、研究を行っている。2005年3月に熱帯に接する季節風地帯として南西諸島を選び、与那国島、西表島、石垣島、沖縄本島、慶良間島にて土壌、リターなどを採集し、菌の分離を行っている。研究途上であるため詳細は明らかではないが、腐生菌に関しては熱帯季節風地域において優占している菌種の多くがその北に位置する暖温帯南部において優占していないこと、暖温帯で広く見られる冷温帯系の筋腫は熱帯地域においてほとんど検出できないことが観察された。また、暖温帯に広く分布する子嚢菌類の一部に、暖温帯では子嚢が熟さず主に無性的に繁殖すると推定されていた種が熱帯では子嚢胞子によって分散している可能性が示された。

また、暖温帯で特定の基質に発生する種傾向の強いケカビ目菌が熱帯では広い範囲の基質に発生しているなど、個々の種の分布や生態に関して新知見を得ることができた。現在進行中の研究を遂行することにより東南アジアの熱帯季節風帯の菌類群集の菌特徴を暖温帯との比較によって明らかにできるものと考える。本研究期間中、平成16年度にメンバー全員がタイ北部においてそれぞれの担当分野の菌類あるいはその分離源を採集、持ち帰って観察、分離、同定を行った。また、同年度中に熱帯との比較を行う目的で、同じ季節風の影響を受けるが気温的に暖温帯に属する南西諸島において同様な調査を行った。17年度には、研究代表者が熱帯モンスーン地域南部のマレーシア半島のケダピークにおいて採集を試みた。また、研究分担者が九州の南部および種子島に樹病菌とその関連菌群の調査を試みた。現在分離・同定を継続中であるが、アジアモンスーンの影響下にある熱帯と暖温帯を微小菌類の種多様性という観点から比較した場合以下のような傾向が確認できた。マツ落葉に生息する腐生性微小菌類の種多様性は明らかに熱帯が暖温帯より高かった。また、両者に共通する種の割合は低かった。接合菌類に関しては、熱帯において多くの未記載種の存在が示唆された。暖温帯で夏季に限られた基質から出現する熱帯性の接合菌類の多くは熱帯モンスーン地域において基質の種類の幅が広がり、高頻度で常在することが確認された。暖温帯との共通樹木であるマツ属の樹病菌に関しては熱帯で種数、頻度が低い傾向が認められた。熱帯においては多くの競合者(菌や他の生物)の存在が認められたので、その影響があると考えられる。昆虫寄生菌はいわゆる冬虫夏草類の出現頻度、種多様性とも高い傾向が認められた。また,トリコミケーテス菌類についてはごく限られた宿主について行った調査でも新種が発見され、この地域の種多様性の高さを示唆した。この地域の多様性の高さは最終氷期以降の気候変動による植生の南北移動、温帯性植物が逃避できる高地や高山の分布という地史的、地形的要因に、乾季雨季によってもたらされる季節性という気候的要因、さらに耕作、焼畑などの撹乱という人間による要因が重なって成立していると考えられる。
有機汚濁水域における硫化水素の生成と消滅に関わる分子微生物生態学的研究

光合成硫黄細菌を網羅的に検出できるPCRプライマーの開発を行い、これを用いて底層に硫化水素が多量に蓄積している水月湖の水柱と東京湾の底泥を対象に、硫黄細菌の現存量と群集組成を分子生物学的に解析した。その結果、水月湖水柱では緑色硫黄細菌が、東京湾底泥ではγ-プロテオバクテリアが主要な硫黄細菌であることが分かった。このように、硫黄細菌の群集組成は生息場所によって異なることが明らかとなった。本研究では有機汚濁水域に蓄積している硫化水素を酸化する光合成硫黄細菌の生態を調べるための手法を開発し、硫酸還元菌による硫化水素生成と硫黄細菌による硫化水素の消滅過程を微生物学的に解明することを目的とした。今年度は光合成硫黄細菌の特異的な検出・計数法の開発を行った。光合成硫黄細菌の既報の亜硫酸還元酵素遺伝子(dsrAB)の塩基配列をもとに複数のプライマーを設計した。光合成硫黄細菌7種7株をカルチャーコレクションから入手し、各細菌株から抽出したゲノムDNAを鋳型としてPCR法によってdsrAB領域を増幅し、塩基配列を決定した。決定したdsrABの塩基配列を既報の配列と共に解析し、光合成硫黄細菌に特異的なPCRプライマーをdsrA領域に作成した。このプライマーの特異性を、相同性検索によって確認したところ、プライマーの認識配列を有する細菌は一部を除き光合成硫黄細菌のみであった。次に、菌株を用いてプライマーの特異性を確認した結果、一部の光合成硫黄細菌でない細菌株が非特異的に検出されたが、光合成硫黄細菌は12株全てが検出された。次いで、光合成硫黄細菌のブルームが見られる水月湖の水試料から抽出したDNAを鋳型にPCRおよびクローン解析を行ったところ、光合成硫黄細菌である緑色硫黄細菌と紅色硫黄細菌のみが検出された。これらの結果から、本プライマーペアは光合成硫黄細菌を特異的に検出することが示された。更に、このプライマーペアを用いたSYBR Green IアッセイによるリアルタイムPCR法での光合成硫黄細菌の計数方法について検討した結果、10^3108コピー程度の範囲で遺伝子を定量することが可能となった。底層に硫化水素が多量に蓄積している水月湖の水柱と、東京湾の底泥から直接DNAを抽出し、PCRの鋳型とした。光合成硫黄細菌の亜硫酸還元酵素遺伝子を標的としたプライマーを用いてPCRを行い、クローン解析を行った。その結果、水月湖の酸化還元境界層以深では全クローンの約85%が緑色硫黄細菌で、残りの約15%は紅色硫黄細菌に近縁であった。LIBSHUFFを用いた統計解析では有意差は認められなかったが、これらの組成比は水深や季節によって異なっていた。一方、東京湾の底泥はγ-プロテオバクテリアに属するクローンが最も多く検出された。この他α-やβ-プロテオバクテリアに近縁なクローンが東京湾最奥部の表層で検出され、緑色硫黄細菌に近縁なクローンは全く検出されなかった。このように、水域によって優占する硫黄細菌の種が異なることが示された。水月湖については、SYBR Green Iアッセイを用いたリアルタイムPCR法によって遺伝子を定量したところ、検出限界(10^2コピー/mL程度)以下から3.1×10^6コピー/mLであった。このコピー数から算出した光合成硫黄細菌数は最大で、全菌数の約40%に達する場合もあった。以上のように、光合成硫黄細菌は硫化水素の存在する環境に存在し、硫化水素の酸化に寄与していると考えられる。その数や種組成は水域や季節などによって異なっていることが明らかとなった。その結果、水月湖では、硫化水素が検出される酸化還元境界層以深から光合成硫黄細菌が検出され、年間を通して緑色硫黄細菌が主要な構成種であることが明らかとなった。この構成種は水深や季節によって若干異なっており、冬季にはγ-プロテオバクテリアの占める割合が高くなった。一方、東京湾の底泥からは表層のみから、γ-プロテオバクテリアを優占種とする硫黄細菌が検出されたが、泥の深部からは検出されなかった。水月湖の光合成硫黄綱

菌の群集組成に影響をおよぼす環境要因について統計解析を行ったところ、光量子量や塩分、硫化物濃度、溶存態無機炭素濃度によって群集組成が変動することが示された。また、定量PCR法によって計数した光合成硫黄細菌数は、酸化還元境界層に最も多く検出され、水深や季節によって変化した。以上のように、光合成硫黄細菌は硫化水素の存在する環境に存在し、硫化水素の酸化に寄与していると考えられる。様々な環境要因による影響を受け、その数や種組成は水域や季節などによって異なっていることが明らかとなった。