hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エゾアワビの繁殖の個体差と個体間相互作用が個体群動態に与える影響

本研究中での観察例では、エゾアワビが産卵するタイミングが浅所(水深3-5m付近)と深所(水深10m付近)では異なっていた。産卵された卵とその幼生の分散距離は、時空間的に変動する海流の影響を受けて変化する。そのため、個体群の新規加入への貢献度は、浅所と深所に生息する個体とでは異なる可能性が高い。本種は体外受精種であるため、産卵時の個体間距離やその周辺の個体数が受精率や受精卵の遺伝的多様性に影響しうる。本研究では、互いに匍匐粘液を追従し合うことで雌雄の遭遇率が高くなることと、粘液追従の効果は生息密度が高いほど高くなることが示された。本年度は、以下の3つの研究に取り組んだ。(1)エゾアワビの産卵と時化の関係を明らかにするために、約4日間連続記録できる加速度ロガーを作成した。そして、そのロガーで得られた加速度データから産卵行動を判別できるかを室内実験で検討した。結果、雌が産卵する際に殻を上下させた際の振動が加速度データとして記録できることが再確認できた。さらに、産卵時に得られる加速度変化の周期性と振幅の特徴から、自動的に産卵波形を抽出する手法を確立した。次に、作成したロガーを装着したエゾアワビを野外に放流して計5個体の行動データを取得した。そのうち2個体のロガーには、時化の接近と連動して産卵したこと示す加速度データが記録されていた。この2個体の生殖腺は収縮しており、得られた波形が産卵行動によるものであることを支持している。これらの結果から、本種の繁殖において時化がトリガーの1つとなっている可能性が示された。28年度以降は、ロガーを装着した個体を水深3ー5mと水深10ー15mにそれぞれ放流して、生息水深と時化の発生がアワビの繁殖タイミングに与える影響を明らかにする予定である。(2)過去に報告されている特定の雄に受精が偏る現象が、卵による精子の選り好みによるものかを検討するために、受精実験のデザインを検討した。実験において、受精率が精子活性の違いによって生じる可能性を排除するために、まず精子が泳ぐ時間と正常な受精能力が失われるまでの時間を調べた。結果、精子は放精してから数分で泳がなくなるが受精能力は約3時間有していることが分かった。(3)上記2つの実験項目と並行して、時化の発生状況と繁殖期間中の産卵数の関係を推定するための個体ベースモデルの作成を行った。モデルでは、時化の発生回数とタイミング、水深帯別の生息個体数を任意の値に調整できるようになっている。バイオロギング研究では、ロガーの記録時間に制限があったり、長時間記録できる場合でも高価であるため、装着できる個体数に限りがある点がネックとなることが多い。本研究では、4日間連続で記録できる安価な加速度ロガーを自作することで、この問題点を解消できた。また、0.1秒おきに約4日間連続記録された膨大なデータから目的のデータを抽出するには非常に労力を要するが、本研究では自動的に産卵した箇所を抽出する手法を開発しており、効率的に研究を進める基盤ができた。また、野外での産卵行動の記録にも成功しており、28年度以降に本種の産卵生態の全容解明が期待される。本年度は、以下の2つの研究に取り組んだ。(1)エゾアワビの産卵と時化の関係を明らかにするために、これまでに開発した加速度ロガーを雌に取り付け、水深35m(浅場)と水深10m(深場)に放流した。産卵行動は、時化以外では確認されなかった一方で、9月813日の低気圧通過時には産卵行動が確認された。産卵前後の流速,水温、塩分、気圧を照らし合わせたところ、降雨と時化の影響と思われる塩分の低下が、浅場では89日において、深場では9日と1213日において生じており、塩分が2327まで低下した後に産卵していることが確認された。雨水には、種苗生産での産卵誘発剤である過酸化水素が含まれていることから、天然での産卵は、時化による攪乱で雨水が海底に届くことで誘発されている部分があるのかもしれない。また、本研究の結果は、生息水深によって産卵のタイミングが異なることを示している。(2)体外受精種であるアワビ類においては、動力に乏しく,時化に伴う何らかの環境変化をトリガーとして放精放卵するため,産卵時の個体間距離が受精率に影響する。そこで、アワビが這った後に残る匍匐粘液に着目し,本種が他個体の匍匐粘液を追従することを水槽実験で検証した。次に,シミュレーションモデルを作成して,互いに匍匐粘液を追従するというルールで,野外の状況に近い蝟集が再現できる一方で,匍匐粘液を追従しない場合は他個体との遭遇率が野外よりも低くなることを確かめた。当初予定していた生息水深と産卵タイミングの関係だけでなく、野外での産卵を誘発する物質の解明にもつながる結果が得られつつある。また、蝟集状態をモデル上で再現できつつあり、個体群動態に与える受精率の影響も検討できるようになった。

現在、アワビ類の個体数は減少しており、蝟集できなくなるとともに受精率が著しく低下する可能性が懸念されているが、本モデルは個体群維持に必要な最低限の個体数を予測するのに役立てられる可能性がある。本年度は昨年度に引き続き、以下の3つの研究に取り組んだ。(1)エゾアワビの産卵と時化、生息水深の関係を明らかにするために、加速度ロガーによる産卵行動のモニタリングを実施した。また、加速度の時系列データから、効率よく産卵行動を抽出するために、連続ウェーブレット変換を用いた解析を改良した。改良した解析方法を水槽内で記録した加速度データに適用したところ、昨年度までの方法よりも簡便かつ正確に産卵行動を時系列データから抽出できることが確認できた。野外調査においては、雌6個体にロガーを装着し調査区に放流し、2個体を回収した。データを解析したところ、2016年と同様に低気圧通過時に産卵していることが確認できた。また、深場に定位していた個体は浅場の個体よりも約1日遅れて産卵していたことから、本研究の目的の1つである産卵タイミングの個体差の存在を明らかにすることができた。(2)体外受精種であるエゾアワビは、移動能力に乏しく,時化に伴う何らかの環境変化をトリガーとして放精放卵するため,産卵時の個体間距離が受精率に影響する。今年度は、昨年度までに開発した個体ベースモデルを用いて、生息密度が受精率と蝟集サイズ(受精卵の雌雄の組み合わせの数)に与える影響を検討した。結果、2個体/平米の生息密度を下回ると受精率と蝟集サイズが低下しはじめ、1個体/平米を下回ると急激に低下することが示された。(3)本種が主に利用する生息場やその空間配置を明らかにするために、ドローンによる景観情報の収集と超音波テレメトリーによる本種の移動追跡を行った。結果、本種は餌である大型海藻が繁茂する岩礁の上部やその周辺にある転石帯を主に利用しており、岩礁から離れた転石帯はほとんど利用していないことが分かった。本研究中での観察例では、エゾアワビが産卵するタイミングが浅所(水深3-5m付近)と深所(水深10m付近)では異なっていた。産卵された卵とその幼生の分散距離は、時空間的に変動する海流の影響を受けて変化する。そのため、個体群の新規加入への貢献度は、浅所と深所に生息する個体とでは異なる可能性が高い。本種は体外受精種であるため、産卵時の個体間距離やその周辺の個体数が受精率や受精卵の遺伝的多様性に影響しうる。本研究では、互いに匍匐粘液を追従し合うことで雌雄の遭遇率が高くなることと、粘液追従の効果は生息密度が高いほど高くなることが示された。28年度は、まず時化の影響を受けやすい浅所(水深3-5m)と影響を受けにくい深所(水深10-15m)にロガーを装着したエゾアワビを放流する予定である。得られたデータに関しては解析を行い、個体ベースモデルに反映する。加えて、卵による精子の選り好みを明らかにする受精実験を開始し、得られた稚貝に関しては父性判定が可能なサイズまで飼育して、父性判定を実施する予定である。引き続き、加速度ロガーによる産卵行動のモニタリングを実施し、昨年度得られた結果の再現性を確認する。また、個体ベースモデルの作成を進め、時空間的に変動する蝟集状態と生息水深による産卵タイミングの違いが個体群動態メカニズムに与える影響の解明に取り組。行動生態学年度末に開催された日本水産学会の参加に際して、当初資料代を含めた参加費を執行する予定だったが、web上で資料が公開されたことから、資料の購入を中止し、その結果500円の残額が発生した。野外調査の必要な機材や物品の更新および補充に使用する。
小学校教師の外国語教師としての変化のプロセス：認知の特徴と環境要因

本研究の目的は、英語教育に取り組んでいる小学校教師の外国語教師としての特徴を環境要因との関わりにおいて明らかにすることである。そのために、教育環境に特色のある小学校の教師を対象にして、教師の認知面、感情面、行動面について混合研究法を用いて解明した。その結果、指導経験や環境要因が教師の内面に与える変化の一端が明らかになり、得られた示唆をもとに、望ましい教師への支援や新しい英語教育の可能性について検討した。本研究の目的は,小学校外国語活動に取り組んでいる小学校教師の外国語教師としての認知の特徴を環境要因との関係において明らかにすることである。そのことにより、個々の教師のニーズに応じた適切な支援や教師教育の改善に資することを目指す。教師の特徴として、Cheng, Tam and Tsui (2002)の枠組みに基づき行動領域(behavioral domain),感情領域(affective domain)そして認知領域(cognitive domain)に着目する。行動領域としては具体的授業実践」と「「外国語活動に関する学び」を、感情領域としては「外国語学習動機」と「国際的社会への態度」を、認知領域として「学習者ビリーフ」と「教師ビリーフ(指導感)」について調べる。また環境要因は、Ecological Systems Theory(Bronfenbrenner)の枠組みに基づき、経験、職場環境、地域環境、文化・社会的環境の4つの異なるレベルごとの影響とその環境間の相互作用について調べる。今年度は、特に環境要因の中でもより広範な環境である地域環境と個人がこれまで生きてきた歴史的・文化的環境に注目し、webと郵送法による質問紙調査と、異なった環境にある教師たちへのインタビューやグループ討議を実施した。その結果、質問紙調査の分析から「環境要因の階層的なレベルによって,個人の異なった面(心的側面と認知的側面)に影響がある」ことが示唆され、国内外の学会において口頭発表するとともに、論文として発表した。本研究の目的は,小学校教師の言語教師としての認知の特徴を環境要因との関係において明らかにすることである。研究の1年目である26年度は,研究に必要となる質問紙による量的データとインタビューやグループ討議による質的データを収集した。2年目にあたる27年度は,それらのデータのうち,特に質的データの分析に時間を費やした。解釈の信頼性を高めるため,分析は常に複数の研究者による討議によって行われた。また質的な研究法の理解を深めるため,質的研究法に関する研究会やワークショップに参加し,研鑽を深めてきた。本研究は量的・質的データを混合して用いる混合研究法を用いているため,結果を発表するにあたって紙面が不足してしまうという問題点があったが,その対処法としてJoint Display (Creswell, 2014)を採用し,現在論文投稿準備中である。以下は,これまでの研究で得られた成果の一部である。(1)自律性のある環境が教師の協力体制を高め,教師の協力体制(関係性)の高さは自己効力感や学校効力感を高める要因となるといった環境要因間の関係性が示された。(2)英語指導実践に対する意欲は教師の英語習得に対する自信とはかかわりがなく,生徒と教師間の良好な関係や教師の協力的な関係性といった環境要因がかかわっている。さらに,子供たちに見られた望ましい変化の実体験に基づく英語教育への期待といった内的要因や,英語指導が自分の強みになるという認識や期待されていることに対する良い意味でのプレッシャーといった外的な要因も教師の実践への意欲づけとなっている。(3)学習者として獲得した学習者ビリーフや学習経験が教師としても保持され,授業実践に影響している。一方,教職専門教育によって得た知識が学習法などのビリーフに影響をしている。1,2年目に予定していた量的・質的データの収集が順調に進んでいる。質的なデータの分析・解釈には予想以上に多大な時間と労力を要したが,データの一部の分析は完了し,現在論文投稿の準備中である。そこでは,質問紙調査から得た量的データの結果を各集団から抽出した個人から得た言語データの解釈により補完することで,より深い理解を得ることができている。本研究の目的は、小学校で英語教育に取り組んでいる小学校担任教師の外国語教師としての特徴を環境要因とのかかわりにおいて明らかにすることである。そのために、北海道内における地域教育環境に特色のある小学校の教師を対象にして、教師の認知面、感情面、行動面にと彼らをとりまく環境要因とのかかわりを混合研究法を用いて解明してきた。研究の3年目となる2016年度は、主にそれまでに収集したデータの分析とその考察につとめた。その結果の一部は、研究代表者の博士論文として纏められた(「教師の変容と環境要因ー小学校教師の言語教師認知研究」北海道大学大学院国際広報メディア・観光学院、2016年9月学位受理)。さらに研究の成果は学会において口頭発表するとともに、雑誌論文として発表した。本研究において、これまでに示唆された可能性の一部を以下に記す。(1)自律性のある環境と教師の協力体制の高まりに,また教師の協力体制(関係性)の高さと教師の自己効力感や学校効力感の高まりに関係があるといった環境要因間の関係性がある。(2)学習者として獲得した学習者ビリーフや学習経験が教師となってからも保持され,授業実践に影響している。(4)児童に活動をさせることの多い英語授業を実践することが教師の指導観を「生徒主体の指導観」へ変化させる可能性があるものの,指導観の変化には単なる情報の交換ではなく,教師同士の深い協働が必要である。

(5)小学校外国語活動においては,構造化実践や生徒主体実践と言った従来の授業実践の枠にはまらない,独自の実践が構築されている。(6)関係性の高い学校の教師の発話量とその内容から教師間の関係性の高さが教師の気づきや内省力を高め,教師の成長に関わっているこの3年間の研究期間において、ほぼ計画どおりに研究を遂行することができている。ただし、結果の信頼性を高めるためには,異なった環境におけるより多くの教師を対象としたデータを集める必要があると考え、さらに異なった特徴を持つ地域の小学校を抽出し、協力の承諾を得ている。しかし、現場の多忙さから実際の調査は次年度(2017年度)に実施が繰り越された。インタビューとグループ討議による質的データの収集は6月に実施の予定である。本研究の目的は、小学校担任教師の外国語教師としての特徴を環境要因とのかかわりにおいて明らかにすることである。そのために、北海道内における地域教育環境に特色のある小学校の教師を対象にして、教師の認知面、感情面、行動面にと彼らをとりまく環境要因とのかかわりを混合研究法を用いて解明してきた。本研究は概ね3年間の計画どおりに勧めることができたが、教師によるグループ討議を予定していた学校のうち1校に対する調査が、2016年度内に実施することができなかった。そのため、2017年度は、未実施であった調査を実施し、それまでに収集したデータの分析と合わせてその考察につとめた。研究を進める中で、本研究で用いた分析手法と結果の提示の方法は、混合研究法のひとつの可能性として提示できるものであると考え、本年度は主に研究の手法に関して口頭発表を行った。本研究において、これまでに示唆された可能性の一部を以下に記す。(1)自律性のある環境と教師の協力体制の高まりに,また教師の協力体制(関係性)の高さと教師の自己効力感や学校効力感の高まりに関係があるといった環境要因間の関係性がある。(2)学習者として獲得した学習者ビリーフや学習経験が教師となってからも保持され,授業実践に影響している。一方,教職専門教育によって得た知識が学習法などのビリーフに影響をしている。(3)児童に活動をさせることの多い英語授業を実践することが教師の指導観を「生徒主体の指導観」へ変化させる可能性があるものの,指導観の変化には単なる情報の交換ではなく,教師同士の深い協働が必要である。(4)小学校外国語活動においては,構造化実践や生徒主体実践と言った従来の授業実践の枠にはまらない,独自の実践が構築されている。(5)関係性の高い学校の教師の発話量とその内容から教師間の関係性の高さが教師の気づきや内省力を高め,教師の成長に関わっている本研究の目的は、英語教育に取り組んでいる小学校教師の外国語教師としての特徴を環境要因との関わりにおいて明らかにすることである。そのために、教育環境に特色のある小学校の教師を対象にして、教師の認知面、感情面、行動面について混合研究法を用いて解明した。
制御性T細胞によるぶどう膜炎に対する新しいパーソナルメイド免疫療法の開発

網膜色素上皮細胞により誘導される制御性T細胞(Treg)は、マウスにおいて活性化T細胞の細胞分裂と炎症性サイトカインを強く抑制する。さらに、Tregの中のnon-suppressivな分画を除去することにより、非常に強力なTregを誘導でした。このsuppressive分画の網膜色素上皮細胞により誘導されたTregはマウスの実験的自己免疫性ぶどう膜炎を抑制した。ヒトにおいてはTGFβの前刺激を加えることによりマウスと同様にTregを誘導できた。これらの研究成果は、ヒト網膜色素上皮細胞により誘導されるTregは非感染性ぶどう膜炎の治療に応用できることを示している。重要な失明原因であるぶどう膜炎の多くは自己免疫性ぶどう膜炎であり、その治療に患者個人に由来するリンパ球から制御性T細胞を作成して治療に用いるというパーソナルメイドな新しい免疫療法の開発を目標にし、その実現に必要な基盤研究をおこなった。C57BL/6マウスから脾臓を摘出し、T細胞分離カラム(MACS T cell isolation kits)を用いてCD4+またはCD8+ T cellを採取し、眼の色素上皮(虹彩色素上皮細胞、あるいは網膜色素上皮細胞)に抗マウスCD3抗体、レコンビナントTGF-&#61538;を添加して共培養し制御性T細胞を誘導した。また、ヒトRPE細胞株ARPE-19細胞をレコンビナントTGF-&#61538;で処理し、その上清により誘導したヒト制御性T細胞を用いた。これらの制御性T細胞の免疫抑制活性をin vitro並びにin vivo(マウスの実験的自己免疫性ぶどう膜炎モデル、EAU)で解析した。その結果、眼の色素上皮細胞により誘導したマウスの制御性T細胞は活性化Tリンパ球の細胞増殖と炎症性サイトカイン産生を抑制し、さらに網膜自己抗原を免疫して14日後に制御性T細胞を投与したマウスは対照マウスに比べてぶどう膜炎の発症が有意に抑制された。ヒトにおいても同様にin vitroの免疫抑制作用が確認された(Exp. Eye Res., 2012;94:32-40, Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 2012;53:7299-7309)。以上の結果は、眼の色素上皮細胞により誘導される制御性T細胞はヒトの非感染性ぶどう膜炎の治療に応用される事を示唆する基盤的知見である。今までの我々の研究室での研究により、マウスにおいては網膜色素上皮細胞の培養上清をT細胞と培養することにより、活性化T細胞を免疫抑制作用のある制御性T細胞(Treg)に誘導することができる事が判明している。そこで、本年度は、マウスにおいて虹彩色素上皮細胞、毛様体色素上皮細胞、網膜色素上皮細胞により誘導される制御性T細胞(Treg)の免疫活性を解析した上で、Tregによるぶどう膜炎の治療への応用を目指して、まず最初にマウスと同様の方法によりヒトにおいてもTregが誘導できるかを検討した。その結果、マウスと同様の方法ではヒト網膜色素上皮細胞はT細胞をTregに誘導出来ない事が判明した。そこで、ヒト網膜色素上皮細胞とヒトレコンビナントTGFβ(hrTGFβ)で前刺激する事で、ヒト網膜色素上皮細胞のTreg誘導能力を引き出せるか否かを検討した。その結果、hrTGFβで前刺激したヒト網膜色素上皮細胞の培養上清をT細胞と培養することにより、bystander T細胞の活性化を抑制し、炎症性サイトカイン産生を抑制するCD25+Foxp+のTregを誘導できることが明らかとなった。しかし、そのTregにはCD25lowCD45AR+の休止性のTreg分画、DR25highCD45RA-のactive Treg分画、DR25lowCD45RA-のnon-suppressive Treg分画が混在することが判明し、その中からnon-suppressive Treg分画を除去することにより、極めて免疫抑制活性の強いTreg分画を得ることに成功した。TGFβで前刺激したヒト網膜色素上皮細胞培養上清で誘導され、non-suppressive Treg分画を除去したTregをヒト網膜色素上皮細胞誘導Tregとして次年度の研究をおこない、その免疫抑制効果を解析することにした。マウス網膜色素上皮細胞による制御性T細胞(Treg)の誘導方法をヒト網膜色素上皮細胞に応用してもTreg)を誘導出来ない事が明らかとなったが、ヒト網膜色素上皮細胞をヒトレコンビナントTGFβで前刺激することによりTregを誘導する方法を樹立した。更に、この方法で誘導したヒトTregにはnon-suppressive Tregが混在していることを見出し、それを除去することにより純度が高く免疫抑制活性の強力はTreg細胞集団を得ることを見出した。今年度の研究で明らかにされたヒト網膜色素上皮細胞により誘導されるTreg、即ち、TGFβで前刺激したヒト

網膜色素上皮細胞培養上清で誘導し、更にnon-suppressive Treg分画を除去したTreg)を用いて以下の研究をおこなう。(1)ヒト網膜色素上皮細胞誘導Treg細胞の種々のヒト活性化T細胞に対する免疫抑制活性を解析する(2)In vivoの作用を検討するために、ヒトと同様の方法で誘導したマウスTregをぶどう膜炎動物モデル(実験的自己免疫性ぶどう膜炎)において解析する上記の研究をおこなうために、試薬、培養チューブ、実験動物などの消耗品の経費が必要である。
感染および慢性炎症関連リンパ腫の腫瘍化機構の解明と新たな制御法開発への展開

悪性リンパ腫の発症に細菌やウイルスなどの微生物感染や慢性炎症が関与することが多い。WHO分類改定第4版(2017年)でも「Diffuse large B-cell lymphoma associated with chronic inflammation」というカテゴリーが設けられ注目を集めている。B細胞リンパ腫に限らず、T細胞リンパ腫においても慢性炎症を背景にして発症することがある。その代表は皮膚T細胞リンパ腫の中で最も頻度が高い菌状息肉症であると考えられる。菌状息肉症は腫瘍でありながら炎症性の多彩な細胞浸潤を混在し、多彩な臨床像を呈し長期的な経過をとる症例が多いのが特徴である。そこで本年度は、菌状息肉症と皮膚に常在するウイルスとの関係について検討した。皮膚指向性常在ウイルスの中で主要な構成要員であるポリオーマウイルス科のメルケル細胞ポリオーマウイルス(MCPyV)、ヒトポリオーマウイルス6型(HPyV6)、ヒトポリオーマウイルス7型(HPyV7)について調べた。菌状息肉症患者の皮膚より皮膚スワブを採取して、これらウイルスゲノムの検出率およびウイルス量を解析した。対照群として菌状息肉症患者年齢とマッチさせた健常者皮膚からも同様にスワブを採取した。結果としてHPyV6とHPyV7に関しては有意な変動はみられなかったが、菌状息肉症患者の皮膚では統計学的有意差をもってMCPyVの検出率、ウイルス量ともに低下していた。類乾癬は菌状息肉症へ移行する前病変的発疹とされるが、類乾癬患者皮膚においても同様にMCPyV検出率・量は低下していた。これらの結果は菌状息肉症においてはポリオーマウイルスのバランス変動が生じていることを示しており、このことが疾患の発症に関与するのか、あるいは結果としての現象なのか今後の課題である。本年度の研究で慢性炎症を背景に発症する菌状息肉症の患者皮膚では、特定の皮膚指向性ウイルスの感染維持が抑えられていることを示すデータを提供することができた。これらの知見は米国感染症学会誌に掲載予定である。よって本研究計画は順調に進展していると判断した。これまで得られた研究成果を基に引き続き、慢性炎症を基盤に発症する様々な節外性リンパ腫の発症機構、病態解明に向けての研究を推進する。前年度までに消化管MALTリンパ腫や皮膚リンパ腫について考察してきたが、今後は膿胸関連リンパ腫などウイルス関連リンパ腫において慢性持続感染に伴い発現変化する分子の同定などを試みる。WHO分類改定第4版(2017年)でも「Diffuse large B-cell lymphoma associated with chronic inflammation」というカテゴリーが設けられている。加えて、Extranodalmarginal zone lymphoma of mucosa-associated lymphoid tissue (MALTリンパ腫)の多くも慢性炎症を基盤に発症することが知られている。しかしながら、これら慢性炎症関連リンパ腫の腫瘍化機構については未解決な点が多く残されている。胃MALTリンパ腫はHelicobacter pylori(ピロリ菌)感染よる慢性炎症と密接な関係にある。一方、Epstein-Barr virus(EBV)は胃上皮細胞に感染し、その持続感染が胃上皮細胞の癌化に関わる。胃MALTリンパ腫においてもピロリ菌に加えてEBVが直接的あるいは間接的に何らかの関与をしている可能性も想定される。しかしながら、これを立証するために適した胃MALTリンパ腫モデルは存在しない。そこで今回はEBV感染胃上皮細胞を用いてピロリ菌がEBV遺伝子発現に及ぼす影響について解析した。EBV感染細胞に種々のピロリ菌株を暴露して培養を行い、48時間後にEBV遺伝子の発現量をリアルタイムPCRで測定した。共培養したピロリ菌株によっては、EBV Latent membrane protein (LMP)1およびLMP2Aの発現を有意に増加させるピロリ菌株があることが判明した。これは胃に存在するピロリ菌とEBVが作用し合う可能性を示唆する所見である。今後はこれら細菌とウイルスの共生が胃MALTリンパ腫の病態にどのような影響を及ぼすのかが課題である。あるピロリ菌株がEBVの癌蛋白とされるLMP1の発現を増強させる作用があることを見出した。これら微生物の協働が胃MALTリンパ腫の発症や病態修飾にどのような影響を及ぼすのかという問題提起になる所見である。

対照群として菌状息肉症患者年齢とマッチさせた健常者皮膚からも同様にスワブを採取した。結果としてHPyV6とHPyV7に関しては有意な変動はみられなかったが、菌状息肉症患者の皮膚では統計学的有意差をもってMCPyVの検出率、ウイルス量ともに低下していた。類乾癬は菌状息肉症へ移行する前病変的発疹とされるが、類乾癬患者皮膚においても同様にMCPyV検出率・量は低下していた。これらの結果は菌状息肉症においてはポリオーマウイルスのバランス変動が生じていることを示しており、このことが疾患の発症に関与するのか、あるいは結果としての現象なのか今後の課題である。本年度の研究で慢性炎症を背景に発症する菌状息肉症の患者皮膚では、特定の皮膚指向性ウイルスの感染維持が抑えられていることを示すデータを提供することができた。これらの知見は米国感染症学会誌に掲載予定である。よって本研究計画は順調に進展していると判断した。引き続き、慢性炎症を基盤に発症するリンパ腫の発症機構、病態解明に向けて様々な節外性リンパ腫を対象にする。例えば消化管MALTリンパ腫、皮膚リンパ腫、膿胸関連リンパ腫において、ウイルスや細菌などの微生物の慢性感染がどのように係わり、それら感染に伴い発現される分子の同定などを試みる。これまで得られた研究成果を基に引き続き、慢性炎症を基盤に発症する様々な節外性リンパ腫の発症機構、病態解明に向けての研究を推進する。前年度までに消化管MALTリンパ腫や皮膚リンパ腫について考察してきたが、今後は膿胸関連リンパ腫などウイルス関連リンパ腫において慢性持続感染に伴い発現変化する分子の同定などを試みる。試薬を中心に物品費の支出を必要最低限に抑えて予算を執行したため、若干の繰越金が発生した。次年度も引き続き遺伝子検出関連試薬、蛋白発現解析用試薬、プラスティック器具、細胞培養関連試薬などの物品費を中心に予算を計上する。また必要に応じ備品購入に充てる。
中大型動物を用いた肝線維化評価モデルによる高効率肝臓再生療法の開発と機序解明

非代償性肝硬変におけるBまたはC型肝炎ウイルスの排除・制御は生命予後を改善させることが期待されるものの、肝線維化や肝発癌リスクの残存も懸念されている。また肝移植ドナー不足やNASH肝硬変の増加も予測されることから、抗線維化や発癌抑制効果のある再生療法の普及が望まれている。これまで我々は非代償性肝硬変症に対する非培養全骨髄細胞や培養自己骨髄間葉系幹細胞(MSC)を用いた末梢静脈投与に基づく低侵襲肝臓再生療法を報告している。本研究では、我々が確立した中大型動物の肝線維化評価モデルを使用し、培養自己骨髄MSC肝動脈投与の有効性・安全性をこれまでの末梢静脈投与と比較した。方法としては、中大型動物の骨髄細胞を採取・培養し、得られた骨髄MSCを四塩化炭素(CCl4)反復投与による肝線維化評価モデルに末梢静脈投与または肝動脈投与し、骨髄MSC投与前、投与後4,8,12週において肝線維化およびICG値半減時間の変化をコントロール群と比較した。さらに骨髄MSC肝動脈投与の安全性を造影CTと経時的血液生化学検査で評価した。その結果、骨髄MSC投与後4週において、末梢静脈投与群(n=8)は細胞非投与群(n=10)と比べてICG値半減時間の短縮を認めた。また肝動脈投与群(n=4)のICG値半減時間は、末梢静脈投与群と比しても投与8週後(ΔICG値半減時間[分]:ー3.8±1.7 vs. +0.4±2.4, p<0.01)および投与12週後(ΔICG値半減時間[分]:ー4.2±1.7 vs. +0.4±2.7, p<0.01)と有意に短縮されていた。また細胞投与後の造影CTでも肝梗塞なく、血液凝固亢進も認めなかった。以上より、中大型動物肝線維化評価モデルにおいて、培養自己骨髄MSC肝動脈投与の有効性(肝線維化および肝機能改善)と安全性を確認した。予定通り、中大型動物肝線維化評価モデルにおいて、培養自己骨髄MSC肝動脈投与の有効性(肝線維化および肝機能改善)と安全性を確認し論文報告することができたため。予定通り、今後は中大型動物肝線維化評価モデルにおいて、凍結した培養自己骨髄MSC肝動脈投与の有効性(肝線維化および肝機能改善)と安全性を確認する。イヌ肝線維化評価モデルを確立し、凍結培養自己骨髄間葉系幹細胞(MSC)肝動脈投与の有効性および安全性を評価した。培養骨髄MSC複数回投与を行うには、細胞を凍結保存する必要がある。そこで骨髄移植や市販の骨髄間葉系細胞製剤で用いられている各種細胞凍結保存液を用いて、凍結保存後の培養骨髄細胞の生存率を比較することにより、最適な細胞凍結保存液を決定した。次に、全身麻酔下にイヌ上腕骨より少量骨髄液を採取し、培養骨髄MSCを選定した凍結液で凍結保存した。また同個体の胃内にはヒト静脈留置用カテーテルを留置し、四塩化炭素を10週間反復投与することで肝線維化評価モデルを作成した。さらに、この凍結培養骨髄MSCを経カテーテル的に肝動注し、エコーガイド下肝生検やICG試験により評価したところ、非凍結培養骨髄細胞と同等の治療効果があることを確認した。さらに、骨髄MSCエクソソームにレドックス制御能があることを確認しているなど、MSCエクソソームには細胞投与と同様の治療効果が期待されている。我々も、肝硬変モデルマウスに抽出した骨髄MSCエクソソームを静脈内投与することで、エクソソーム投与群において血清アルブミンやAST、ALTなどの肝機能や肝障害が改善するだけでなく、肝線維化が改善することを確認している。そこで細胞特性解析として培養骨髄MSCから分泌される細胞外小胞内に含まれるマイクロRNA(miR)を解析した結果、肝硬変改善効果を有するmiRが含まれることを見出した。イヌ肝線維化評価モデルを確立し、凍結培養自己骨髄間葉系幹細胞(MSC)肝動脈投与の有効性および安全性を評価し、非凍結培養骨髄細胞と同等の治療効果があることを確認することができた。また肝硬変改善効果を有するmiRを見出すこともできたため。

また肝動脈投与群(n=4)のICG値半減時間は、末梢静脈投与群と比しても投与8週後(ΔICG値半減時間[分]:ー3.8±1.7 vs. +0.4±2.4, p<0.01)および投与12週後(ΔICG値半減時間[分]:ー4.2±1.7 vs. +0.4±2.7, p<0.01)と有意に短縮されていた。また細胞投与後の造影CTでも肝梗塞なく、血液凝固亢進も認めなかった。以上より、中大型動物肝線維化評価モデルにおいて、培養自己骨髄MSC肝動脈投与の有効性(肝線維化および肝機能改善)と安全性を確認した。予定通り、中大型動物肝線維化評価モデルにおいて、培養自己骨髄MSC肝動脈投与の有効性(肝線維化および肝機能改善)と安全性を確認し論文報告することができたため。来年度も引き続き現在の研究体制で研究を推進していく。イヌ肝線維化評価モデルで凍結培養自己骨髄間葉系幹細胞(MSC)肝動脈投与の治療効果を確認することができたため、今後は治療メカニズムの解明に注力して進めていく。予定通り、今後は中大型動物肝線維化評価モデルにおいて、凍結した培養自己骨髄MSC肝動脈投与の有効性(肝線維化および肝機能改善)と安全性を確認する。
機能分子集団の高次組織と機能

機能分子集団の研究は、分子が結晶を作ったり、会合体を形成する際に、新たに発現する機能を、分子と結晶の構造に立脚して、解析することを目指してきた。その機能の中で、特に分子間の電子移動相互作用に由来する性質の研究を進めてきたが、そのために新しい電子供与体と電子受容体を合成し、それらの作る結晶の構造解析と、物性の研究を行った。その中には、新しいタイプの結晶構造を示すものも、見出された。分子間の電子移動の程度が大きくなると、結晶は中性に近い構造からイオン的な構造に転移するが、その際におこる光学的、電気的、磁気的性質と、転移をおこすメカニズムについての実験的、理論的研究が行われた。一つの分子でも、電子供与体と受容体の両方の性質を持つ分子があり、その結晶では、電子移動スペクトルが、見出される、このような例は、珍しいことであるが、新たに数例が見つかった。中でもシアニン色素の会合体で見出されるJ.バンドの原因に関し、長い間の未解決の問題であったが、色素分子の窒素原子の間に、特別の電荷移動相互作用がおこる結果として、Jバンドが出現していることが確かめられた。次に不対電子を持つラジカルのつくる結晶の磁性について、いろいろのラジカル結晶について研究された。複数の不対電子を持つ有機ラジカル分子が各種合成され、世界的にも最高のスピン多重度を有するラジカル分子が合成された。また複核金属錯体と、多重項有機ラジカル分子について、分子軌道法による理論的研究が行われ、磁性の原因となる不対電子間の相互作用について、解析が行われた。この他に、液晶を作る重要な力として、分子間電子移動力の解析がなされ、ヨウ素をふくむ分子錯体の構造研究が、メスバウアー効果を用いて行われた。また強誘電性分子結晶の構造相転移や、励起子発光を示す分子結晶のエネルギー緩和機構の研究がなされた。
新しいトレーサブルな点状線源によるＰＥＴ定量性評価・校正とＱＡ・ＱＣ基盤整備

PET(陽電子放出断層撮像法)は様々な生体機能の検査やがん診断及び分子イメージング研究に活用されているが、その有用性はPET装置の物理特性に関わる品質管理・保証(QC・QA)に大きく依存しており、なかでも重要なのが定量性に関わる評価・校正である。本研究計画では、PET装置の定量性評価・校正の信頼性・利便性を格段に向上させることを目的に、独自に考案したトレーサブル点状線源の開発およびトレーサブル点状線源を用いる評価・校正プロトコルの開発をさらに進めた。陽電子放出断層撮像法(PET)は画像診断や分子イメージング研究に有用な手法である。その有用性は装置物理特性の品質管理(QA・QC)に支えられ、なかでも大切なのが装置校正と定量性評価である。しかし、ファントム及びドーズキャリブレータ、ウェルカウンタを用いる従来法では信頼性・利便性に限界があった。そこで、本研究では、新しいトレーサブルな点状線源を用いる校正・評価法を開発し、その利便性・信頼性を従来よりも格段に向上させることを目的とする。当初の研究実施計画にほぼ準じて研究計画を進めるなかで、平成25年度には以下成果を得た。1.点状線源の開発:アクリル吸収体タイプのGe-68/Ga-68点状線源について、その製造方法の技術的な課題を克服し試作が可能となった。また、Monte Carloシミュレーション手法を用いた物理特性評価を進めその仕様をほぼ決定した。今後、本点状線源を試作し提案手法に活用することを計画している。さらに、点状線源内部構造を非破壊的に精密評価するためにマイクロフォーカスX線イメージング装置を用いる手法を、治療用密封小線源の内部構造評価にまで応用して貴重な成果を得た。今後、本成果をさらに発展させることを計画している。2.校正・評価法の開発:校正定数を決定しその変動等を評価する手法を臨床用PET/CT装置に長期間適用し、提案手法の有効性を明らかにした。また、アルミニウム吸収体タイプのGe-68/Ga-68点状線源と樹脂ファントムを組み合わせる新しい定量性評価法を開発し、校正定数の不確かさと散乱・減弱補正の不確かさを分離して評価できる可能性を明らかにした。今後、装置校正法、定量性評価法、基本的物理特性評価法、以上3つの視点から提案手法を発展させ検証することを計画している。3.多施設連携:5施設7機種にまで対象を拡大し提案手法の検証を進めた。今後、さらに連携を拡大することを計画している。PET(陽電子放出断層撮像法)は様々な生体機能の検査やがん診断等に有用な手法だが、その有効性はPET装置物理特性にかかわる品質管理(QC・QA)に支えられ、中でも重要なのが定量性にかかわる評価・校正である。しかし、ファントムを用いる従来手法は信頼性・利便性に限界があり臨床・研究の現場におけるPETの定量性には大きな改善の余地が残るのが現状である。本研究は、トレーサブルな点状線源を用いる新しい定量性評価・校正法を開発することにより、従来手法の限界を打破しPET装置の性能を最大限に発揮させるための基盤構築に資することを目的とする。本年度は以下の成果を得た。(1)点状線源の開発:点状線源自体の品質管理のため、マイクロフォーカスX線イメージング手法を用いる線源内部構造評価手法を開発し(学会発表及び原著論文発表)、その応用の道も拓いた(学会発表)。また、Ge-68点状線源については、製造技術にかかわる研究を大きく進展させた(現時点では事情により非公表)。また、モンテカルロシミュレーション法他に基づき点状線源の最適な使用方法や使い分けにかかわる検討も着実に進めた。(2)定量性評価・校正法の開発:トレーサブル点状線源を有効視野中心部に設置して校正定数を決定する基本的手法を多施設多種PET装置対象に検証した(学会発表及び原著論文発表)。さらに、同一点状線源を用いる一様性ならびに感度の評価法(学会発表)、臨床現場における定期的品質管理への応用(学会発表予定)、ファントムと組み合わせる新しい定量性評価法(学会発表予定)などの開発を進めた。(3)多施設連携:新たな協力施設を得て研究を展開し、国内外での学会発表を積極的に進めた。以上の実績は織田圭一(健康長寿医療センター研)、佐藤泰(産総研)、宮武比呂樹他(北里大病院)、他多数の研究協力者との連携によるものである。(以上、敬称略)陽電子放出断層撮像法(PET)は画像診断や分子イメージング研究に活用されているが、その有用性は装置物理特性の品質管理(QA・QC)に支えられ、なかでも重要なのが定量性に関わる評価・校正である。しかし、ファントムやドーズキャリブレータ等を用いる従来法では信頼性・利便性に限界があった。本研究の目的は、新しいトレーサブル点状線源を用いる手法を開発し、定量性評価・校正の利便性・信頼性を格段に向上させることである。

(1)トレーサブル点状線源の開発については、Monte Carloシミュレーション法による物理特性評価およびマイクロフォーカスX線イメージング技術による内部構造評価等に基づき改良を進めた。アクリル吸収体タイプのトレーサブルGe-68/Ga-68点状線源については製造技術の問題が克服され試作品を製造するに至った。組み合わせて使用する専用ファントムも試作しており、今後の活用を予定している。また、標準線源化や認証機器化についても検討を進めておりこれも今後の課題である。さらに、発展的研究として上記研究成果の一部を治療用密封小線源の内部構造評価に適用し貴重な成果を得た。(2)定量性評価・校正プロトコルの開発については、トレーサブル点状線源を用いて校正定数を決定する手法を複数施設多機種PET装置へ適用し有効性を確認した成果を発表した。さらに、様々な基本的物理特性の評価も可能なことを確認した。また、校正定数決定手法を長期間にわたり定期的に臨床用PET/CT装置へ適用し、提案手法の有用性を確認し新たな知見を得た。今後、装置校正法、定量性評価法、基本的物理特性評価法に分類しつつさらに開発を継続する予定である。(3)連携拡大については、研究成果報告書に記載の発表論文等の共著者に示されているとおり、トレーサブル点状線源を用いるPET装置定量性評価・校正に関わる研究について着実に連携を拡大することができた。今後もさらなる連携拡大を目指している。医学物理学、放射線物理学交付申請書に記載の研究目的は、(1)新しいトレーサブルな点状線源の開発、(2)トレーサブル点状線源を用いる校正・評価プロトコルの開発、(3)連携施設と対象装置の拡大、以上の3つの部分から構成される。(1)では、アクリル吸収体タイプのGe-68/Ga-68点状線源について、その製造技術の課題を解決し、Monte Carloシミュレーション法を用いた物理特性評価により仕様をほぼ決定した。本件は初年度からの大きな懸案事項で、その問題を克服し試作可能な段階に至ったことは大きな成果である。さらに、点状線源内部構造をマイクロフォーカスX線イメージング装置により評価する手法を、新たに治療用密封小線源にまで適用し、当初想定していなかった発展性のある貴重な成果が得られた。(2)では、装置校正法、定量性評価法、基本的物理特性評価法、それぞれについて着実な進展が得られた。とくに、装置校正法では、トレーサブル点状線源を有効視野中央部に設置して校正定数を決定する手法を臨床用PET/CT装置に長期的に適用した結果、従来法ではわからなかった新たな知見が得られつつある。定量性評価については、Ge-68/Ga-68点状線源と樹脂ファントムを組み合わせる新しい定量性評価法を試験的に導入し、校正定数の不確かさと散乱・減弱補正の不確かさを分離して評価できる可能性を明らかにした。また、装置感度や散乱フラクションなど複数の性能評価項目に対しても提案手法を適用できることを明らかにした。(3)では、5施設7機種にまで連携対象を拡大することができた。また、関連学会の活動などを通して、さらなる多施設研究を展開する見通しが得られた。以上のとおり、当初研究実施計画を着実に進展させるとともに、当初想定していない新たな展開も生まれ、進捗状況を総合的に考えると、当初の計画以上に進展していると判断できる。
天然高分子アルギン酸のゲル粒子による希土類元素の分離

1.天然高分子アルギン酸のゲル粒子によって、液相中に溶存する希土類元素(ランタン、ネオジム、サマリウム、ジスプロシウム、イッテルビウム)をよく捕集できることを明らかにした。また、ゲル相に捕集された希土類元素は、希薄な塩酸水溶液(0.1kmol/m^3程度)で容易に液相に回収できた。2.軽希土(La,Nd,Sm)から重希土(Dy,Yb)までを対象として、ゲル相ー液相間の分配平衡実験を、錯化剤無添加の場合および錯化剤として乳酸を添加した場合について行った。分配比の実測値を固液間平衡理論に基づいて解析し、各元素の分配平衡定数、分離係数、イオン交換容量を決定した。分離係数は、溶液のpHや乳酸の添加量の増大に伴って向上した。特に重希土間の分離係数については、アルギン酸ゲルは溶媒抽出法での抽剤TBPやイオン交換法での溶離剤HEDTA(25°C)などと同程度であった。さらに、イオン交換容量に関しても、ゲル粒子は市販のイオン交換樹脂と比べて遜色はなかった。3.回分式の攪拌槽で、ゲル粒子による希土イオンの捕集速度を測定した。捕集速度は液相攪拌数や粒子径の影響を受けなかったことから、液相やゲル相での物質移動抵抗が無視でき、希土イオンとアルギン酸との交換反応が律速段階となることが判明した。速度デ-タに及ぼす反応成分(希土元素、水素イオン、官能基)濃度の影響を合理的に説明できる反応速度式を提出した。4.ゲル粒子を充填したカラムに、乳酸を添加した二成分Yb-Nd混合液を通液し、破過曲線を実測した。Ybの溶出に比べて、Ndは相当遅れて溶出してくることから、両元素を完全に分離できるが、相互分離は通液速度の減少や溶液のpHの増大によって一層改善された。これらの実験結果は、上述の反応速度デ-タを用いて求めた破過曲線の計算値とほぼ一致した。一方、ゲル粒子に捕集された希土元素は乳酸溶液(pH=1.4)の通液で速やかに溶離され、濃縮溶液として回収できることがわかった。アルギン酸のゲル粒子を捕集剤とする希土類元素の多成分混合物の選択分離を目的として研究を行い,現在までに次の諸点が明らかになった.1.希土類元素の選択軽希土(La,Nd, Sm)から重希土(Dy,Yb)までを対象として吸着・脱着実験を各元素ごとに行ったところ,これら元素に対してアルギン酸ゲルが有効な捕集剤であることが確認できた.ゲル相からの希土元素の脱着は0.1kmol/m^3程度の希薄な塩酸水溶液でも完全に起こり,ゲルの希土元素捕集能は吸着・脱着を数回繰り返しても全く低下しなかった.2.吸着平衡各種の希土類元素に対する分配比は,ゲル相の交換基濃度と液相の水素イオン濃度の比の三乗に比例した.また分配比に及ぼす溶液のイオン強度(0.3kmol/m^3以下)の及び温度)15-35°C)の影響は認められなかった.

これらデータを固液間分配平衡理論に基づいて解析し,イオン交換容量,分配平衡定数,分離係数を決定した.アルギン酸ゲルの交換容量は,希土元素の種類に無関係に一定値をとり,市販のイオン交換樹脂と比べて少しも遜色がなかった.分配平衡定数は,軽希土元素間では相互に大差がなかったが,重希土では原子番号が大きくなるほど減少した.これらの結果から,現状では軽-重希土間の平衡分離の可能性がけがある.今後,液相に錯化剤を共存させて各希土元素の有効濃度(錯形成していない希土濃度)を変化させるなどして,各元素間の分離係数の向上をはかる方法について検討していきたい.3.吸着・脱着速度液相中の希土元素濃度を種々変えて測定された撹拌槽での総括イオン交換速度は,液槽撹拌回転数,ゲル粒子径の影響を受けなかった.従ってイオン交換過程では,操作条件に無関係に液相やゲル相での物質移動抵抗が無視できて,アルギン酸と希土イオンの交換反応が律速段階となることが明らかになった.今後は,反応機構を釈明し,各希土元素対する反応速度定数を求める予定である.天然高分子アルギン酸のゲル粒子を捕集剤とする希土類元素の選択分離を目的として研究を行い、現在までに次の諸点を明らかにした。1.錯化剤無添加での吸着平衡昨年度は軽希土(La、Nd、Sm)から重希土(Dy、Yb)を対象として、アルギン酸ゲルによる吸着平衡を測定したが、一部の実験データの再現性が十分でなかったので、追加実験を行い、精度の高い吸着平衡データを取った。また、プラセオジウム(Pr)に対する吸着平衡関係を新たに測定し、分配平衡定数を決定した。2.錯化剤(乳酸)存在下での吸着平衡希土類元素間の分離係数の向上を図るために、液相に錯化剤として乳酸を共存させて、アルギン酸ゲルによる各種希土類イオンの吸着平衡実験をバッチ法で行った。分配比の実測値は、乳酸を添加しない場合と同様に、ゲル相の官能基濃度と液相の水素イオン濃度との比の3乗に比例して増大することが見出されたが、溶液のイオン強度(0.3kmol/m^3以下)によって影響されないことがわかった。これらの実験データを、液相中の希土類イオンと錯化剤(乳酸)との錯形成反応を考慮して導出された固液間分配平衡の理論式に基づいて解析した結果、乳酸の添加により、各元素の分配平衡定数の値は減少するが、元素間の分離係数の値は大きくなって分離効果がよくなることが明らかになった。従って、液相に錯化剤を共存させて各希土類元素の有効濃度(錯形成していない希土類イオン濃度)を変化させれば、平衡分離法によって希土類元素をよりよく分離することが可能である。また、乳酸以外の錯化剤を添加した場合の分離係数は、本研究で求めた錯化剤無添加の場合の分配平衡定数と、希土類イオンと錯化剤との錯体形成反応の安定度定数や錯化剤の解離定数の文献値を、上述の分配平衡理論式に代入すれば推算できる筈であるが、この点に対しては今後検討したい。さらに、イオン交換反応速度の測定等についても計画中である。
樹木の生存に影響をおよぼす木部エンボリズム発生機構の解明

1.アカマツ木部のキャビテーションに対する感受性の解明マツにマツノザイセンチュウを接種した後、木部のキャビテーション感受性の変化を調べた。センチュウ接種後、高い木部圧ポテンシャルでもキャビテーションが発生し、水分通導機能を失うことがわかった。水分通導度が半分に低下するmean cavitation pressureの値から、樹体の部位には関係なく、地上部、地下部ともにキャビテーション感受性の高まりを確認した。以上より、マツノザイセンチュウが侵入したマツでは、健全なマツでは起こりえないような水不足の程度でもキャビテーションが発生するために、急激に木部の水分通導機能が失われることでマツが枯死すると考えられた。新たな試みとして、マツの樹体内でおきるエンボリズムを非破壊的に観察するために、MRI(磁気共鳴画像解析)装置を使った診断をこころみた。その結果、外観的な病徴が認められない時期にすでにマツの木部内ではエンボリズムがおこっていること、外観的な病徴が現れた時には、木部のかなりの部位ですでにエンボリズムが広がっていることがわかった。以上より、マツ材線虫病によるマツの枯死は樹体内でおこるキャビテーションとエンボリズムが重大な役割を果たしていることがわかった。2.ハイマツの木部のキャビテーションに対する感受性の解明乗鞍岳の標高2750m付近に分布するハイマツ林で、春に針葉が褐変化するシュートと健全なシュートで木部のキャビテーション感受性の季節変化を比較した。両者ともに夏季に発生するキャビテーションによって木部水分通導性は低下するが、健全シュートでは9月以後水分通導性が回復するのに対して、褐変化するシュートでは10月の時点でもさらに水分通導性が低下し、このとき針葉はまだ積雪下にはないので、脱水が促進されて水分バランスが崩れ、針葉が褐変化すると考えられた。つまり、温暖化による積雪量の変化はハイマツ林の衰退に重大な影響をおよぼすと考えられる。1.マツの木部のキャビテーションに対する感受性の解明健全なマツ苗木の木部のキャビテーションに対する感受性を樹体の部位ごとに評価した。キャビテーション感受性は,空気注入法でvulnerability curveを作成することにより評価した。キャビテーション感受性は樹体の部位によって異なっていた。根のキャビテーションに対する感受性は,あるものは地上部の幹と同程度であるが,あるものは非常に高かった(根-2グループ)。地上部では当年生幹が1年生幹に比べてキャビテーション感受性の高いことがわかった。Vulnerability curveから計算したキャビテーションに対する感受性の指標であるmeancavitation pressureに(その試料の水分通導度が半分に低下するときの木部圧ポテンシャル)と仮道管の解剖学的特性との関係を調べると,根-2グループとそれ以外では明瞭な差がみられた。つまり,同じ木部径や同じ仮道管内径に対して,根-2グループのmean cavitation pressureはかなり低かった。この原因として壁孔膜の特徴の違いが考えられることから,次年度はSEMによる観察も行う。2.ハイマツの木部のキャビテーションに対する感受性の解明乗鞍岳の標高2750m付近のハイマツ林で,春に針葉が褐変したシュートと健全なシュートのキャビテーション感受性の季節変化(6月から10月)を上記の方法で測定した。キャビテーション感受性は,ダメージと健全なシュートで6月から9月にかけて顕著な違いはなかったが,10月になるとダメージのシュートで感受性の高まりが見られた。同時に測定した木部の水分通導度も10月にダメージのシュートで低下した。