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日本と中国における自動車排出ガスの健康影響の国際比較に関する疫学研究

自動車排出ガスを主成分とする大気中粒子状物質の濃度は、中国の北京及び武漢では東京都よりも相当高かった。北京では大気中粒子状物質が高齢住民の肺機能に急性影響を及ぼす可能性が示された。しかし、オリンピックが開催された2008年夏季には北京の大気汚染が大きく改善し、肺機能への影響は観察されなかった。中国武漢では、学生の肺機能と屋内の微小粒子状物質及び元素状炭素濃度との間にも関連が認められた。東京都の健常学生では大気汚染の影響は小さかったが、アレルギー素因を有する者ではその影響を受けやすい可能性が示唆された。日本と中国の都市部においては近年自動車交通量が増加し、それに伴う大気汚染が住民の健康に及ぼす影響が懸念されている。本研究では、日本と中国の都市部で生活している人を対象として、自動車排出ガス等による大気汚染物質への曝露実態とそれによる呼吸器系への影響を検討した。特に、中国の北京では2008年8月のオリンピック開催に伴って積極的な大気汚染対策が実施され、大気環境に大きな変化が見られたことから、平成20年度はその影響の評価を主な目的とした。北京市中心部に居住する住民41名(男18名、女23名、5072歳)を対象に、2008年56月、89月、1011月、2009年23月にそれぞれ約2週間ずつ、最大呼気流量と1秒量の自己測定を1日2回繰り返し実施してもらい、その間の大気中粒子状物質の変動が肺機能に及ぼす短期的影響を評価した。大気中の粒径10μm以下の粒子状物質(PM_<10>)の濃度は56月には極めて高かったが、オリンピック開催期間中の89月には大きく改善しており、1011月には再びやや増加がみられた。56月には、大気中PM_<10>濃度が増加すると男性では夜、女性では朝のPEF値が有意に低下するという関連が認められた。89月には、男女ともにPEF値の変化と大気中PM_<10>濃度との関連はみられなかった。1011月には男性の夜のPEF値のみ大気中PM_<10>濃度の増加と有意な負の関連が認められた。これらより、北京における粒子状物質による大気汚染が住民の肺機能に短期的な影響を及ぼしている可能性が示された。日本では東京都世田谷区と兵庫県西宮市において学生を対象とした調査を実施したが、大気中粒子状物質濃度は中国に比べて低く、肺機能への明らかな影響は認められなかった。本研究では、日本と中国の都市部において、自動車排出ガス等による大気汚染物質への曝露実態とそれによる呼吸器系への影響を検討した。中国では湖北省武漢市の大学生40名を対象に、4月(春季)及び7月(夏季)に約2週間ずつ最大呼気流量(PEF)と1秒量(FEV1)の自己測定を1日2回繰り返して実施してもらった。その期間中に対象者が居住している大学構内の2カ所の学生寮で、それぞれの室内・室外の粒子状物質(粒径2.5μm以下のPM2.5および粒径2.510μmのPM10-2.5)を24時間単位で捕集し、質量濃度、炭素成分濃度を分析した。両地点の屋外のPM2.5及びPM10-2.5濃度は、春季、夏季ともにほぼ同等であり、近隣の測定局における濃度ともよく対応していた。PM2.5濃度の平均は春季80.1μg/m3、夏季54.5μg/m3、PM10-2.5濃度の平均はそれぞれ76.4μg/m3、34.2μg/m3であり、いずれも夏季の方が低かった。平成21年度の秋季、冬季の測定結果との比較では、PM2.5濃度は冬季が最も高く、秋季、春季、夏季の順であり、PM10-2.5濃度は冬季、春季、秋季、夏季の順であった。粒子中の炭素分析の割合は、PM2.5の方がPM10-2.5よりも大きかった。炭素成分濃度は冬季に高かったが、粒子濃度当りでは季節による差はみられなかった。

肺機能検査の1人当たりの平均実施回数は、男子では朝54.7回、夜55.0回、女子では朝56.6回、夜59.3回であり、全期間を通じての平均±標準偏差は、男子のPEFは朝579.8±99.3L/min、夜582.6±95.6L/min、FEV1は朝3.58±0.64L、夜3.57±0.64Lであり、女子のPEFは朝377.7±54.1L/min、夜381.6±51.1L/min、FEV1は朝2.43±0.37L、夜2.45±0.39Lであった。女子では、秋季にPM10濃度が増加すると夜のFEVI値が低下するという有意な負の関連が認められたが、その他の季節には大気中粒子状物質濃度と肺機能値との関連は認められなかった。日本と中国の都市部では近年自動車交通量が増加し、それに伴う大気汚染の健康影響が懸念されている。本研究では、日本と中国において、自動車排出ガス等による大気汚染物質への曝露実態とそれによる呼吸器系への影響を検討した。中国では湖北省武漢市の大学生37名を対象に、各季節にそれぞれ約2週間ずつ、毎日朝と夜の1日2回、最大呼気流量と1秒量の自己測定を繰り返して実施してもらった。対象者が居住する学生寮の室内・室外の粒子状物質(粒径2.5μm以下のPM2.5および粒径2.510μmのPM10-2.5)を24時間単位で捕集し、質量濃度、有機炭素(OC)と元素状炭素(EC)濃度を分析した。PM2.5及びPM10-2.5濃度は冬季が高く、夏季が低かった。屋内外のPM2.5濃度には強い相関があったが(季節別でr=0.870.99)、PM10-2.5ではばらついていた(r=0.580.96)。炭素分析結果では、PM2.5の方がPM10-2.5よりもEC、OCの割合が多かった。炭素成分濃度は冬季に高かったが、粒子濃度当たりでは季節による差はなかった。肺機能との関連は、女子では秋にPM10濃度が増加すると夜のFEV1値、冬にNO2濃度が増加すると朝のPEF値がそれぞれ低下するという有意な負の関連が認められた。しかし、春、夏の肺機能値は大気汚染濃度との関連が有意ではなく、男子では年間を通じて肺機能値と大気汚染濃度との関連はみられなかった。日本では、東京都世田谷区と兵庫県西宮市に居住する大学生を対象に肺機能と大気汚染濃度との関連を検討した。朝のPEF値は夏のPM及びNO2、秋のOx濃度、夜のPEF値は冬のPM濃度との間に有意な負の関連が認められた。朝のFEV1値は秋のPM、NO2、Ox、冬のPM濃度、夜のFEV1値は秋のOx、冬のNO2濃度との間に有意な負の関連が観察された。全期を合わせた解析では、朝、夜のPEF値、FEV1値ともに大気汚染との関連は有意ではなかったが、アレルギー素因を有する者では、NO2濃度と朝のFEV1値、夜のPEF値との関連が有意であり、アレルギー素因を有する者ではNO2が呼吸器に短期的影響を与える可能性が示唆された。
高融点酸化物バルク単結晶作成時の内部輻射伝熱機構の研究

高融点酸化物バルク単結晶を作成する際の、結晶成長特性に及ぼす結晶及び融液を通しての輻射伝熱(内部輻射)の影響を明らかにするために、タンタル酸リチウム単結晶(融点:1650°C)を引き上げ法により、異なる雰囲気中で作成した。純窒素中で作成した結晶は、結晶内酸素欠陥のため茶色に着色し、結晶作成中に結晶の曲がりや結晶の融液からの離脱が起こり、長尺結晶の作成は困難であった。しかし、雰囲気内に微量(0.5vol%)の酸素を混入させると、結晶内の酸素欠損はほとんど無く、黄色みがかった透明な結晶となり、純窒素雰囲気の場合と同一の結晶成長条件で長尺結晶を容易に作成することができた。また融液内対流の様子も雰囲気で異なり、純窒素雰囲気中では融液内対流の存在が確認されたのに対し、雰囲気に酸素を含む場合には融液は極めて穏やかであり、対流は抑制されていた。炉内の温度勾配を測定したところ、両雰囲気における温度勾配に差異は認められなかった。次に結晶作成中にるつぼ、融液、結晶から放出される光の輝度を測定したところ、るいぼから放出される光の強度は両雰囲気において同一であったのに対し、結晶から放出される光の強度は酸素を含む雰囲気中の方が純窒素中における光強度より大きかった。即ち、雰囲気に酸素を含む場合には、結晶が透明であるため、内部輻射による伝熱が大きく、そのため結晶/融液界面付近で大きな温度勾配を保てるのに対し、純窒素雰囲気中の結晶は着色により光吸収が生じ、界面から結晶上部への伝熱が阻害され、そのため結晶成長中に界面付近の温度が上昇し、正常な結晶成長が進行しえないためであると結論できた。融液内対流に及ぼす内部輻射(あるいは雰囲気)の影響に関しては現在不明な点が多く、今後も引き続き研究を行う予定である。
敗血症性急性腎障害におけるTLR9 - IL-17経路の役割の検討

敗血症性急性腎障害におけるToll-like receptor 9 (TLR9)の下流の経路は明らかでない。Interleukin (IL)-17Aがその中心的役割を担っているという仮説をたて検証した。虫垂結紮穿孔による敗血症モデルを用いた。IL-17A欠損マウスでは野生種マウスより腎障害や炎症性サイトカイン産生、脾臓内アポトーシスは軽度で、生存率は良好であった。TLR9欠損マウスでは全身性のIL-17A産生が抑制されていた。野生種マウスの脾臓内γδT細胞のIL-17A産生が亢進していたが、TLR9欠損マウスでは抑制されていた。敗血症ではTLR9がIL-17Aの産生を制御している可能性がある。敗血症ではToll-like receptor (TLR) 9のリガンドであるミトコンドリアDNAが血中に増加する。TLR9欠損マウスでは、敗血症モデルによる腎障害が軽減されるが、TLR9経路の下流のメカニズムは明らかでない。本研究の目的は、TLR9経路の下流としてIL-17に着目し、敗血症による急性腎障害におけるTLR9 - IL-17経路の役割を解明することである。2015年度は、IL-17によって制御される炎症性サイトカイン、免疫寛容、腎機能などをIL-17 (IL-17A)欠損マウスを用いて検討した。Cecal ligationand puncture (CLP)による敗血症モデルを作成した。野生種マウスでは、CLP 6時間から血中IL-17AやTNFαは上昇したが、IL-17欠損マウスでは上昇はみられなかった。また24時間後の血清クレアチニン値は、野生種マウスでは0.57±0.23 mg/dlに対し、IL-17欠損マウスで0.29±0.16 mg/dLと有意に軽減していた(p<0.05)。同様に腎組織障害スコアも軽減していた。免疫寛容の指標としての脾臓内アポトーシスも、IL-17欠損マウスにおいて野生種マウスより有意に軽減していた。これらの結果は、敗血症による急性腎障害には、IL-17が関与している可能性を示唆している。2015年度は、IL-17によって制御される全身性免疫応答、腎内への影響、生存率への影響を検討することを目標として挙げた。敗血症による全身性の炎症性サイトカインや免疫寛容の軽減と急性腎障害の軽減をIL-17欠損マウスにおいて証明することで、敗血症による急性腎障害には、IL-17が関与している可能性を示すことができた。2015年度は、IL-17 (IL-17A)欠損マウスを用いてCecal ligationand puncture (CLP)による敗血症モデルを作成し、IL-17欠損マウスでは野生種マウスより有意に腎障害や脾臓内アポトーシス、全身性の炎症性サイトカイン産生などが軽減していることを示した。2016年度は、IL-17欠損マウスでは野生種マウスより有意に敗血症の生存率が改善することを示した。またTLR9欠損マウスでは、敗血症モデルによる全身性のIL-17産生が抑制されていた。これらの結果は、敗血症においてTLR9がIL-17の産生を制御している可能性を示唆している。さらにどの免疫担当細胞がIL-17を産生しているかを検討するためにフローサイトメトリーによる解析を開始している。2016年度は、IL-17欠損マウスを用いて敗血症の生存率に与える影響の検証およびTLR9が敗血症においてIL-17の産生を制御しているか検討することを目標として挙げた。敗血症による全身性のIL-17産生の軽減をTLR9欠損マウスにおいて証明することで、敗血症においてはTLR9がIL-17の産生を制御している可能性を示すことができた。またIL-17産生細胞を同定するためにフローサイトメトリーによる解析を開始している。

2016年度は、IL-17欠損マウスでは野生種マウスより有意に敗血症の生存率が改善することを示した。またTLR9欠損マウスでは、敗血症モデルによる全身性のIL-17産生が抑制されていた。2017年度は、野生種マウスの脾臓内の細胞(NK細胞、好中球、Mφ、CD4陽性T細胞、γδT細胞)のうち、γδT細胞のみにおいてIL-17産生がCLP後早期から亢進していることをフローサイトメトリーによる解析にて示した。さらに、TLR9欠損マウスの脾臓内γδT細胞では、これらは抑制されていた。これらの結果は、敗血症早期においては、TLR9がIL-17の産生を制御している可能性を示唆している。敗血症性急性腎障害におけるToll-like receptor 9 (TLR9)の下流の経路は明らかでない。Interleukin (IL)-17Aがその中心的役割を担っているという仮説をたて検証した。虫垂結紮穿孔による敗血症モデルを用いた。IL-17A欠損マウスでは野生種マウスより腎障害や炎症性サイトカイン産生、脾臓内アポトーシスは軽度で、生存率は良好であった。TLR9欠損マウスでは全身性のIL-17A産生が抑制されていた。野生種マウスの脾臓内γδT細胞のIL-17A産生が亢進していたが、TLR9欠損マウスでは抑制されていた。敗血症ではTLR9がIL-17Aの産生を制御している可能性がある。IL-17欠損マウスを用いて生存率に与える影響の検証を進める。同時にTLR9が敗血症においてIL-17の産生を制御しているか検討する。さらに、野生種のCLPモデルにおいて、血中、腹腔内および脾臓内のどの免疫担当細胞(CD4+T細胞、CD8+T細胞、γδT細胞、NK細胞、マクロファージ、単球、好中球)がIL-17Aを産生しているか同定していく。TLR9が敗血症においてIL-17産生を制御しているか明らかにするために、TLR9のリガンドであるミトコンドリアDNAを投与し、TLR9の下流としてIL-23やIL-17が誘導されるか検討する。TLR9欠損マウスの敗血症モデルにおけるIL-17産生細胞の動態をフローサイトメトリーで解析する。さらに、TLR9欠損マウスやIL-17欠損マウスに、野生種由来のIL-17産生細胞を移植した後に敗血症モデルを作成し、全身性のIL-17の動態、腎障害や生存率を検討する。腎臓内科学
ヘテロ成長におけるローテーショナル・ツイン生成機構の解明とその制御

Si(111)上にCaF_2を成長させる際に生じるツインが2段階成長により抑制できる現象の機構が以下のように明らかになった。2段階成長の初期層を成長する温度を変化させることにより、その温度での(熱力学的に)安定な一方の結晶方位に結晶成長がおこることを、X線回折及びMEEDパターンにより明らかにした。また、低温(約200°C)で成長したCaF_2の膜厚が8原子層よりも薄い場合は、その後高温(約600°C)にすることで、結晶方位がツイン発生の方位へ回転することが確かめられた。この逆過程は起こらないことから、低温成長界面は準安定状態であり、高温によって安定なツイン方位での成長あるいはこの方位への回転が起こると考えられる。以上より2段階成長において、初期層の厚みを8原子以上にすれば、ツインを抑制し基板と同じ方位に結晶成長可能であると結論した。またGaAs/CaF_2界面においても、GaAsの結晶成長を類似の二段階成長法で行うことでGaAsのツインを抑制できることが分かった。さらにGaAs成長に対して従来より行っている電子線照射によるCaF_2表面FをAsで置きかえるという改質に用いる電子線の低エネルギー限界値を求め、さらにその機構の推測がXPSで明確化できる見通しを得た。
地域社会と学校区モデル-中等教育制度の地域的組織的設計に関する総合的研究-

最終年度の課題として、参与観察をしている公立高校の学校内部の力学を捉え、高校生の意識構造を捉える仮設概念として、生徒の側からの「せぶみ」と学校の側からの「ならし」を設定した。「せぶみ」は、制度理解と作動様式の推し量りとの構造化した意識であり、「ならし」は、学校の側からの学校的制度様式へのとりこみである。この相互の力学がはたらく「場」としては、広く私学を含む「学校関係」から「公立高校空間」「個々の学校空問」「生活世界」と多様にとることを試みた。同様の問題構成から、複数校における意識調査を実施した。ここでは、「広い学区」と「複数校受験」との関係についての吟味をおこない、そこには多様な意味付けと学校生活への展望が構成されていくことが判明した。本年度の研究成果については、2004年8月日本教育学会において、「学校空間と生徒の生活意識-参与観察による学校診断その2-」として発表し、2005年6月の日本教育経営学会「参与観察による学校診断(その3)-中等教育制度の総合的地域設計に向けて-」でも報告する予定である。これとともに、本研究の成果として、2005年3月に、『地域社会と学校区モデル研究成果報告書』を刊行した。本研究の今後の課題としては、生徒や親の制度意識の分析と、それに対応する高校通学区域の制度設計、および高校-大学の接続についての価値志向の関連構造をさぐってゆく課題がある。ここでは、少子化社会における、多様な価値を許容しうる中等後教育の設計を課題することになるであろう。科学研究費による研究の第一年度として、(1)研究の企画、(2)フィールドの確保、(3)仮説の設定と検証課題の確立とを目指した。地域的には、関西地区と長野県をはじめとする中部地区、及び関東地区とで、異なる課題設定とフィールドの設定とをおこなったので、以下順次その概略を述べる。【関西地区】現在公立高等学校2校と私立高等学校について、学校調査を実施しつつある。現状では、公立1校については、課外活動としての合唱サークルとホームルームに参与観察を行い、また合唱コンクールや卒業関係の全校的行事についても参与観察を開始している。他の公立1校については、校門指導と総合的学習の時間について参与観察を行ってきた。私立の1校については、学園祭時に訪問し、生徒や父兄とのコンタクトを開始した段階である。この他に公立大学附属高校におけるスーパーサイエンス・ハイスクールの実施状況について、学校を訪問し、校長や教員にインタビューをおこなった。【中部地区】長野県の高等学校の地域的配置と各々の地域における学校区の再編動向については、地域課題との関係を追跡する準備作業として、市町村合併と高等学校通学区域の歴史的経緯を概観する調査をおこなった。地域毎の調査課題の設定と学校訪問については、次年度において実施すべく調査依頼等を準備中である。【関東地区】現在進行中の障害児教育の再編動向を地域空間との関係で捉えなおすことを自指して、千葉県立柏養護学校を訪問し、校長と教員から教育改変の基本方向と同学校での実践動向を聞くことができた。また、高校普通科における生活指導の取り組みと実践的課題については、現在学校訪問を準備中である。この他に、地域社会と学校区についての高校生へのアンケート調査を準備中であり、次年度の早い時期に実施する予定である。この他に、研究課題に関わる新たな問題状況が生じたことも、今年度の特徴であった。教育改革特区についての全国的な応募状況とその承認の経緯は、地域社会の問題状況を流動的にし、学校区についての多様な制度改変の試みをもたらすものである。これについては、教育制度学会の年報に、論文「教育改革における市場と区域」を寄稿し、その他の研究雑誌に寄稿準備をしている。

さらに、地域社会の変貌に重大な関連を有する公教育論についての近年の論点推移の状況は、教育についての地域的姓な主権の存立の可能性について論点を整理し、「公教育論の総括」として、『日本教育経営学会年報第44号』に寄稿した。前年度に引き続き、参与観察を続けてきた。これまでの蓄積を踏まえて、学校毎に選択的に分析課題を設定して、学校制度の組織関係に関する考察を試みた。兵庫県公立校については、クラス活動、部活動、学校行事の参与観察と分析を行い、「伝統」との関係で生徒の共通経験を捉え、生徒の行為選択の意味を考察した。また、兵庫県の私立校については、学校選択を含む親の高校通学区域認識と学校制度認識についてのアンケートと聞き取り調査を行った。さらに、大阪府公立校については、生徒や父母の集まる集会、登校時の校門指導、ロングホームルームに参与観察し、地域社会の評判と学校組織との関係、および高校入学時からの進路選択指導についての理論化を試みた。これらの中間的概括として、日本教育行政学会において「参与観察による学校診断(1)」とのタイトルで発表をおこない、有意義な討論を行うことができた。また、文献収集として、高校通学区域制度の再編、進学校や伝統校についての雑誌記事の収集を行った。これらは、学校活動と地域社会の対応関係、高校通学区域の歴史的把握の際の理論モデルを構成する素材を提供すると考える。これからの課題としては、制度分類の用語に集約してゆくことが考えられる。すなわち、教育経験の基盤を構成している事象を、相当数のキーワードに集約して、様々な行為と教育評価の際のツールとなるようなシステムを作成してゆく課題である。これは、歴史的理論的観点からは中間的・媒介的課題であるが、制度観察と評価からは実践的有効性が高い課題であると考える。本研究によって、中等教育の後半部分としての高等学校を、公立私立の選択肢の中で選ばれた学校への主体的活動である就学から、系統的に捉えることが可能になった。第一に、授業等学校活動において、生徒が学校を活動の場として取り込み、また教師との関係づくりの間合いをはかりながら継続されている動的過程である。第二に、意識調査を通じて、生徒や父母が学校と学区を価値評価してゆく尺度設定と相互関係が解明できた。選択した学校への肯定意識と学校活動における意欲とは、設置主体や自己選択によって一義的に決定されるのではない。多面的で多義的な制度へのコミットメント(「せぶみ」)や、学習をはじめとする学校生活における個性形成において選ばれ確立されてゆく、間接的で媒介的な価値意識である。本調査では、これらの複合的な価値尺度と意識形成の過程を追跡する方法が確保されたが、今後さらに異なる設置主体間の相互比較や、歴史を異にする学校文化の相互比較など、吟味すべき課題も出てきた。調査の三年間は、少子化の進行のもとで、通学区域設定や公私間関係の調整が、地域政策課題として話題化された時期であった。本研究では、教育行政の側から施策が提案され実施される経緯について、直接的に施策の価値分析をするのではなく、制度選択と学習と価値形成に影響を与える学校組織という媒介条件にこだわって追跡してきた。その結果、地域社会の中でのさまざまな学校の「アピアランス(見え方)」は、深いところで学校のトータルな価値提示と組織構造に繋がっていることを解明しえた、と考える。
中東農村部の女性の健康改善に寄与する社会的要因-地域活性化と女性のエンパワメント

本研究の目的は、エジプト村落部において、女性の意識・行動や保健医療サービス利用状況などを調査し、女性の健康改善を促進する社会的要因を解析することである。中部ギザ県での質問票調査により、女性の保健医療サービスへのアクセス改善には、地域社会との関わりと、家族のサポート体制が関連していることが示された。さらに、より社会・経済指標の低い南部アシュート県にて、質問票調査と質的調査を実施し、分析を進めている。本研究の目的は、エジプトの農村地域において、コミュニティ及び家庭内の女性の位置づけ(エンパワメントの程度)と、保健医療サービスへのアクセス状況(女性の健康改善)との関係を明らかにすることである。コミュニティ開発支援活動の効果に留意しながら、女性の意識・行動、経済状況、及び保健医療サービスの状況等について調査し、女性の健康改善を促進する社会的要因を分析して、効果的なコミュニティ介入方法を抽出する。平成19年度は、カイロ大学看護学部と協力して、カイロ近郊農村で現地調査を実施した。調査に先立ち、名古屋大学医学部倫理委員会、エジプト保健人口省、カイロ大学から、研究実施の承認を得た。また、2007年7月、カイロで資料収集と海外共同研究者との研究打合せ、9月に、米国・ワシントンの世界銀行本部で、社会開発基金プロジェクトの保健医療インパクト評価結果等、各種資料の収集と研究打合せ、11月に、スイス・ジュネーブの世界保健機関(WHO)本部にて、資料収集と情報交換を行った。現地調査は、10月31日から11月30日まで、ギザ県シャブラマント村で実施した。女性の健康状態・健康に対する意識・自己決定権等に関する質問票を、英語で作成し、アラビア語に翻訳、プレテストを実施して改訂した。各年齢層の既婚女性7名による、フォーカス・グループ・ディスカッションを実施し、その結果を質問票に反映させた。村の既婚女性を無作為に抽出し、看護学部学生が戸別訪問して、アラビア語により質問票に沿って面接調査した。217名から有効回答が得られ、英語に翻訳し、コンピューターに入力した。面接調査と並行して、村のコミュニティ開発活動に関する施設、カイロの保健人口省、社会連帯省、国家人口委員会、NGO事務所、WHO東地中海地域事務所(EMRO)等を訪問して、資料・情報を収集した。現在、調査結果の統計的解析と質的分析を進めている。本研究の目的は、エジプト村落において、コミュニティ及び家庭内の女性の位置づけ(エンパワメントの程度)と、保健医療サービスへのアクセス状況(女性の健康改善)との関係を明らかにすることである。コミュニティ開発支援活動の効果に留意しながら、女性の意識・行動や保健医療サービス利用状況等を調査し、女性の健康改善を促進する社会的要因を分析する。平成20年度は、まず、19年度にエジプト中部ギザ県村落にて実施した、既婚女性217名に対する、健康状態・健康に対する意識・自己決定権等に関する面接調査結果を、引き続き統計的に分析した。女性の保健医療サービスへのアクセス改善には、地域社会との関わりと家族のサポート体制が関連していることが明らかとなり、平成20年度国際保健医療学会、及び国際開発学会にて発表した。現地調査は、より社会開発水準の低い南部で行うこととし、当初ケナ県を予定したが、治安等の理由からアスワン県に変更した。平成20年7月29日8月11日に事前調査を行い、10月13日11月13日、アスワン県村落での調査を計画した。しかし、9月末にアスワン県内で外国人誘拐事件が発生した影響もあり、アスワン市到着後、連日の要請にも関わらず、現地警察から外国人が村落に入る許可が下りず、調査を断念した。そのため、研究費を21年度に繰り越して研究計画を変更、アシュート大学関係者の研究協力を得て、南部アシュート県にて質的調査を実施することとした。平成21年10月27日11月15日、アシュート県村落で現地調査を実施した。現地研究協力者とともに、5歳以下の子どもを持つ女性、夫、夫の母、計3グループに対するフォーカスグループディスカッションを行い、家族の状況、妊産婦健診、子ども・女性が病気のときの対応等について話し合ってもらった。アラビア語の記録を英語に翻訳し、コーディングして、質的分析を進めている。平成19年度に、エジプト中部ギザ県村落の既婚女性217名に対して、健康状態・健康に対する意識・自己決定権等に関する面接調査を行った。平成21年度は、より社会開発水準の低いエジプト南部で調査することとし、治安等を勘案して、予定したケナ県からアシュート県に対象地を変更、アシュート大学関係者の研究協力を得て現地調査を実施した。平成21年8月下旬、アシュート大学にて現地研究協力者と協議し調査計画を作成した。

家族状況、教育水準、保健医療サービスの利用状況、女性本人や子どもが病気に罹った時の対応、コミュニティ開発活動への参加等に関する、半構成的質問票を英語で作成しアラビア語に翻訳した。本調査は、10月10日11月22日、アシュート市から日帰りできる距離にあって調査に同意の得られた村落3ヵ所にて実施した。5歳以下の子どもを持つ既婚女性205名を対象に、女性の大学教員が戸別訪問し、調査目的を説明して同意を得た後、質問票に沿って面接調査した。回答内容を確認後、匿名化してコンピューターに入力した。自由記述部分については、研究協力者が英語に翻訳した後、入力した。コミュニティ活動への参加と保健医療サービス利用状況等の関係を中心に、分析を進めた。大部分の女性がコミュニティ開発活動に参加したことがあること、まったく教育を受けていない女性と11年以上の学校教育を受けた女性がそれぞれ4割程度存在すること等、ギザ県村落での調査では認められなかった所見があった。
筋収縮時の筋内中間代謝産物・イオン動態の非侵襲的連続測定

本研究は、ヒト骨格筋内の代謝動態の計測方法として部位別多周波生体電気インピーダンス分光(S-BIS)法の適応可能性を探ることを目的とした。筋細胞膜のコンデンサーとしての電気的な性質を利用し、筋細胞内水分量を非侵襲的に測定することの応用可能性を明らかにした。運動中に組織中の酸素化ヘモグロビン量が急激に減少する点で細胞内液が急増し、また細胞外液が減少し始めていた。いくつかの実験からS-BIS法が運動中の筋内の代謝動態を捉えることができる可能性が明らかになった。運動中の筋内の代謝動態は、筋肥大や筋疲労を促すシグナルとなる。ヒト骨格筋内の代謝動態の計測方法として部位別多周波生体電気インピーダンス分光(S-BIS)法の適応可能性を探ることを目的とした。具体的には、筋内の代謝動態が変化する際の浸透圧変化やグリコーゲン分解による水の放出などの筋細胞内の水の動態に着目し、筋細胞膜のコンデンサーとしての電気的な性質を利用し、筋細胞内水分量を非侵襲的に測定することの応用可能性を明らかにすることである。まず、実験1として、漸増負荷等尺性力発揮運動においてS-BIS装置で測定した筋細胞内外液の変化と、近赤外線分光法・筋電図等によって計測した骨格筋の特性との関係を求めた。組織中の酸素化ヘモグロビン量が急激に減少する点で細胞内液(ICW)が急増し、また細胞外液(ECW)が減少し始めていた。その他の未公表のデータを踏まえると、これは糖代謝が著しく増加した可能性を示唆する結果であった。さらに実験2として自転車運動中、および前後の筋細胞内外液変化を評価した。その結果、運動強度の増加に伴って変化するシグナル、および運動後の筋内PHの変化過程を捉えていると考えられる電気特性変化を抽出することができた。これらの実験から、運動中の筋内の代謝動態を捉えることができる可能性が明らかになった。ヒト骨格筋内の代謝動態の計測方法としては、これまで、筋生検による侵襲的な方法か、31P-MRS(核磁気共鳴分光法)などの大型装置が用いられてきた。一方、生体中の骨格筋組織は大量の水を含み、これが細胞内外に分布している。筋収縮による筋内中間代謝産物およびイオンの動態変化は、細胞内浸透圧を変化させ、細胞外液からのH2Oの流入量を増加させ細胞内液量を増加させる。さらに筋細胞内のグリコーゲン分解の亢進は、グリコーゲン結合水(bond water)を放出する。これらの筋細胞内の水分変化を簡便かつ高速に捉えることができれば、筋内代謝動態を推定できる。近年、筋細胞膜の電気的な性質を利用した部位別多周波生体電気インピーダンス分光(S-BIS)法を用いて、細胞内液・外液量を定量する方法が提案され、我々はこの方法を用い、下肢筋において、骨格筋湿重量から細胞外液量を除いた「骨格筋細胞量」を非侵襲的に定量化することに成功した(Yamada et al. 2010 J Gerontol Med Sci)。この方法は小型装置での計測か可能で、持ち運びができ簡便性に優れるが、運動中や直後のダイナミックな筋細胞内代謝動態の計測に着目した研究はほとんどない。本研究では、筋内の代謝動態が変化する際の浸透圧変化やグリコーゲン分解による結合水(bond water)の放出などの筋細胞内の水の動態に着目し、筋細胞膜のコンデンサーとしての電気的な性質を利用し、筋細胞内水分量を非侵襲的、簡便かつ高速に計測する方法を新たに確立し、さらにその応用可能性を明らかにすることを目的とした。その内容は、「筋収縮時の筋内中間代謝産物・イオン動態を非侵襲的に連続して計測する」ための、(1)方法論の確立、および(2)簡便で高速に測定できる装置の開発である。今年度、(1)についてはほぼ計画を終了できたが、(2)は平成24年度の課題とする。当初、本研究は、1年間の間に「筋収縮時の筋内中間代謝産物・イオン動態を非侵襲的に連続して計測する」について、(1)方法論の確立、および(2)簡便で高速に測定できる装置を開発する予定であった。(1)については、ほぼ実験計画が終了したが、(2)については、これまで我々と一緒に開発を進めていたP社の業績悪化等で担当者が会社を辞められ、予定通りに進まなかった。本研究では、「筋収縮時の筋内中間代謝産物・イオン動態を非侵襲的に連続して計測する」ために、(1)方法論の確立、および(2)簡便で高速に測定できる装置の開発を行う。(1)については、ほぼ計画通りに進み、データ収集を行うことができた。今後は条件を変えた実験を計画し、さらなる理論構築を図る。

(2)の「筋細胞内水分の連続測定を、非侵襲的、高速に測定できる装置の開発」については、現在、他の業者を中に入れて進めている。理論は確立できているので、見通しは立っている。論文作成も順次進める予定である。基礎データを補完するための実験参加者への謝金(30万)および国内、国際学会での成果発表のための旅費(50万)が主な経費である。
地域における子ども・若者支援に関する研究－教育と福祉の統合の視点から

研究対象は、同和地区に設けられている隣保館・青少年会館などの施設である。これらの施設は、もともと、同和対策事業によって社会福祉・社会教育の拠点施設として整備された、同和対策事業終結後は、社会福祉法に基づき、同和地区と周辺地域が一体となったまちづくり・地域福祉・人権啓発・障害学習の拠点として事業を展開している。本研究では、これらの施設における子ども・若者支援の取り組み状況についてフィールド調査を行う。そして、持続的な支援システムの形成において、教育・福祉行政・学校・地域の民間組織が互いにどのように関わり合い、各組織・団体がどのような役割をはたしているのかを明らかにする。
情報システムの継続的な学習を可能にする能動的援助システム

ワードプロセッサーや表計算ソフトウエアなど複雑な情報システムを一般のユーザーが使うようになるにつれ、情報システムを学習しやすくするという問題がますます重要になりつつある。特に、情報システムが高度化し多くのの機能を持つようになるにつれ、有用な機能の多くがユーザーに学ばれないままになるという問題が顕著になってきた。我々はこの問題を「学習の停滞」と呼び、それを引き起こす認知過程とその防止対策を研究してきた。本研究では、ローカルネットワーク上のさまざまなリソースを活用することによって情報システムを継続的に学習し、学習の停滞を防止することを可能にする情報環境とはどのようなものかその可能性を追求し、実際にプロトタイプを実現し、その有効性を検証した。この問題の解決を目指して本研究では次のようアプローチをとった。一つは学習の対象となるシステムの方がユーザーに対して能動的に情報を提供することで継続的な学習を可能にするものである。具体的にはemacsエディタ上でユーザの作業対象の詳細な記録に基づく能動的ヘルプシステムを開発しその有効性と問題点を確かめた。また、Smalltalk環境でユーザの作業をリアルタイムに分析しユーザの必要としている援助を推測する知的な能動的援助システムをエディター上に開発し、その有効性を検証した。一方、継続的な学習を可能にする環境を実現するもう一つのアプローチとして、ユーザーの方が自発的、能動的にシステムを学習するように仕向ける情報環境を用意するというアプローチをとった。具体的にはネットワーク上で情報をグループで共有しそれを利用する情報環境のプロトタイプを実現しその効果を検証した。本研究は、多様なユーザーの詳細なシステム使用履歴を蓄積し、その分析に基づいて能動的援助システムのプロトタイプをローカルネットワーク上のシステムとして実現し、その有効性を現実の使用のなかで検証しながら、より効果的な能動的援助システムの形態を明らかにすることを目的としている。申請者の所属する学部では、学生がコンピュータネットワークで結ばれたunixワークステーションを一年次から使っている。学生たちはemacsエディタをコンピュータ教育の一環として学んでおり、これらの学生を対象にして、平成8年度はこれまで開発してきたemacsエディタ上の使用履歴の記録、蓄積システム、能動的援助システムを、ローカルネットワーク上のシステムとして拡張し、多人数ユーザー対応のプログラムに発展させ、さらにユーザの作業対象の記録も取れるようにするための準備を進めた。能動的援助を実現するシステムは多くの学生の使用履歴を蓄積するために大量の記憶容量が必要であり、知的処理の負荷が高くなることが予想され、これに対応するネットワークに接続された能動的援助専用のサーバマシンを購入し、セットアップした。また、一方で、これまでSmalltalk環境で開発してきた、ユーザの作業対象の詳細な記録に基づいてユーザの必要としている援助を推測する知的な能動的援助システムを発展させた。また、ネットワーク上で多くのユーザに使用可能なものにする準備を行なった。本研究は、多くのユーザーの詳細なシステム使用履歴を蓄積し、その分析に基づいて能動的援助システムのプロトタイプをローカルネットワーク上のシステムとして実現し、その有効性を現実の使用のなかで検証し、より効果的な能動的援助システムの形態を明らかにすることを目的としている。申請者の所属する情報科学部では、学生たちはコンピュータネットワークで結ばれたunixワークステーションを使用して学んでいる。学生たちはemacsエディタなどをコンピュータ教育の一環として学んでおり、これらの学生を対象にして、能動的援助システムを開発してきた。これまで、使用履歴の記録、蓄積システム、能動的援助システムを、ローカルネットワーク上のサ-パ-システムとして開発してきたが、平成9年度では、実際に開発したシステムの改良を進め、少人数のユーザーの履歴の蓄積、記録を開始し、能動的援助のプロトタイプシステムのSmalltalkで使用試験を始めた。能動的援助を実現するシステムは多くの使用履歴を蓄積するために大量の記憶容量が必要であり、大容量の蓄積装置を購入しネットワーク上に用意し使用を始めた。

また、一方で、これまでSmalltalk環境で開発してきた、ユーザーの作業対象の詳細な記録に基づいてユーザーの必要としている援助を推測する知的な能動的援助システムをさらに発展させた。ネットワーク上での使用が可能なものにし、プロトタイプシステムのテストを開始した。本研究は、ユーザーの詳細なシステム使用履歴を蓄積し、その分析に基づいて能動的援助システムのプロトタイプをローカルネットワーク上のシステムとして実現し、その有効性を現実の使用のなかで検証し、より効果的な能動的援助システムの形熊を明らかにすることを目的としている。特にユーザーがある程度システムを学習し使えるようになると、そこで学習が停滞してしまうことを解消することを狙っている。申請者の所属する情報科学部では、学生たちはコンピュータネットワークで結ばれたunixワークステーションを使用して学んでいる。学生たちはemacsエディタなどをコンピュータ教育の一環として学んでおり、これらの学生を対象にして、能動的援助システムを開発してきた。これまで、使用履歴の記録、蓄積システム、能動的援助システムを、ローカルネットワーク上のサーバーシステムとして開発してきたが、平成10年度は、これまでのシステムの改良を進め、ユーザーの履歴の蓄積、記録に基づく能動的援助のプロトタイプシステムをemacsの上に実現した。また、一方で、ユーザの作業対象の詳細な記録に基づいてユーザの必要としている援助を推測する知的な能動的援助システムのプロトタイプをSmalltalk環境でのエディター上に開発し実験してきた。上記の二つのシステムをネットワーク上のサーバーとして使用可能なものにし、これまで蓄積してきたデータを解析し、その情報に基づいた能動的ヘルプの実験システムを実現した。そのシステムの有効性を実際の場面で評価検証して一定の有効性があることを確認した。
新発想による稠密ＧＰＳ網の新しい利用法の開拓

衛星測位システム(GNSS)の稠密観測網を用いて、地殻変動以外の様々な分野における利用方法を開拓した。日本列島の稠密GPS網で得られた水蒸気量(可降水量)の1990年代から現在にいたる時系列を解析し、ENSO等に起因する日本列島の暖冬を反映した水蒸気量の異常等を見出した。複数の周波数における搬送波位相の差から電離圏全電子数を観測し、ロケットの排気による電子数減少を利用したミサイルの軌道推定に成功した。さらにEs層の二次元マッピングを行い、地震直前に生じる電子数の増加などの新しい現象も見出した。平成24年度の研究実績を、稠密GPS網の応用分野として、1)水蒸気の計測と気象学・気候学への応用、2)電離圏全電子数計測への応用、3)固体地球の変動への応用、の三つに分けて概要を述べる。1)水蒸気情報は主に博士課程大学院生の吉田清人と共同で研究を行っているが、当該年度はこれまでの研究成果を論文として出版することができた(測地学会誌、吉田清人・日置幸介「GPS気候学:日本列島の可降水量の長期的変動」, 2012)。論文ではENSOによる水蒸気分布への影響、太平洋準十年周期変動と思われる長周期の水蒸気量変動などが議論されている。2)電離圏全電子数は、従来のGPS衛星を用いた計測だけでなく、新たにロシアの測位衛星システムGLONASSや日本の準天頂衛星システムQZSSを用いて研究する手段を開発した。それを用いて2012年12月に北朝鮮から打ち上げられたロケット銀河3号がもたらした電子枯渇域を同定することができた。この成果は25年九月の国際学会で発表予定である。また本手法をインドネシア・スマトラ地域に展開されてたGPS観測網に適用し、地震に伴う電離圏変動について論文を出版した(Cahyadi and Heki, JGR, in press)。3)固体地球の地殻変動の研究として最も顕著な成果は2003年十勝沖地震に伴って太平洋プレートの沈み込み速度が加速した現象を明らかにしたことである。この研究成果は24年度に二回国際学会で口頭発表の後、2013年2月に専門誌Earth Planet. Sci. Lett.誌に掲載され、二度新聞記事として取り上げられるなど、現在大きな反響を受けている。GPSを代表とする衛星測位システム(GNSS)の稠密観測網を用いて、従来の目的である地殻変動以外の様々な分野における利用方法を開拓するのが本研究の目的である。GNSSは水蒸気を計測することによって対流圏の有用なセンサーとなりうる。本研究では日本列島の稠密GPS網で得られた水蒸気量(可降水量)の1990年代から現在にいたる時系列を解析し、太平洋十年振動と思われる長周期の変動やエルニーニョ南方振動に起因する日本列島の暖冬を反映した水蒸気量の異常等を確認することが出来た。これらは吉田・日置(2012)として論文発表された。GNSSは複数の周波数における搬送波位相の差から電離圏全電子数を観測することができる。2009年にはロケットの排気による電子数減少を利用して北朝鮮からのミサイルの軌道や推力を推定することに成功した(Ozeki & Heki, 2010)が、2012年12月に北朝鮮から打ち上げられたロケットに関して同様の観測を行い、ロシアのGNSSを用いて黄海中央部に生じた電子の穴を確認することができた。本成果はNakashima & Heki (submitted)として論文投稿済みである。また研究開始当初は予測していなかった成果としてスポラディックE層の二次元マッピングに成功し、論文発表を行った(Maeda & Heki, Rad. Sci. 2013)。最大の成果として、2011年東北沖地震直前に震源上空で電離圏全電子数が増加する現象を発見し(Heki, GRL 2011)、地震の直前予知の新しい可能性として話題となった。これについては議論が継続しているが、GNSS以外のさまざまなセンサーによる観測データと比較して本現象を多角的に吟味した論文をHeki & Enomoto (JGR 2013)として発表した。このように本研究では多くの成果が論文として発表されている。日本列島に展開された稠密な連続GPS観測網を用いて様々な成果を上げることができた。それらを1)地震に伴う電離圏の変動、2)GPSアンテナ周辺の環境計測、3)水蒸気の変動からみる気候学的な解析、の三つに分けて記述する。1)昨年三月の東北地方太平洋沖地震の一時間前から震源上空で電子の数が増加する現象を見いだし、さらに過去の海溝型巨大地震(2004年スマトラアンダマン地震、2010年チリ地震)でも同様の現象が生じていたことを見いだした。

本成果は米国の速報誌GRLに2011年9月に掲載され、当該雑誌でダウンロード数2位を記録するとともに、内外のメディアでも頻繁に取り上げられて話題となった。2)GPSアンテナに入射する直接波と地面で反射された波の干渉パターンからアンテナ高を推定する手法を確立した。その応用として等価的にアンテナ高を下げる積雪の深さを推定することに成功した。本成果は測地学の専門誌J. Geodesyの2012年最初の号に掲載された。3)GPSで推定された大気中の水蒸気の積分量(可降水量)の長期変化を解析し、エルニーニョや太平洋十年周期変動などの様々な気候変動に由来する変動を見いだすことができた。この成果は測地学会誌に投稿し、現在査読を受けている。申請書執筆の段階では測位衛星システム(GNSS)として米国の全地球測位システム(GPS)のみを想定していたが、国土地理院の稠密観測網の受信機の更新が進み、GPS以外のGNSS(ロシアのGLONASSと日本のQZSS)の観測が出来るようになった。それに伴うソフトウェアの整備等の作業は必要になったが、これまでGPSだけでは観測できなかったものを観測できるようになった。例えば2012/12/12の北朝鮮のロケットは、GPSでは黄海上空の電離圏が観測できなかったのに対してGLONASSを用いることによって、ロケットが打ち上げ6分後に作った電離圏の穴(電子枯渇域)を明瞭に捉えることに成功した。固体地球に関しても、過去にさかのぼってGPS点の地殻変動を詳細に解析することにより、地震に伴う海洋プレートの沈み込みの加速現象の発見という、申請時に想定していなかった重要な成果を挙げることが出来た。これを考慮することにより、大地震が隣接しない地域の地震を誘発することが合理的に説明できるようになった。この成果は2012年5月(読売新聞)と2013年2月(北海道新聞)の二回新聞記事となり、2013年2月には地元のTVニュース(UHBスーパーニュース)でも取り上げられた。計画段階では想定になかったマグニチュード9の巨大な地震がGPS網が存在する日本国内で発生したことに伴い、当初の計画になかった地震前兆を明瞭に稠密GPS連続観測網を用いて捉えることができ、GPS網の重要な応用として新たな発展を見せた。東北沖地震の前兆は国内主要新聞の全てで取り上げられ、BBCを含む内外のテレビでも特集が組まれた。また当初の計画にあったGPSのマルチパスを用いたアンテナ周囲の環境の計測、およびGPSで計測した可降水量の長期的な変化を捉えるという課題に関してはほぼ当初の計画どおりの進捗を見せた。成果の論文発表も順調に進展を見せている。平成25年度は最終年度になるので、これまでの研究の総括と論文発表に力を入れるが、今年度新規に取り上げる課題として、GPS網による海面高変動の計測を挙げる。これは我が国のGPS網の中で、海岸に設置された局でのみ可能な新技術であり、衛星から直接くるマイクロ波と海面で反射するマイクロ波の干渉による信号強度の変動を利用してアンテナの海面からの高さを推定するものである。昨年度は学部四年生中島悠貴の卒業論文として予備的研究を行い、ある程度の精度で海面高が計測できることを確認している。今年度は全国の験潮所に展開された特殊なGPS点(P点と呼ばれる)のデータを系統的に解析して、GPS受信機を用いた海洋潮汐の計測に挑戦する。
ナガイモ塊茎の形状成立に関わる機能形態と生理メカニズムの解明

ナガイモでは`形の悪い'塊茎が発生することが農業上の問題となっている。本研究では、ナガイモ塊茎の形状成立機構を「形態」と「生理」の両面から包括的に明らかにし、塊茎形状制御のための学術知見を得ることを目的として実施した。本研究より塊茎頂端部の沈降性アミロプラストが塊茎の重力感受・屈性と形態形成に関与していることを強く支持する結果が示された。また、塊茎頂端部おけるアクチンフィラメントやオーキシン分布も塊茎の重力感受・屈性と形態形成に関与していることが示唆され、塊茎形状成立機構の理解を進める上で有意義な知見が得られた。ナガイモ類の塊茎は、形状が多様であり、同一品種・系統内でさえ形状が同じ環境下でも均一になりにくい性質を有している。そのため、商品価値が低く、収穫作業性を損なう`形の悪い'塊茎が発生し、農業上の問題となっている。本研究者は、ナガイモ塊茎の頂端部に、重力方向へ沈降するアミロプラストが局在することを発見し、これらアミロプラストが塊茎形状の成立に寄与している可能性を報告した。本研究の目的は、1.「沈降性アミロプラストと塊茎形状の成立との関係性」を立証し、更に2.「植物ホルモンと塊茎形状の成立との関係性」も理解することで、未だ不明であるナガイモ塊茎の形状成立メカニズムを「形態」と「生理」の両面から包括的に解明し、塊茎形状制御のための学術基盤を構築することである。平成25年度の実施研究では、沈降性アミロプラストと塊茎形状の成立との関係性を明確化するために、形成中の塊茎を人為的に横倒し・倒置・回転した際の塊茎形状の変動と沈降性アミロプラストの局在・数量との関係性を調査した。その研究成果については、現在、査読付き国際誌へ投稿中である。また、本年度では、植物ホルモンが塊茎形状や沈降性アミロプラストの発現程度に影響を及ぼすのかを明らかにするために、形成中の塊茎頂端部に植物ホルモンやホルモン阻害剤を含ませた寒天板を接触させた際の塊茎形状と沈降性アミロプラストの局在・数量の各変動について調査した。その結果、オーキシンを含む寒天板を塊茎に接触させることにより、塊茎形態に変化が生じたことから、現在この現象に関する解析を進めている。平成24年度の実施研究では、形状の異なる幾つかの品種・系統の塊茎における頂端部のアミロプラストの数量と分布の様式について形態学的、統計学的に調査し、沈降性アミロプラストと塊茎形状の成立との関係性について検証した。さらに、人為的に横倒し・倒置・回転の処理を行った形成中の塊茎を用い、処理後の塊茎形状の変動を調査し、かつ、塊茎頂端部のアミロプラストの数量と分布などの変動を形態学的、統計学的に調査することにより、沈降性アミロプラストと塊茎形状の成立との関係性について検証した。これらの調査から、沈降性アミロプラストが、塊茎の重力感受と形態形成に関与している可能性を支持する結果が得られた。本研究の[課題1.ナガイモ塊茎頂端部に局在する沈降性アミロプラストと塊茎形状の成立との関係性の検証]では、沈降性アミロプラストと塊茎形状の成立との関係性を明確化するため、形成中の塊茎を横倒し・倒置・回転した際の塊茎形状の変動と沈降性アミロプラストの局在・数量との関係性を調査した。その結果、アミロプラストの沈降方向と塊茎の最終的な伸長方向が、重力刺激の方向が異なる条件下で全て一致することが示された。更に適正なアミロプラストの沈降が、正常な塊茎の伸長と形成に必要であることも強く示唆された。

以上から塊茎頂端部の沈降性アミロプラストが、塊茎の重力感受と形態形成に関与している可能性が支持され、本課題を明らかにする上で有益な成果が得られた。また、塊茎におけるアクチンフィラメントと重力感受・屈性との関係性を理解すため、塊茎内のアクチンフィラメントの分布様式を調査した。塊茎頂端部の沈降性アミロプラストを含む皮層柔細胞のアクチンフィラメントの分布は、塊茎の頂端部中心柱や基部皮層の柔細胞と比較して異なり、重力感受・屈性に関与する根冠コルメラ細胞と類似的であることが観察された。また、急速凍結-真空凍結乾燥法とエネルギー分散型X線分析法によるCaの存在量と分布を調査する手法を本研究期間で確立したため、塊茎の重力感受・形態形成におけるシグナル伝達の仕組みについて検討している。[課題2.塊茎形状の成立と植物ホルモンの関係性の検証]では、植物ホルモンが塊茎形状や沈降性アミロプラストの発現程度に影響を及ぼすのかを明らかにするために、形成中の塊茎頂端部に植物ホルモンやホルモン阻害剤を含ませた寒天板を接触させた際の塊茎形状と沈降性アミロプラストの局在・数量の各変動について調査した。オーキシンを含む寒天板を塊茎に接触させることにより、塊茎形態に変化が生じたことから、現在この現象に関する解析を進めている。作物機能形態学平成25年度の実施計画では、形成中の塊茎を人為的に横倒し・倒置・回転した際の塊茎形状の変動と沈降性アミロプラストの局在・数量との関係性について調査し、沈降性アミロプラストと塊茎形状の成立との関係性の理解が更に深まった。その研究成果については、現在、査読付き国際誌へ投稿中である。また、植物ホルモンが塊茎形状や沈降性アミロプラストの発現程度に影響を及ぼすのかを明らかにするために、形成中の塊茎頂端部に各種植物ホルモンを含ませた寒天板を接触させた際の塊茎形状と沈降性アミロプラストの局在・数量の各変動について調査を進めた。その結果、オーキシンを含む寒天板を塊茎に接触させることにより、塊茎形態に変化が生じることが示唆され、検証を進めている。平成24年度の実施研究では、形状の異なる幾つかの品種・系統の塊茎、更には、人為的に横倒し・倒置・回転した形成中の塊茎を用い、塊茎形状とアミロプラストの数量・分布を調査することにより、沈降性アミロプラストと塊茎形状の成立との関係性について検証を進めることができた。これらの調査から、沈降性アミロプラストが、塊茎の重力感受と形態形成に関与している可能性を支持する結果が得られた。重力感受する根冠のコルメラ細胞では、アミロプラストの沈降により刺激された小胞体の中のCaがシグナル伝達物質として放出されると考えられている。また、細胞骨格のアクチンフィラメントは、細胞小器官の配置や移動に関わりがあり、重力感受・屈性の機構に関わると考えられている。現在、ファロイジンなどのアクチン検出蛍光試薬などを用い、人為的に横倒し・倒置・回転した際の塊茎におけるアクチンフィラメントの配置や変化について観察を進めている。また、エネルギー分散型X線分析法を用いて、塊茎先端部の細胞内のCa微細局在とその動態についても解析する。また、植物ホルモンと塊茎形成との関係性についても引き続き検証し、沈降性アミロプラストを起点とする重力刺激の感受・伝達・屈性の仕組みについて調査を進める。ナガイモ塊茎頂端部に局在する沈降性アミロプラストと塊茎形状の成立との関係性の検証を行うため、異なる形状の塊茎間で滑面小胞体とアクチンフィラメントの配置およびCa局在を比較し、沈降性アミロプラストを起点とする重力刺激の感受・伝達の仕組みの理解とその仕組みの差異が塊茎形状に及ぼす影響について調査する。