hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
共生進化の鍵となる遺伝子水平転移：その分子プロセスの解明

遺伝子の水平転移は、生物の進化や多様化に大きく貢献してきたと考えられている。しかし、遺伝子の発現に必要なプロモーター配列等が異なる生物種/ゲノムの間で、なぜ転移遺伝子は発現能を保持できたのだろうか。本研究では、遺伝子の水平転移現象を実験的に再現し、かつそれを大量解析することで、「転移遺伝子が、転移先の核ゲノムで発現能を獲得する分子プロセス」を解明する。平成30年度は、前年度に引き続き、植物の核ゲノムに導入した外来のコード配列の転写開始点(TSS)の解析を進めた。解析の結果、野生型細胞で転写物の存在しないゲノム領域内に、コード配列のTSSを多数発見した。興味深いことに、これら新生TSSのほとんどは外来配列の挿入座位の上流100-200塩基以内に形成されていた。これら新生TSS下流の配列の塩基組成を解析したところ、当該領域がタンパク質コード遺伝子の5'非翻訳領域に類似した構造を有することが明らかとなった。さらに、野生型細胞のエプゲノムデータとの比較解析から、転移した構造遺伝子に新規の転写能を賦与する鍵となっているのは、核ゲノム上の特定のヒストンマークではなく、むしろ挿入部位のクロマチン構造そのものである可能性が示唆された。これらの知見から、真核ゲノム中に出現したコード配列が新たに転写能を獲得し、機能遺伝子が生まれる仕組みについて、具体的かつ包括的なモデル構築を行った。また、多様な形質転換系統の混在するサンプル中の、個々の系統のクロマチン構造を解析するための、一分子大量平行エピゲノム解析法の開発に着手した。本研究では、プロモーター領域に特異的に局在するヒストンバリアントH2A.Zの解析をモデルに技術開発を進め、実験に必要な各種リコンビナントタンパク質の作製と、エピゲノム状態の検出系の開発にそれぞれ成功した。本研究で解析を試みたコード配列の転写物は、多様な転写産物が混在するサンプル中に極微量しか含まれておらず、その個々の転写開始点を網羅的に解析することは、従来の手法では非常に困難であった。そこで本年度はまず、当該実験手法およびデータ解析スキームの改良に取り組み、挿入配列の転写開始点を高効率にマップできる手法の開発に成功した。結果、シロイヌナズナ培養細胞の核ゲノム中で、外来のコード配列の挿入に伴って新規に出現した転写開始点を包括的に解析することができた。当初計画案に従った配列モチーフ解析、および、野生型細胞のトランスクリプトーム・エピゲノムデータとの比較解析から、外来のコード配列が新規に転写活性化する上で必要な、受容ゲノム側の配列・エピゲノム要素を明らかにした。また、一分子大量平行エピゲノム解析手法について、当初計画案よりも汎用性の高い手法の着想に至った。今年度は、その具体的なプロトコル、および、材料の準備を進めることができた。次年度中に、実験系の検討と、それを応用した挿入配列周辺のエピゲノム解析を行う。本年度の研究から、シロイヌナズナT87培養細胞の核ゲノムに挿入されたコード配列の転写開始点周辺のゲノム領域が、オープンクロマチン様であることが間接的に示唆された。当該領域に共通するエピゲノムマークが見出されなかったことからも、外来配列の転写活性化とその挿入座位のクロマチン構造との関係については興味がもたれる。しかし、T87培養細胞には、利用可能なオープンクロマチンデータが存在しない。そこで次年度は、野生型細胞のゲノムワイドATAC-seq解析を行い、オープンクロマチン領域の推定を行う。得られた結果と、本年度解析した挿入配列の転写開始点情報とを比較解析し、「転移遺伝子が、転移先の核ゲノムで転写能を獲得する分子プロセス」について、クロマチン構造も含めたより包括的なモデル構築を行う。また、一分子大量平行エピゲノム解析法の開発について、平成30年度中に必要な材料の準備まで進めることができた。次年度中に実験系を確立し、次いで、個々の挿入配列周辺のエピゲノム解析に適用することで、外来のコード配列挿入に伴ってエピゲノム状態が局所的に変化したか明らかにする。遺伝子の水平転移は、生物の進化や多様化に大きく貢献してきた。しかし、遺伝子発現制御システムの異なる生物種間で、なぜ発現能を保った遺伝子転移が可能となったのだろうか。そこで本研究では、遺伝子の水平転移現象を実験的に再現することで、「転移遺伝子が転移先の核ゲノムで発現能を獲得する分子プロセスの解明」を目指す。平成29年度は、「外来遺伝子配列の転写活性化に関与しうるゲノム領域の性質」に焦点を当て研究を進めた。まず、シロイヌナズナT87培養細胞のエピゲノム状態の基礎的情報を取得するため、H2A.Z、H3K36me3、及び、メチル化DNAの局在・分布をChIP-seq解析から網羅的に決定した。また、人為的に挿入した外来遺伝子配列の転写開始点を特定するために、Cap-Trapper法(完全長cDNA調製法)とTRIP法(分子バーコード技術)、及び次世代シーケンス技術を組み合わせ、多様な形質転換系統の個々の転写開始点を一挙に決定できる実験系の構築を試みた。解析の結果、185箇所の挿入配列の転写開始点の決定に成功した。決定した転写開始点を基準とした周辺配列解析から、外来配列の挿入に伴って、植物核ゲノム中で新たに転写開始点として利用される領域(de novo TSS)が明らかとなった。それらは、既存のタンパク質コード遺伝子と同様にRNA polymerase IIのInitiator配列(Pyrimidine/Purine)を有し、その上流にAT-rich領域も見られた。

一方、de novo TSSの出現箇所と、その領域周辺の元のエピゲノム状態との間に関係は見出されなかった。野生型シロイヌナズナT87培養細胞におけるエピゲノム状態の網羅的解析として、当初計画案で予定していたH2A.Z及びメチル化DNAの局在解析に加え、H3K36me3についても解析を行うことができた。これにより、T87培養細胞のエピゲノム状態について、特に転写領域において多層的情報を得ることができた。また、挿入配列の転写開始点、及びその周辺の配列・エピゲノム解析から、転移遺伝子の初発的な転写活性化プロセスについて、研究開始当初の作業仮説である、「外来遺伝子挿入に伴った周辺エピゲノム状態の変化による当該ゲノム領域の転写活性化」、を強く示唆する結果が得られた。一方、挿入配列の転写開始点解析において、当初期待していたほどの有効データ量を確保できていない。これについては複数のアプローチから系の改良を試みており、次年度中の解決を目指す。遺伝子の水平転移は、生物の進化や多様化に大きく貢献してきたと考えられている。しかし、遺伝子の発現に必要なプロモーター配列等が異なる生物種/ゲノムの間で、なぜ転移遺伝子は発現能を保持できたのだろうか。本研究では、遺伝子の水平転移現象を実験的に再現し、かつそれを大量解析することで、「転移遺伝子が、転移先の核ゲノムで発現能を獲得する分子プロセス」を解明する。平成30年度は、前年度に引き続き、植物の核ゲノムに導入した外来のコード配列の転写開始点(TSS)の解析を進めた。解析の結果、野生型細胞で転写物の存在しないゲノム領域内に、コード配列のTSSを多数発見した。興味深いことに、これら新生TSSのほとんどは外来配列の挿入座位の上流100-200塩基以内に形成されていた。これら新生TSS下流の配列の塩基組成を解析したところ、当該領域がタンパク質コード遺伝子の5'非翻訳領域に類似した構造を有することが明らかとなった。さらに、野生型細胞のエプゲノムデータとの比較解析から、転移した構造遺伝子に新規の転写能を賦与する鍵となっているのは、核ゲノム上の特定のヒストンマークではなく、むしろ挿入部位のクロマチン構造そのものである可能性が示唆された。これらの知見から、真核ゲノム中に出現したコード配列が新たに転写能を獲得し、機能遺伝子が生まれる仕組みについて、具体的かつ包括的なモデル構築を行った。また、多様な形質転換系統の混在するサンプル中の、個々の系統のクロマチン構造を解析するための、一分子大量平行エピゲノム解析法の開発に着手した。本研究では、プロモーター領域に特異的に局在するヒストンバリアントH2A.Zの解析をモデルに技術開発を進め、実験に必要な各種リコンビナントタンパク質の作製と、エピゲノム状態の検出系の開発にそれぞれ成功した。本研究で解析を試みたコード配列の転写物は、多様な転写産物が混在するサンプル中に極微量しか含まれておらず、その個々の転写開始点を網羅的に解析することは、従来の手法では非常に困難であった。そこで本年度はまず、当該実験手法およびデータ解析スキームの改良に取り組み、挿入配列の転写開始点を高効率にマップできる手法の開発に成功した。
歯の形態の個体レベルでの解析による先史・原史時代日本列島住民の地域性と系譜

弥生時代から現代に至るまで、大陸からの渡来系集団の遺伝子がどのように拡散していったのか、土着の縄文系集団との混血の度合いが各時代を通じてどのように変遷してきたのか、地域による混血率の違いはいかなるものか。渡来系集団と縄文系集団の歯の形態にみられる相異にもとづいて、これらの問題の解明を試みた。分析手段としては、歯冠計測値を用いた判別分析を適用し、各時代や地域の人骨が、土着系あるいは渡来系のどちらのタイプに近いがを判定するという方法を用いた。結果として、弥生時代には少なくとも東海地域から関東西部の太平洋側地域、さらには長野県にいたる中部地域にも渡来系の人々が来ていたことや、古墳時代では、東に向かって渡来人の遺伝的影響が小さくなるという明瞭な西高東低の勾配が示された。関東地方における時代的変遷をみると、古墳時代から中世へと渡来系タイプの率が減じており、江戸時代になると再び増加に転じた。このことから、近世においても渡来人の遺伝子の西から東への拡散がつづいていたものと考えられた。沖縄では関東に比べて渡来系タイプの割合が約15%ほど小さく、関東の中世とほぼ同等である。これらの分析結果は、直接混血率を示すものではないが、混血率を反映しているものとあえて仮定すると、土着系と渡来系集団の遺伝子の割合は、関東の現代人では概ね3:7、沖縄が4:6、北海道アイヌが7:3という比率が推定される。一方、縄文人の起源については、歯と頭骨計測値の両面において先住オーストラロ・メラネソイド系集団と北方モンゴロイド系集団の混在が認められる新石器時代のインドシナ半島の集団に類似することが明らかになった。このことから、後の日本人のみならず縄文人自身も、後期旧石器時代に大陸辺縁部における先住南方系集団と北方拡散系集団の混血によって形成されたのではないかという可能性が浮かび上がった。
素早い肘関節運動のリアルタイム修正方略に関する研究

円滑な身体運動の基盤となる素早い運動のリアルタイム修正方略を明らかにするために、素早い肘関節運動修正時の主動筋と拮抗筋の筋活動から中枢神経系における制御過程について検討した。肘関節伸展動作開始前後に動作修正が要求される課題を行った結果、運動の遂行段階による修正方略が明らかとなり、運動修正を経験することで予め主動筋活動を抑制し、主に主動筋活動によって運動修正を行うといった制御方略の変化がみられた。本研究は、「素早い肘関節運動のリアルタイム修正方略」について、素早い肘関節伸展動作の動作修正時にみられる筋活動および運動学的指標の変化から運動制御過程を検討することを目的としている。本年度は本実験実施に向けての準備段階として、実験装置の作成、実験課題の妥当性を検討するための予備実験(第1実験)を行った。1.実験装置の作成床から80cmの台上にアクリル板を設置、このアクリル板上に回転軸となる可変抵抗を取り付けたレバーアーム、および2種類のターゲットを呈示する発光ダイオード(動作開始位置から45°、90°伸展した位置)を設置した操作盤を作成した。実験実施時に、被験者が座位姿勢で装置上のレバーアームに右前腕を固定できるように位置を調整した。2.第1実験の実施右利きの一般成人女性9名を被験者とし、動作開始刺激呈示後に開始位置から45°伸展、または90°伸展するターゲットまでの素早い伸展動作を各24試行行った。これらの動作は「目標指定課題」とし、予め開始前にどちらのターゲットまで伸展動作を行うかを口頭で呈示した後、動作開始刺激呈示後にできる限り素早い動作を行わせた。その際、右上肢の上腕三頭筋(主動筋)と上腕二頭筋(拮抗筋)より筋電図を導出、レバーアームより動作角度を測定した。3.本実験実施に向けての実験課題の検討各被験者の目標指定課題における筋活動パターンを分析し、動作角度から算出した動作速度のピーク値、ピーク到達時刻を算出した。筋活動と運動学的指標との対応を検討し、本実験で設定する修正呈示時刻を4種類とした。「素早い肘関節運動のリアルタイム修正方略」について、素早い肘関節伸展動作の動作修正時にみられる筋活動および運動学的指標の変化から運動制御過程を検討することを目的とし、第1実験結果より実験設定を再考した上で本実験となる第2実験を実施した。右利きの一般成人女性9名(事前に内容説明を行い、同意書への自署により実験参加に同意)を被験者とした。操作盤は座位姿勢をとった被験者の前方、肩の高さで水平に設置し、2種類の目標位置に視覚刺激を設置した。被験者は肩関節を90°外転および45°水平屈曲させ、肘関節を45°屈曲した状態で操作盤上のレバーアーム回転軸に肘関節を合わせてハンドルを握った。課題はできる限り素早く呈示された目標位置まで肘関節を伸展することであった。予め開始前にShort課題(開始位置から45°伸展)とLong課題(90°伸展)のいずれかが呈示される「目標指定条件」を各6試行行った後、動作開始刺激呈示後にShort課題からLong課題への目標修正刺激が呈示される「目標修正条件」を行った(48試行)。目標修正刺激呈示時刻は、第1実験の分析より、開始刺激からの呈示間隔を50400ms間で50ms毎に設定した(8種類)。右上肢の上腕三頭筋(主動筋)と上腕二頭筋(拮抗筋)より筋電図を導出した。目標修正条件(Short課題からLong課題への修正)における筋活動を分析した結果、修正呈示時刻による方略の差異がみられ、主動筋活動開始直後の修正方略では主動筋活動を完全に中止しないことで動作速度を維持すること、動作開始後の修正方略では主動筋・拮抗筋活動は一旦減少するが直ちに主動筋を再活動させていることが明らかとなった。また、素早い修正を繰り返し経験することで予め主動筋活動が抑制され、その後の拮抗筋活動も抑制されるパターンに変化し、咄嵯に停止せずに動作修正を行う制御が可能となることが示唆された。
骨肉腫肺転移の早期診断に関する基礎的研究

1.自然肺転移骨肉腫実験モデルとして有用であるハムスタ-骨肉腫Os515に対し、既に得られているモノクロ-ナル抗体4種(No.10,No.22,No.25,No.29)について、ウエスタンブロット法などによる認識抗原の解析を施行した。(1)4種の抗体のうちNo.10、25は同分子量(約30万)にバンドが確認され、同一抗原を認識していると考えられた。(2)No.29モノクロ-ナル抗体の認識抗原は、過ヨウ素酸処理により不活化されるなど、糖蛋白質の性質に合致した。2.免疫組織染色において(1)No.29モノクロ-ナル抗体が免疫組織染色において腫瘍の表面抗原と最も強く結合した。(2)No.29モノクロ-ナル抗体は肺気管支立方上皮、腎近位尿細管内腔に交叉反応を呈した。(3)No.29モノクロ-ナル抗体と市販既知抗体である抗ALP抗体との比較を行なったところ、異なる染色パタ-ンを呈した。3.以上よりNo.29モノクロ-ナル抗体をin vivo実験に用いることとしDTPA-anhydrideを用い^<111>lnで標識した。これをOs515皮下移植されたハムスタ-に対し腹腔内に投与、経時的に屠殺し、臓器別の集積性を、%injected dose/gにより比較検討した。陰性対照としては、SVー40誘発ハムスタ-腎腫瘍THKを用いた。(1)背部皮下腫瘍における標識モノクロ-ナル抗体の集積は、3日目に約8%injected dose/gでピ-クに達し、陰性対照の約5倍、循環血液の約4倍の高値であった。(2)肺転移巣において転移巣が大きいものや、多発したものでは高い集積を示した。(3)肝臓、腎臟、骨髄への非特異的集積率も高く認められた。この傾向は、抗体の標識効率を上げても認められ、クリアランスの悪さ、血中イオンとの結合など不可避的な原因が考えられた。1.骨肉腫自然肺転移実験モデル、ハムスター骨肉腫OS515に対するモノクローナル抗体4種(No.10、22、25、29)について、ウエスタンブロット法による認識抗原の解析を施行した。その結果、4種の抗体のうちNo.10、25は同分子量(約30万)にバンドが確認され、同一抗原を認識していると考えられた。しかし、他の2種の抗体についてはバンドが確認されなかった。これは抗原可溶化過程において抗原分子に変性が起きた可能性もあり、認識抗原が糖鎖等であるとすれば、腫瘍抗原の検索には、酵素処理等の手技が必要と考えられた。2.各抗体について免疫組織学的染色にて、正常組織との交叉反応を検索した。No.10、25抗体では、腎臓のmesangial cellsに交叉反応が認められ、両抗体の認識抗原が同一ではないかという、ウエスタンブロット法の結果と一致した。No.29モノクローナル抗体では、肺気管支立方上皮、腎近位尿細管内腔が染色された。しかし、No.29は腫瘍の表面抗原と強く結合することから、予備実験としてはこの抗体を使用することとした。

3.DTPA-Anhyarideを用い^<111>Inで標識したNo.29モノクローナル抗体を、Os515皮下移植後約3週分のハムスターに対し、1匹あたり約50100μCiを腹腔内に投与、経時的に屠殺し、その臓器別集積量をγ-カウンターにて測定した。陰性対象としては、SV-40誘発ハムスター腎腫瘍THKを用いた。なお臓器別の集積性は、%injected dose/gにより比較検討した。背部皮下腫瘍における標識モノクローナル抗体の集積は、3日目に約8%injected dose/gでピークに達し、陰性対象の約5倍、血中濃度の約4倍の高値であつた。この結果を参考とし、他の抗体についても同様の実験を行い、γシンチカメラにて撮影、イメージングを施行する予定である。1.骨肉腫自然肺転移実験モデル、ハムスタ-骨肉腫_<OS>515に対するモノクロ-ナル抗体4種(NO.10,NO.22,NO.25,NO.29,)について、免疫組織学的染色による正常組織との交叉反応の検索を進めた。(1)前年度、^<III>In標識モノクロ-ナル抗体の動物投与にて比較的集積量の多かった肝臓、腎臓、骨髄について免疫組織染色を再施行したが反応は認められなかった。(2)新たに骨・軟骨、胎児に対する染色を行なったところ、両者とも染色性は認められなかった。2.動物実験で使用しているNO.29モノクロ-ナル抗体の認識抗原の解析に関して再検討を行なった。(1)市販既知抗体である抗ALP抗体との比較を免疫組織染色法によって行なったが、異なる染色パタ-ンを呈した。(2)抗原は過ヨウ素酸処理により不活化されたが、熱処理、クロロホルム・メタノ-ル溶液処理では不活化されず。認識抗原は糖蛋白質であることが示唆された。(3)Laemli法において、抗原の可溶化方法を再検討しウエスタンブロット法にて分子量をなお検索中である。3.モノクロ-ナル抗体と^<III>Inの結合効率を改善すべく、DTPAーanhydrideに対する抗体のモル濃度を上げることにより、抗体1mgあたり1mCi程度の結合率を得ることができた。4.上記抗体を用いても、非特異集積は前年度の実験と同様、免疫組織染色で交叉反応が認められていない肝臓、腎臓、骨髄に現われた。原因として、クリアランスの悪さ、血中イオンとの結合など不可避的な要因が考えられた。
有機デバイス関連の「埋もれた界面」における電子構造の解明と大気効果の研究

市場投入に至った有機ELをはじめとした分子エレクトロニクスにおいて、分子配向に関する理解と制御はデバイスの性能向上において重要な鍵である。有機トランジスタなどの有機デバイスでは、電荷注入・抽出の物性に関連した分子/電極界面の電子準位接続が分子配向の変化によって影響を受け、分子間のπ電子の重なりやその異方性が膜中の電荷輸送に影響を与える。分子配向の制御には、自己組織化による高配向膜作製が有力な手法であり、自己組織化のメカニズムの解明やそれに関連した新規物性の探索は、基本的で重要な研究対象であると言える。本研究では、自己組織化膜の成膜法について、(1)分子自身に機能を持たせることによる超分子化と、(2)テンプレート基板を用いることによる自己組織化の二つのアプローチから、角度分解光電子分光(ARPES)、走査型トンネル顕微鏡・分光(STM/STS)を用いて実験を行った。(1)については放射光施設(つくばKEK-PF)を利用し、フタロシアニン誘導体の電子構造を調べた結果、電荷輸送特性がバンド伝導的である電子状態(分子間エネルギーバンド分散)の観測に成功した。この結果から、高い自己組織化能力と移動度を持つ分子であることが明らかになった[論文掲載済]。(2)についてはつくばのNIMSとの共同研究で、STM/STSを用いて擬一次元銀薄膜上に吸着させたコバルトフタロシアニン(CoPc)超薄膜の吸着構造について調べた。CoPc超薄膜の吸着構造は、擬一次元銀薄膜のストライプと平行方向に沿って高い異方性を有する一次元鎖構造を示すことが分かり、更に、ストライプの異方性を反映した分子マニュピレーションが可能であるため、この擬一次元銀薄膜はテンプレートとして機能することが明らかになった。清浄金属(Au.Cu.Mg.Ca.Sm)基板上に銅フタロシアニンを積層させた電子準位接続について、紫外光電子分光法(UPS)、逆光電子分光法を用いて調べた。金属の仕事関数が小さいMg.Ca.Sm基板上では同じ電子準位に最高占有軌道(HOMO)、最低非占有軌道(LUMO)が位世することがわかった。これは、金属の仕事関数を変化させるとホール注人障壁(φ_h:金属のフェルミ準位(E_F)からHOMO準位とのエネルギー差)及び電子注入障壁(φ_c:E_FからLUMO準位とのエネルギー差)は変化させられるが、あるしきい値を越えて小さくすることができないということが言える。また、界面で起こっている現象を詳細に調べたことで、その成因が分かってきている。これらについて、昨年度、国内外で発表し、現在、Oreanic Electronicsに論文を投稿中である。また、実デバイスは大気下で動作さぜられるため、大気による電子準位接続への影響を調べるため、清浄金属基板を大気に曝し、有機薄膜を積層させた電子準位接続について、UPSで調べた。金属基板を大気に曝すことによって電子準位接続が大きく変わることがわかった。更に、上記のUPSなどの手法は表面敏感、真空中でのみ測定可能、という制限があるため、これらの制限をクリアできる光電子収量分光法(PYS)を用い、「有機物に埋もれた界面」の電子構造を観測し、真空中、大気中で測定することにより、大気がどのように影響を調べた。清浄金属基板上にヘンタセンを績層させ、真空中と大気中で測定した結果、ヘンタセンのイオン化ポテンシャルには大きな変化が観測されなかったが、金属側が大気曝露によって変化することで、φ_hが0.16eV小さくなるということがわかった。有機薄膜中の分子間エネルギーバンド分散の実測とバンド伝導を用いた高移動度有機トランジスタの作製一般的な有機半導体結晶はvan der Waals力によって集合しており、分子に緩く結合したπ電子が電気伝導に関与する。分子間のπ電子の重なりが大きい場合、無機半導体に類似のエネルギーバンドが形成され、バンド内で電荷移動(バンド伝導)が可能になる。一方、π電子の重なりが小さくなると、エネルギーバンドが形成されず、電荷は隣接分子間のホッピングで移動(ホッピング伝導)することになる。高い移動度が求められている有機薄膜トランジスタにおいて、どのような有機材料が分子間でバンドを組むかということは、基本的で重要な研究課題である。私は、放射光施設(つくばKEK-PF)を利用し、名古屋大学大学院理学研究科阿波賀研究室から提供していただいたフタロシアニン誘導体の電子構造を調べた結果、電荷輸送特性がバンド伝導的である電子状態(分子間エネルギーバンド分散)の観測に成功した。この結果から、高い自己組織化能力と移動度を持つ分子であることが明らかになった。現在、この結果について論文投稿中である。さらに、その得られた物性を利用し、高い移動度を引き出せるように分子配向を制御した有機薄膜トランジスタの作製について、現在、千葉大学大学院工学研究科工藤研究室と共同研究を行なっている。本研究では、自己組織化膜の成膜法について、(1)分子自身に機能を持たせることによる超分子化と、

(2)テンプレート基板を用いることによる自己組織化の二つのアプローチから、角度分解光電子分光(ARPES)、走査型トンネル顕微鏡・分光(STM/STS)を用いて実験を行った。(1)については放射光施設(つくばKEK-PF)を利用し、フタロシアニン誘導体の電子構造を調べた結果、電荷輸送特性がバンド伝導的である電子状態(分子間エネルギーバンド分散)の観測に成功した。この結果から、高い自己組織化能力と移動度を持つ分子であることが明らかになった[論文掲載済]。(2)についてはつくばのNIMSとの共同研究で、STM/STSを用いて擬一次元銀薄膜上に吸着させたコバルトフタロシアニン(CoPc)超薄膜の吸着構造について調べた。CoPc超薄膜の吸着構造は、擬一次元銀薄膜のストライプと平行方向に沿って高い異方性を有する一次元鎖構造を示すことが分かり、更に、ストライプの異方性を反映した分子マニュピレーションが可能であるため、この擬一次元銀薄膜はテンプレートとして機能することが明らかになった。
木本植物に発達した高効率な有機酸放出を可能にする新奇アルミニウム防御機構の解明

本研究では、クスノキが高いアルミニウム耐性を有することを発見するとともに、この種を用いて世界で初めて根のプロアントシアニジン集積特性を明らかにした。さらにプロアントシアニジン集積細胞の局在やプロファイル解析を通じて、増殖過程のプロアントシアニジン集積細胞からの根端表層の交代が植物の高アルミニウム耐性機構の生理基盤となることを初めて示した。高アルミニウム(Al)耐性種クスノキの根端を解析したところ、根冠側組織の最内層にプロアントシアニジン(PA)が集積すること、これらのPA集積細胞が高濃度のAl存在下でも分裂伸長後に脱落する間に表皮細胞が伸長することを明らかにした。一方、草本14種4品種はAl集積性の1種を除いていずれも根にPAを集積しないこと、さらにAlによるダイズ根の伸長阻害が表皮細胞の伸長阻害と一致することを明らかにした。約130種の木本種を解析したところ、全体のおよそ2/3に認められる根端のPA集積と、高Al耐性との関連を支持する以下の証拠を得た。1,高Al耐性種の多く(11/14種)が根端にPAを集積する;2, Al存在下でも同様にPAを集積する;3,根伸長の大きい高Al耐性5種は全てPA集積性である;4,これら5種全てで根冠側組織にPAが多く集積する;5,根伸長の小さい2種を除くPA非集積種は全て(16/18種)非高Al耐性である;6,木本種間で根伸長の大きい5種は全てPA非集積性である。一方、PA集積性16種がAl感受性であることから、高Al耐性を分けるPA集積の必要条件が存在する可能性が示唆された。根表面のPA分布は、頂端のみ(I型)、細胞伸長域まで(II型)、根全体(III型)に分かれ、I、II型は根冠側細胞に、III型は根冠側細胞と上皮組織(表皮細胞と皮層細胞)の集積に由来することを明らかにした。IからIIIまでのいずれのPA集積パターンにおいて高Al耐性種が存在することがわかった。これらの結果は、種や組織間で特異制御を受けるPA集積は木本根の成長発達に重要であり、これらの未知機能が高Al耐性を規定する上で必須となる可能性を支持する。さらに今後、PA構成の詳細、PA集積量の定量、PA発現部位の詳細を種毎に明らかにする必要がある。高濃度のアルミニウム(Al)に対する根伸長抑制の小さい木本種14種中11種が根端表層にプロアントシアニジン(PA)を集積する。一方、Al感受性でかつPA集積性の根を有する木本種を同程度発見していることから、PA集積が高Al耐性発現のための必要因子を含む可能性がある。そのため本研究では、Al耐性が異なりかつ類似のPA根表層分布を示すフトモモ科メラルーカ属樹木2種(Melaleuca cajuputi、M.bracteata)根端におけるPA重合特性と詳細なPAの根空間分布を解析した。24時間の根伸長におけるAl耐性を評価したところ、M.cajuputiでは500μM Alで対照の90%だったのに対し、M.bracteataでは10μM Alで対照の50%、20μM Alで10%だった。根のクエン酸放出量は500μMAlのM.cajuputiと10μM AlのM.bracteataでほぼ同じだった。これらはともにクエン酸放出によるAl耐性を示すダイズを10μM Alで処理した際の放出量の50%以下だった。PAはフラバン3-olをその構造の末端と伸展の構成単位とする重合フラボノイドである。LC-MS解析から、メラルーカ属2種の根端のPAはおもにエピカテキンガレートとエピカテキンの構成単位による重合体であること、M.cajuputiのPAはM.bracteataよりも平均重合度で5倍高く、総構成単位当たり5倍多いことがわかった。また、細胞分裂域を含む根端0-5mmからM.cajuputiのPA重合度が常に高かった。両種のPA構成単位と重合度はAl処理によって大きく変化しなかった。組織化学染色から、両種の主に表皮細胞と根冠側細胞にPAが集積することがわかった。表皮細胞のPAはM.cajuputiでは根端2mm前後から液胞以外の細胞内に局在したが、M.bracteataでは根端4mm前後まで液胞を含む細胞内全体に分布した。M.bracteataの表皮細胞は10μMのAl処理で横方向へ細胞伸長する異常を示した。両種の根冠側細胞は細胞内全体にPAを集積したが、ともにAl処理によって促進的に脱落した。これらの結果から、PAの高重合化と総量増加がAlストレス下での根表皮細胞の伸長維持に重要な役割を果たす可能性が示唆された。アルミニウム過剰毒性は酸性土壌で発現する植物根の主要な生育障害である。一年生のモデル植物や作物のアルミニウム耐性は根から放出される有機酸とのキレートによる無毒化に主に依存するが、特定樹木種の極めて高いアルミニウム耐性とその生理基盤の理解が不足する。

一方、プロアントシアニジンはカテキンなどのフラバノール類が縮合重合したフラボノイドの一種であり、種皮、果皮、樹皮などに集積する。組織化学染色を用いた細胞学解析により、クスノキ根端に集積するプロアントシアニジンを同定した。その結果、クスノキ根に集積するプロアントシアニジンは、表皮細胞に隣接する側根冠の最内層細胞列に限定され、根の細胞分裂域途上より集積が開始することを明らかにした。さらに、このプロアントシアニジン集積細胞は細胞伸長開始間もなく一部を残して消失することがわかった。HPLC/MSを用いた解析の結果、これらのプロアントシアニジンがカテキンを主構成単位とする重合体であることを明らかにした。根の伸長試験により、クスノキが一年生の耐性作物が抑制される濃度の50倍濃度以上のアルミニウムイオンに長期間耐性であることを示した。解析の結果、クスノキ根の高アルミニウム耐性はアルミニウム排除型である一方、ダイズを用いた耐性比較からクエン酸放出が原因でないことを明らかにした。根伸長ならびに根端細胞のプロファイル解析により、高濃度アルミニウム存在下でもプロアントシアニジン集積細胞の分裂と伸長開始が維持されて表皮細胞の伸長過程が保たれることを明らかにした。さらに、感受性植物根のアルミニウム集積がクスノキ根のプロアントシアニジンの構成単位となるカテキンによって著しく抑制されることを示した。これらの解析結果は、根集積性のプロアントシアニジンがアルミニウムストレス耐性において重要な役割を担うことを示唆する。
生体を再生する新規透明バイオマテリアルの高機能化と再生医療加速化への挑戦

再生医療への実現には、増殖因子・細胞・足場(スキャホールド)の三つが必要で、材料の立場からは細胞活動に適した足場の研究をすすめる必要がある。骨に関する再生医療の材料候補としては、生体骨の無機主成分である水酸アパタイト(HA)が有用である。本研究では微粒子合成やHA粒子の微細化、有機物との複合化等により、簡易にHAの透明体を作製することを試みた。凝集していたマイクロオーダーの粒子径を、ナノサイズまで分散でき、乾燥の条件(温度・時間など)を検討することで、透明な成形体を作製することができた。得られたHA透明体を用いてMC3T3-E1細胞がHA透明成形体に接着し、増殖していることを確認した。再生医療への期待は非常に大きい。その実現には、増殖因子・細胞・足場の三つが必要で、材料の立場からは細胞が活動する足場(スキャフォールド)の研究が必要である。スキャフォールドを再生組織と一緒に生体内に入れることができれば理想的であり、骨組織の再生医療にとっては、骨・歯の無機主成分である水酸アパタイト(HA)が有用である。現在、細胞試験に用いられているHA焼結体は不透明性であり、細胞試験において非常に重要な生きた細胞を用いた観察・検討ができていない。申請者等はHA透明焼結体を作製することで、生きた細胞による細胞挙動の検討ができ、また、ち密体であることから気孔率等の影響も一定とできることを報告してきたが、HA透明焼結体の大量作製が困難で、熱間等方加圧成形や放電プラズマ焼結などの特定装置も必要なことから、このHA透明体を利用した研究の展開は数例に留まっている。以上から、本研究では、微粒子合成や得られた粒子の微細化などの検討、有機物との複合化等を行うことにより、比較的簡易に、リン酸カルシウムの透明体を作製することを試みた。0.1 mol・dm-3の硝酸カルシウム等のカルシウムを含む水溶液と0.06 mol・dm-3のリン酸二水素アンモニウム等のリン酸を含む水溶液を混合し、アンモニア水にてpHをアルカリとして、リン酸カルシウムの沈殿を生成させ、種々の条件にて熟成したのち、ろ過後、乾燥したものを出発リン酸カルシウムとした。このリン酸カルシウムを、種々の条件で成形し、また、有機物を加えるなど種々の条件でも成形し、ペレットを作製した。得られたペレットは透光性を示しており、XRD測定、SEMによる表面および断面観察、ペレット内の含水量測定、FT-IR測定、密度測定等の評価を行った。培養骨などの再生医療をすすめていくためには、細胞・成長因子・スキャフォールドの3つが必要で、特にスキャフォールドと成長因子の関係が重要である。著者らは、スキャフォールドとして期待されているリン酸カルシウムを、細胞研究に適した透明体とすることを試みている。これまでに、ホットプレスとHIPを組み合わせた加圧焼結法による透明体の作製や放電プラズマ焼結法を用いた透明体の作製を行ってきたが、大型の装置が必要であることや、焼結によりHA中のOH基が脱水してしまうことで生体親和性が低下するなどの課題もあると考える。0.1 mol・dm-3の硝酸カルシウム等のカルシウムを含む水溶液と0.06 mol・dm-3のリン酸二水素アンモニウム等のリン酸を含む水溶液を混合し、アンモニア水にてpH 10としてリン酸カルシウムの沈殿を生成させ、種々の条件にて熟成したのち、ろ過後、乾燥したものをリン酸カルシウムとした。得られたリン酸カルシウムは、XRDによりHAのパターンを示すことが分かった。種々の検討により、プレス成形のみにて、透光性を示すペレットが得られた。遠心分離機を用いて、種々の回転数・時間で分級したリン酸カルシウムを用いて成形し、透明成形体により適した条件を見出した。また、得られた透明成形体を種々の温度・時間で水熱処理をおこなたところ、成形体は失透することなく透明性を保持していることがわかった。つまり低結晶性であった成形体を水熱処理することにより、結晶性を向上することが可能であった。その実現には、増殖因子・細胞・足場(スキャホールド)の三つが必要で、材料の立場からは細胞活動に適した足場の研究をすすめる必要がある。培養で用いた細胞や細胞がつくりだした組織等と一緒にスキャホールドを生体内へ入れることができれば理想的である。このことから、骨に関する再生医療の材料候補としては、生体骨の無機主成分である水酸アパタイト(HA)が有用である。現在、細胞試験に用いられているHAは不透明であり、細胞試験において非常に重要な生きた細胞を用いた観察や評価検討をすることができていない。申請者等はHAの透明な焼結体を作製することで、生きた細胞による細胞挙動の検討ができること、また、ち密体であることから気孔率等の材料形状の影響を一定とできること、を報告してきた。しかし、HA透明焼結体の作製には、熱間等方加圧成形や放電プラズマ焼結などの特殊な装置が必要であることから、これらの方法により作製されたHA透明焼結体を利用した細胞研究は数例に留まっている。以上から、本研究では微粒子合成や得られたHA粒子の微細化、有機物との複合化等により、簡易にHAの透明体を作製することを試みた。

28年度は、得られたHA透明成形体上で、位相差顕微鏡を用いた生きた細胞のリアルタイム観察を行うことができ、MC3T3-E1細胞がHA透明成形体に接着し、増殖していることが確認できた。しかし、作製したHA透明体の表面状態は比較となるポリスチレンディッシュに比べて粗く、今後詳細な細胞観察を行うためには、HA粒子の粉末状態や成形方法等を検討し、より均一な表面状態とする必要があることが分かった。申請時に計画していた外部機関(産総研等)での細胞試験の実施に比べて、所属施設にて細胞試験が行えるようインキュベーターなどの物品購入や細胞の入手、細胞取り扱いの技術習得等ができたことで、予定よりもかなり多くのHA透明成形体上での細胞試験の評価・検討ができた。しかし、従来の透明な焼結体では問題とならなかった試料表面の粗さが、今回作製した透明な成形体では課題となっており、目的としていた生きた細胞のリアルタイム観察を行うためには、当初の予定よりもかなり多くの透明成形体の作製と細胞試験を行う必要が生じ、より表面が滑らかで観察しやすい成形体作製の試行錯誤が必要であった。現在のところは、実験回数を増やし成形体を多く作製することで、生きた細胞を観察可能な成形体数を満たしているが、今後は粒子の凝集・分散状態の制御、成形における乾燥時間や温度の制御等により、表面状態が平滑・均一で細胞を容易に観察できる透明な成形体の作製を行っていく必要があると考えている。また、透明化するHA粒子を出発粉末とする放電プラズマ焼結については、FT-IR測定で洗浄除去の確認ができたHA粉末においても、有機物が原因と思える焼結体の黒色化が起こっており、今後の検討として洗浄によるさらなる除去や放電プラズマ焼結時の加熱条件による除去などを検討していく必要がある。再生医療への実現には、増殖因子・細胞・足場(スキャホールド)の三つが必要で、材料の立場からは細胞活動に適した足場の研究をすすめる必要がある。培養で用いた細胞や細胞がつくりだした組織等と一緒にスキャホールドを生体内へ入れることができれば理想的である。このことから、骨に関する再生医療の材料候補としては、生体骨の無機主成分である水酸アパタイト(HA)が有用である。現在、細胞試験に用いられているHAは不透明であり、細胞試験において非常に重要な生きた細胞を用いた観察や評価検討をすることができていない。申請者等はHAの透明な焼結体を作製することで、生きた細胞による細胞挙動の検討ができること、また、ち密体であることから気孔率等の材料形状の影響を一定とできること、を報告してきた。しかし、HA透明焼結体の作製には、熱間等方加圧成形や放電プラズマ焼結などの特殊な装置が必要である。以上から、本研究では微粒子合成や得られたHA粒子の微細化、有機物との複合化等により、簡易にHAの透明体を作製することを試みた。29年度は、HA透明体を作製するために、HA粒子の粒子径やゼータ電位を検討することを試みた。分散剤・温度・濃度・pH・分散処理等の種々の条件を検討することで、凝集していたマイクロオーダーの粒子径を、ナノサイズまで分散させることができた。この分散条件を用いて得られた粒子について、乾燥の条件(温度・時間など)を検討することで、透明な成形体を作製することができた。得られたHA透明体を用いてMC3T3-E1細胞がHA透明成形体に接着し、増殖していることを確認した。骨に関する再生医療の材料候補としては、生体骨の無機主成分である水酸アパタイト(HA)が有用である。
SAA1遺伝子プロモーター領域によるSAA産生調節の解明と治療への応用

続発性AAアミロイドーシスの沈着アミロイドは血清アミロイドA(SAA)に由来するSAA1 geneのexon3多型(SAA1α,β,γ)の検討では、日本人ではSAA1γが危険因子であるSAA1 geneプロモーター領域700bpまでの解析により新たに3SNPsを見いだし、その中の-13T/C SNPの-13TはSAA1γより以上にアミロイドーシス発症に相関した。日本人ではexon 3のSAA1 γhaplotypeは-13Tと強い連鎖不平衡にあり、SAA1γではなく-13Tが病因に関連する可能性が強い。そこでSAA1プロモーター多型による転写活性の違いを検討した。日本人ではプロモーターの3SNPs(-6 C/G,-13C/T,-2G/A)により4種類のハプロタイプC-C-G、G-C-G、G-C-A、C-T-Gが存在する。これらのプロモーター・ハプロタイプをPCR増幅し、レポーターベクターに挿入、Hep G2細胞にトランスフェクションした。SAA1プロモーターはIL-1βとIL-6刺激により、ルシフェラーゼ括性を示した。ハプロタイプにより活性の差があり、-13Tを有するC-T-Gハプロタイプの活性が最も高値であった。次にサイトカイン(IL-1βとIL-6)刺激後のHep G2細胞核抽出液と、プロモーター領域128bpをカバーするビオチン標識プローブでゲルシフトアッセイを行い、転写因子の結合を確認した。-13C/Tを含むオリゴプローブとNFκB認識配列をもつオリゴアローブを用いたゲルシフトアッセイにより、NFκBの結合、-13ではなく-13Tを含む配列によるNFκB認識配列へのNFκB結合増加の知見をえた。以上より、SAA1γをもつ患者は-13T変異を有し、-13Tは転写因子の結合を介してSAA1 mRNA産生亢進を招きアミロイドーシス発症の危険因子となる可能性が示唆された。1.SAA1プロモーター多型による転写活性の違いを検討するために、SAA1 promoterの3ケ所のSNPs(-61 C/G,-13 C/T,-2 G/A)を含む領域をPCR増幅し(SAA1 promoterにはSNPsの組み合わせにより4種類のハプロタイプC-C-G、G-C-G、G-C-A、C-T-Gが存在する)、レポーターベクター(pGL3-basic)に挿入後、Hep G2細胞にトランスフェクションしルシフェラーゼアッセイを行った。4種類のSAA1 promoterはIL-1βとIL-6刺激の後に、初めてルシフェラーゼ活性を示した。ハプロタイプ間に活性の差が認められ、そのうちC-T-Gハプロタイプの活性が最も高値であった。これはアミロイドーシスの発症危険因子である-13TのmRNA産生亢進への関与を示す。さらに、Hep G2をIL-1βとIL-6で刺激後の核抽出液を抽出し、SAA1 promoter SNPsと転写因子との関係をゲルシフトアッセイによって解析中である。2.SAAのレセプター候補分子であるRAGE遺伝子の多型解析を、RA患者、RA続発アミロイドーシス患者、正常コントロールで行った。RAGE遺伝子のコード領域に2つの新たなSNPを見つけたが3群で差はなかった。RAGE

プロモーターのSNPの検討では、3群間で差が認められ、現在症例を増やし検討中である。3.ステロイドと免疫抑制剤のSAAおよびCRP産生に対する影響を検討するため、HepG2細胞にIL-1βとIL-6刺激と同時に薬剤を添加した後、上清中のSAA・CRP濃度、細胞内のSAA1mRNAを測定した。CRP濃度はいずれの薬剤添加によっても低下したが、SAA濃度はステロイド単独の添加ではむしろ上昇した。さらに詳細を検討中である。続発性アミロイドーシスは関節リウマチ患者死因の上位をしめる重篤な病態で、その沈着アミロイドは血清アミロイドA(SAA)に由来する。SAA1 geneのexon 3多型(SAA1α,β,γ)の検討により、SAA1 γ遺伝子が危険因子と判明した。当グループはSAA1 geneプロモーター領域の解析により新たに3SNP_Sを見いだし、その中の-13T/C SNPの-13TはSAA1 γよりも密接にアミロイドーシス発症に関連し、SAA1 γhaplotypeはこの-13Tと強い連鎖不平衡にあることを報告した。SAA1プロモーター多型による転写活性の違いを検討するために、プロモーターの3SNP_S(-61 C/G,-13 C/T,-2 G/A)を含む領域をPCR増幅し(プロモーターSNP_Sの組み合わせにより4種類のハプロタイプC-C-G、G-C-G、G-C-A、C-T-Gが存在する)、レポーターベクターに挿入後、Hep G2細胞にトランスフェクションした。SAA1プロモーターはIL-1βとIL-6刺激により、ルシフェラーゼ活性を示した。ハプロタイプ間に活性の差がみられ、-13Tを有するC-T-Gハプロタイプの活性が最も高値であった。これはアミロイドーシス発症の危険因子である-13T変異がSAA1 mRNA産生亢進に関与する可能性を示す。次にサイトカイン(IL-1βとIL-6)刺激後のHep G2細胞の核抽出液と、プロモーター領域128bpをカバーするプローブでゲルシフトアッセイを行い、転写因子の結合を確認した。-13 C/Tを含むオリゴプローブとNFκB認識配列をもつオリゴプローブを用いたゲルシフトアッセイにより、NFκBのプロモーター部分への結合、-13Tを含む配列によるNFκB認識配列へのNFκB結合増加の知見をえた。
日本里山・里海の生態系サービスの環境経済学的解析

日本の「里山」は、農林業等の人手により形成されてきた農村生態系であり、「里海」は、漁業等により形成され、生産性も生物多様性も高くなった沿岸生態系である。どちらも「適切な管理により」長年にわたり維持されてきた「持続的システム」として、国際的にも注目を浴びている。同時に、「里山里海」の生態系サービスが注目されており、資源供給サービス、文化的サービス(ツーリズムを含むレクリエーション)、物質循環サービスといった様々な要素を有している。しかし、近年、過疎・高齢化により、農村、漁村の疲弊は激しく、「限界集落」から「集落崩壊」へと向かいつつある「里山里海」が増加している。また、「里山里海」の生態系サービスについては、自然科学的な見地から一定の評価(ミレニアム生態系評価等)が進みつつあるが、その社会厚生・福利にとって不可欠な文化的サービス機能の解析と、社会経済学的評価は不十分といわざるを得ない。石川県内には生態系サービスの研究フィールドとして注目されている里山里海が数多くある。本研究では、それらを対象として、生態学・環境経済学・農業経済学・観光学等の分野を中心として、里山里海とその生態系サービス(特にツーリズムを含む文化サービス)、エコツーリズム、グリーンツーリズムに関する先行研究・文献について渉猟し、歴史的経緯、背景を整理した。石川県能登半島の能登町、珠洲市等を中心に、属性の異なる里山里海地域を選定し、エコツーリズムのヒアリング、アンケートを実施、実態と問題点を把握した。能登半島の地域住民の里山里海のイメージ、認知度に関するアンケート調査実施とデータ解析を開始し、成果を上げた。日本の「里山」は,農林業等の人手により形成されてきた農村生態系であり,「里海」は,漁業等により形成され,生産性も生物多様性も高くなった沿岸生態系である.どちらも「適切な管理により」長年にわたり維持されてきた「持続的システム」として,国際的にも注目を浴びている.同時に,「里山里海」の生態系サービスが注目されており,資源供給サービス,文化的サービス(ツーリズムを含むレクリエーション),物質循環サービスといった様々な要素を有している.しかし,近年,過疎・高齢化により,農村,漁村の疲弊は激しく,「限界集落」から「集落崩壊」へと向かいつつある「里山里海」が増加している.また,「里山里海」の生態系サービスについては,自然科学的な見地から一定の評価(ミレニアム生態系評価等)が進みつつあるが,その社会厚生・福利にとって不可欠な文化的サービス機能の解析と,社会経済学的評価は不十分といわざるを得ない.石川県内には生態系サービスの研究フィールドとして注目されている里山里海が数多くある。本研究では,それらを対象として,生態学・環境経済学・農業経済学・観光学等の分野を中心として、里山里海とその生態系サービス(特にツーリズムを含む文化サービス),エコツーリズム,グリーンツーリズムに関する先行研究・文献について渉猟し,歴史的経緯,背景を整理した。石川県能登半島の能登町、珠洲市等を中心に,属性の異なる里山里海地域を選定し,エコツーリズムのヒアリング,アンケートを実施、実態と問題点を把握した。能登半島の地域住民の里山里海のイメージ,認知度に関するアンケート調査実施とデータ解析を開始し,成果を上げつつある。
底曳網の分離漁獲に関する研究

本研究課題により,以下のことが明かとなった.1.底曳網の投棄魚問題について,その原因と対策を検討した.そして,投棄魚対策の一つとしての選択漁獲の研究に関してレビューを行った.2.小さな目合を用いる要因となっている小型エビ類の網目選択性を明らかにした.3.選別作業の障害となっている非有用投棄対象魚の網目選択性を明らかにし,その網目を抜ける機構を最大体胴周長と目合内周から説明した.4.東京湾シャコ小型底曳網において実用化されている仕切網による選択漁獲の実態を明らかにし,種別の遊泳能力差による選択漁獲の可能性を示した.5.瀬戸内海の小型底曳網において,3重袋網による選択漁獲の分離を示し,有用幼魚の混獲の問題点を指摘した.これらを改善する方法の基礎資料を得るため,ポケット網装着による網から魚やエビが脱出する網部位を種別に明らかにした.6.網から魚やエビが脱出する部位の調査結果から,袖網と側網にエビ漁獲用のカバーネットを装着した分離網を作成して,操業実験を行い,その分離効果を調べた.7.グリッド式分離トロールを小型底曳網に適用した試験網を作成し,操業実験を行い,バー間隔による選択性とその機構を明らかにし,選択性マスターカーブを求めた.8.分離漁獲における分離効率を求める方法を提案し,いくつかの適用例を示した.本研究課題により,以下のことが明かとなった.1.底曳網の投棄魚問題について,その原因と対策を検討した.そして,投棄魚対策の一つとしての選択漁獲の研究に関してレビューを行った.2.小さな目合を用いる要因となっている小型エビ類の網目選択性を明らかにした.3.選別作業の障害となっている非有用投棄対象魚の網目選択性を明らかにし,その網目を抜ける機構を最大体胴周長と目合内周から説明した.4.東京湾シャコ小型底曳網において実用化されている仕切網による選択漁獲の実態を明らかにし,種別の遊泳能力差による選択漁獲の可能性を示した.5.瀬戸内海の小型底曳網において,3重袋網による選択漁獲の分離を示し,有用幼魚の混獲の問題点を指摘した.これらを改善する方法の基礎資料を得るため,ポケット網装着による網から魚やエビが脱出する網部位を種別に明らかにした.6.網から魚やエビが脱出する部位の調査結果から,袖網と側網にエビ漁獲用のカバーネットを装着した分離網を作成して,操業実験を行い,その分離効果を調べた.7.グリッド式分離トロールを小型底曳網に適用した試験網を作成し,操業実験を行い,バー間隔による選択性とその機構を明らかにし,選択性マスターカーブを求めた.8.分離漁獲における分離効率を求める方法を提案し,いくつかの適用例を示した.初年度は,まず,世界各国で取り組まれている底曳網の分離漁獲に関する文献と水中カメラで撮影されたビデオの収集を行い,分離漁獲の総説と底曳網の漁獲機構に関するビデオを作成した.これによって,分離漁獲に重要な問題が,対象とする魚種の網に対する行動と遊泳能力,網内の流れを制御するための漁具の構造,網やグリッド等のセパレ-タ-の選択性であることが明らかとなった.また,これらの総説とビデオは学生や漁業者の教育用や研修用の資料に利用した.次に,日本での分離漁獲の例として,東京湾の小型底曳網で,シャコとゴミ(主にスナヒトデ)の分離漁獲の実態を調査した.この漁具は,通常のコッドエンド(漁主者の呼称「たまり」)の上部を大きな目合の仕切網として,その上側に第二のコッドエンド(呼称「小袋」)を装着されている.この構造により,遊泳能力のあるシャコや魚類・エビ・カニ類は仕切網に抜けて「小袋」で,またスナヒトデや魚の死骸は「たまり」で漁獲される.さらに,この東京湾型の小型底曳網漁具の模型を作成し,回流水槽内で網内の流向を観察した.その結果,網内で水は,ごく一部が側網から抜けるほか,ほとんどが仕切網を抜けて小袋に流れることが明かとなった.この模型実験では,次年度に,さらに詳しく網内の流れを計測して,解析する予定である.大分県の小型底曳網に用いられている3重袋網の分離漁獲実態を調査した.この漁具ではゴミトリ(4節)から中網(9節),魚捕(15節)と徐々に網目を細かくして漁獲物をふるい分けて分離している実態が明かとなった.また,網の各部位にポケット網を装着して,魚種別の網からの脱出部位を調査した.この結果,ほとんどの魚種がコッドエンド上側に抜け,袖網部分から横側に抜けるのはエビ類だけであることが明かとなり今後の魚エビ分離網の設計上の基礎資料が得られた.前年度に,底曳網の各部に装着したポケット網の漁獲実験から,エビ類の脱出部位はコッドエンド以外に袖網であり,魚類はこの袖網を抜けないことが明かとなった。この結果より,両袖網部位を大目網のセパレーターとしてその外側にエビ類用のコッドエンドを装着した底曳網を作成して,その性能を調べる操業実験を行った。エビ類用コッドエンドでは,エビ類の割合が高かったが,若干の遊泳能力の小さいと思われる小型魚が混獲され,今後,さらに改良が必要と考えられる。なお,全体の漁獲量は,現在使用されている底曳網と差は認められなかった。