hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
巨大地震動および津波に対する鋼構造埋込み柱脚の設計法の確立と補強工法の開発

鋼構造建築物の柱脚の中で,埋込み柱脚は最も耐力,剛性を確保しやすい柱脚であり,地震被害の事例も少ない。しかし,外柱埋込み柱脚の場合,前面コンクリートのかぶり厚さが小さいとパンチングシャー破壊が生じる可能性がある。この破壊に対する補強方法がいくつか提案されてきたが,鋼柱周りの補強筋の効果を含めたパンチングシャー破壊耐力の一般性のある耐力評価式は確立されていない。本研究では,外柱埋込み柱脚を対象とした載荷実験を行い,接合部の応力伝達機構を検討するとともに,補強筋の効果を考慮した耐力評価法を提案した。本研究課題は,鋼構造埋込み柱脚を対象に,柱脚の耐震設計法および耐震補強技術を実験的な検証と骨組地震応答解析の結果を踏まえて確立しようとするものである。平成27年度では,耐力評価法の確立していない外柱柱脚のパンチングシヤー破壊を対象とした構造実験を実施した。構造実験に供した試験体は,角形鋼管柱と基礎鉄筋コンクリート梁から成るL字形架構である。柱には冷間プレス成形角形鋼管(□-150x150x12(STKR400)),基礎梁には梁せい500mm,梁幅350mmの鉄筋コンクリート梁を用いて,合計6体の試験体を製作した。実験因子は,埋込み深さおよびU字筋による補強詳細である。埋込み深さは,柱せいの2倍となる300mmおよび3倍となる450mmの2種類を用意した。U字筋による補強詳細については,補強無しの場合およびU字筋と柱との距離を23mm,94mm,165mmと変化させた場合の4種類を用意した。U字筋と柱との距離を23mmとした試験体を除き,パンチングシャー破壊が生じ,最大荷重が決定した。U字筋と柱との距離を23mmとした試験体では,柱フェース付近に生じた縦方向のひび割れが進展し最大荷重が決定した。実験結果より,以下の知見が得られた。(1)埋込み深さが大きくなるに従い最大荷重は上昇する。(2) U字筋と柱との距離が大きくなるに従い最大荷重は上昇する。U字筋に貼付した歪ゲージより鉄筋軸力を算定し,最大荷重時のU字筋の負担分および前面コンクリートの負担分を計算した。U字筋と柱との距離を23mmとした試験体では,U字筋が荷重のほとんどを負担している。その他の試験体では,前面コンクリートの負担分については,U字筋と柱との距離に依存せず,概ね一定値となったが,U字筋の負担分については,U字筋と柱との距離が大きいほどU字筋の負担分が大きくなった。平成27年度では,当初の計画通り,角形鋼管柱と基礎鉄筋コンクリート梁から成るL字形架構試験体を用いて,埋込み外柱柱脚に生じるパンチングシヤー破壊耐力に関する系統的な実験資料を蓄積した。最大荷重時における鉄筋および前面コンクリートの荷重負担分に関するデータが得られている。また,埋込み柱脚部における応力伝達機構に関するデータも得られつつある。現在,U字筋と角形鋼管の間に形成される圧縮ストラットに基づく耐力評価法の検討を行っている。耐力評価は,極限解析の上界定理に基づく。コンクリートの破壊基準には,修正Mohr-Coulombの破壊基準を用いる。U字筋と角形鋼管の間に破壊線を仮定し,破壊線における内力仕事と支圧力による外力仕事を等しいとおくことにより,パンチングシヤー破壊耐力を求める。本実験に先立って実施した平成26年度の自主研究では,埋込み深さおよびU字筋の補強筋量を実験因子とした試験体5体の実験結果が得られている。これらの実験結果と併せて検討することにより,普遍性のある耐力評価法を確立する予定である。実験と並行して,中低層建物および工場建屋を対象とした鉄骨造建物の骨組モデルを作成し,柱脚を埋込み柱脚とした場合と露出柱脚とした場合の2種類について,静的弾塑性解析を実施し,両者の剛性および保有水平耐力に関する基礎的な情報を得た。露出柱脚では,柱脚を回転バネによりモデル化し,アンカーボルトの塑性化により曲げ耐力が決定するように設定した。一方,埋込み柱脚では,基礎梁天端から柱せいの1.5倍の位置を固定とし,鋼柱側に塑性ヒンジが形成されるように設定した。今後,骨組地震応答解析および津波荷重に対する解析を行い,柱脚の耐震設計法の確立に繋げる予定である。本研究課題は,鋼構造埋込み柱脚を対象として,柱脚の耐震設計法および耐震補強技術を実験的な検証と骨組地震応答解析の結果を踏まえて確立しようとするものである。平成28年度では,耐力評価法の確立していない外柱柱脚のパンチングシャー破壊を対象とした構造実験を実施した。柱には冷間プレス成形角形鋼管(□-150x150x12(STKR490)),基礎梁には梁せい500mm,梁幅350mmの鉄筋コンクリート梁を用いて,合計8体の試験体を製作した。

実験因子は,埋込み深さ(柱せいの2倍および3倍の2種類)およびパンチングシャー破壊に対する補強方法(U字筋または柱型の帯筋の2種類)である。2種類の埋込み深さの試験体シリーズに対して,補強無し,U字筋による補強,柱型帯筋による補強,U字筋および柱型帯筋の両方を併用した補強,の4種類を用意した。ほとんどの試験体で,角形鋼管柱のコーナーに発生したひび割れが前面コンクリート側に向かって45度方向に進展し,パンチングシャー破壊に至った。本実験の範囲では,U字筋単独および柱型帯筋単独による補強効果(無補強試験体に対する最大荷重の増加)は概ね等しくなった。U字筋および柱型帯筋に貼付した歪ゲージより鉄筋軸力を算定し,最大荷重時のU字筋および柱型帯筋の応力負担分を計算した。前面コンクリートの支圧力に対する各試験体のU字筋の負担および帯筋の負担は概ね等しく,鉄筋軸力を推定することにより,パンチングシャー破壊耐力を推定できる。U字筋補強の場合を対象として,前面コンクリート部分の応力伝達機構をモデル化し,補強効果を算定したところ,実験結果を良好に推定した。平成28年度では,当初の計画通り,角形鋼管柱と基礎鉄筋コンクリート梁から成るL字形架構試験体を用いて,埋込み外柱柱脚に生じるパンチングシヤー破壊耐力に関する系統的な実験資料を蓄積した。最大荷重時における鉄筋および前面コンクリートの荷重負担分に関するデータが得られている。また,埋込み柱脚部における応力伝達機構に関するデータも得られつつある。現在,U字筋およびU字筋と角形鋼管との間の前面コンクリートを単純梁にモデル化した耐力評価法の検討を行っている。さらに,柱型帯筋の補強効果についても,帯筋および梁主筋の歪ゲージのデータに基づく応力伝達機構を検討中である。平成27年度に実施した研究では,埋込み深さおよびU字筋と角形鋼管との距離を実験因子とした6体の試験体による実験結果が得られている。これらの実験結果を併せて検討することにより,普遍性のある耐力評価法を確立する予定である。実験と並行して,中低層建物および工場建屋を対象とした鉄骨造建物の骨組モデルを作成し,柱脚を埋込み柱脚とした場合と露出柱脚とした場合の2種類について,静的弾塑性解析を実施し,両者の剛性および保有水平耐力に関する基礎的な情報を得た。露出柱脚では,柱脚を回転バネによりモデル化し,アンカーボルトの塑性化により曲げ耐力が決定するように設定した。一方,埋込み柱脚では,基礎梁天端から柱せいの1.5倍の位置を固定とし,鋼柱側に塑性ヒンジが形成されるように設定した。今後,骨組地震応答解析および津波荷重に対する解析を行い,柱脚の耐震設計法の確立に繋げる予定である。本研究課題は,鋼構造埋込み柱脚を対象として,柱脚の耐震設計法および耐震補強技術を実験的な検証と骨組地震応答解析の結果を踏まえて確立しようとするものである。平成29年度では,耐力評価法の確立していない外柱柱脚の帯筋による補強効果を対象とした構造実験を実施した。構造実験に供した試験体は,角形鋼管柱と基礎鉄筋コンクリート梁から成るL字形架構である。柱には冷間ロール成形角形鋼管(□-150x150x12(STKR490)),基礎梁には梁せい500mm,梁幅350mmの鉄筋コンクリート梁を用いて,合計6体の試験体を製作した。実験因子は,埋込み深さ(柱せいの2倍および3倍の2種類)および帯筋による補強筋量である。正載荷側では,全ての試験体で前面側梁主筋端部に沿って縦ひび割れが進展し,破壊に至った。無補強試験体および帯筋補強を施した試験体それぞれについて耐荷機構を仮定し,接合部の応力伝達機構について検討した。本研究では,平成26年度平成29年度の4年間で合計25体の実験を行い,1埋込み深さ,2U字筋比,3U字筋と鋼柱フェイスとの距離,4帯筋比,等の因子が柱脚の最大耐力に与える影響を検討した。
半透膜で仕切られたセル内の水溶液の凝固に関する研究

生体の冷凍保存技術において問題となる凍害発生,細胞損傷のメカニズムを解明する目的の一環として、マクロな生体膜を模凝した、一枚の人工膜で仕切られたセル内での濃度の異なる水溶液が冷凍過程において物質移動する様子を観察し,膜の存在が果す役割について考察した。半割の矩形セルで、その中央、鉛直に膜を挟んだ試料容器を左右両側面から冷却し、水平面内の温度分布を櫛形に並べた7本のシ-ス熱電対を使って測定し,冷凍曲線を20%食塩水・蒸留水,20%庶糖水溶液・蒸留水の組合せについて得た。その結果、人工膜として採用したセロハン膜が存在するセル内の凍結は,人工膜の代りに金属薄板で仕切った場合と比べて,樹状氷晶の発生が抑制され、過冷却現象が起こりにくいことが判った。さらに本研究で改良された光ファイバ濃度センサを使って、濃水溶液冷却面からの距離、11.4mm,15.9mmの濃溶液側,18.9mm,26.4mm,34.5mmを淡溶液側とした5ヶ所の位置での鉛直方向の濃度と温度の測定結果によると、濃溶液側では、膜の近くでもセル中央でも液面に近づくにつれて淡くなる傾向は変わらないが,膜の近くに鉛直下方部では濃度の変動が大きい。これは、境界膜では水力学的透過と拡散的透過によって発生する物質移動が両者一様に分布した活生部で起るのでなく、水が浸透圧で入ってくる領域、濃塩水が拡散によって出ていく領域とに分離されることによると考えられた。さらに移動した塩分(媒質)あるいは水(溶媒)はセル内に一様に混合するのでなくて,密度成層を形成することがわかった。また冷却速度を増加させると,膜を移動する塩分の移動量は冷却速度に比例して増加し、二重拡散層も顕著になることも明らかになり,凍結により排出された塩分は周囲水溶液によってただちに希釈されずに濃縮された縞部を形成する。このことが、細胞に塩害をもちらす原因の一つであることが示された。血液に代表される生体の冷凍保存技術の問題点として指摘されている凍害発生について、その機構を基礎的な観点から研究する目的で、マクロな生体膜を模擬した,一枚の人工膜で仕切られたセル内での濃度の異なる水溶液が凍結過程において混合する様子を観察し,膜の存在が果す役割について考察した。半割の矩形セルで、その中央,鉛直に膜を挟んだ試料容器を左右両側面から冷却し,水平面内の温度分布を櫛形に並べた7本のシ-ス熱電対を使って測定し,冷凍曲線を20%食塩水・蒸留水の組合せ,20%庶糖水溶液・蒸留水の組合せについて得た。その結果、人工膜として採用したセロハン膜が存在するセル内の凍結は、人工膜の代りに金属薄板で仕切った場合と比べて,樹状氷晶の発生が抑制され、過冷却現象が起りにくいことが判った。さらに、本研究で改良された光ファイバを加工した濃度センサを使って、セル中央、鉛直方向の濃度分布と温度分布の同時測定を、測定開始からの時刻7分,28分,45分の場合について行った。それによると,セロハン境界膜を通して,水力学的透過と拡散的透過によって移動した塩分(媒質)あるいは水(溶媒)はセル内に一様に混合するのでなくて,密度成層を形成することが分った。

さらに凍結過程においては、濃溶液側セルの鉛直濃度分布曲線は,階段状の分布を形成することが示され、同時に観測したシャドウグラフの可視化によっても数本の水平な明暗の縞として観察され、濃溶液側に二重拡散による対流層の存在が確認された。この対流層の存在するセル上部の温度は直線的な降下を示し,階段状濃度に対応する温度変化は観測できなかった。対流層は時間とともに、その厚さを合体によって変化していくことが測定結果の分析から分った。生体の冷凍保存技術において問題となる凍害発生,細胞損傷のメカニズムを解明する目的の一環として、マクロな生体膜を模擬した、一枚の人工膜で仕切られたセル内での濃度の異なる水溶液が冷凍過程において物質移動する様子を観察し,膜の存在が果す役割について考察した。半割の矩形セルで,その中央,鉛直に膜を挟んだ試料容器を左右両側面から冷却し,水平面内の温度分布を櫛形に並べた7本のシ-ス熱電対を使って測定し,冷凍曲線を20%食塩水・蒸留水の組合せについて調べた。本年度は特に,光ファイバ濃度センサを農水溶液冷却面からの距離,11.4mm,15.9mmの濃溶液側,18.9mm,26.4mm,34.5mmを淡溶液側とした5ヶ所の位置での鉛直方向の濃度及び温度分布を詳しく測定した。その結果,熱電対のrakeを使って求めた冷凍曲線によると,濃溶液側では水平面内に温度勾配が発生している。これに対して淡溶液側の温度は水平面内で一様に変化する事実が見い出されているが、この理由はまだ説明されていない。鉛直方向の濃度と温度の測定結果によると、濃溶液側では、膜の近くでセル中央でも液面に近づくにつれて淡くなる傾向は変わらないが,膜の近くの鉛直下方部では濃度の変動が大きい。これは、境界膜では水力学的透過と拡散的透過によって発生する物質移動が両者一様に分布した活生部で起るのではなく,水が浸透圧で入ってくる領域、濃塩水が拡散によって出ていく領域とに分離されることによると考えられている。淡溶液側の濃度は膜近くになるにつれて次第に高くなり,鉛直方向の濃度変化は,時間とともに下方部が懸垂曲線に似た分布を示し、最終的には直線的濃度分布を示す安定層を形成することが分った。また冷却速度を増加させると、膜を通過する塩分の移動量も冷却速度に比例して増加し二重拡散層も顕著になることも明らかになり、塩害の機構を解明する手掛を得た。
アトピ-性皮膚炎における環境抗原アレルギ-に対する気道アトピ-素因の影響

アトピ-性皮膚炎の主要な環境抗原(ヒト皮垢、ダニ)および食物抗原(卵、大豆など)を用いて、本症患者におけるI型アレルギ-反応およびIV型アレルギ-反応の頻度を調べた。I型アレルギ-を皮膚テストとRASTで調べてみると、本症患者においては、建々の環境抗原あるいは食物抗原に対するI型アレルギ-がしばしば認められた。I型アレルギ-陽性例の大多数は気道アトピ-素因保有例(患者本人あるいは家族に気道アトピ-歴が認められる症例)であった。これに対し、I型アレルギ-陰性例の大多数は気道アトピ-素因非保有例であった。したがって、本症患者にしばしば見られるI型アレルギ-は本症の待微ではなく、本症にしばしば合併する気道アトピ-の特微であることが明らかである。環境抗原および食物抗原に対するIV型アレルギ-は貼布試験およびリンパ球幼若化試験で調べたが、これらの抗原に対するIV型アレルギ-も本症患者でしばしば出現した。しかし、I型アレルギ-とは異なり、IV型アレルギ-は気道アトピ-素因保有とは無関係に出現した。環境抗原と食物抗原の抗原分析を高速液体ゲルクロマトグラフィ-で行ない、アトピ-性皮膚炎の各症例において、I型アレルギ-の抗原分画とIV型アレルギ-の抗原分画が同一であるか否かを検討したところ、本症患者の半数以上においてI型アレルギ-の抗原分画とIV型アレルギ-の抗原分画が異なっていた。食物抗原のうちで貼布試験陽性率が最も高いものは納豆であった。その貼布試験陽性部の免疫組織学的所見はIV型アレルギ-の特微に一致した。健常成人の皮垢蛋白を高速液体ゲルクロマトグラフィで分析し、5分画(分画IV)を得た。分画Iは分子量59,000と52,000の蛋白質、分画IIは分子量45,000の蛋白質、分画IIIは分子量13,000と10,000の蛋白質を含み、分画IVとVは低分子の成分を含有した。これらの各分画を用いて、アトピ-性皮膚炎患者32名と健常人20名において、リンパ球幼若化試験を施行した。幼若化の判定には、BrdUモノクロ-ナル抗体・ABC法を用いた。アトピ-性皮皮膚炎患者の47%はヒト皮垢原液によってリンパ球幼若化試験陽性を示した。本症患者において、リンパ球幼若化を起こすヒト皮垢抗原の分画は一様ではなく、分画II分画Vの4分画に散らばって存在した。また本症患者の前腕屈側の無疹部において、ヒト皮垢の各分画によるスクラッチ・テストを施行した。本症患者におけるヒト皮垢スクラッチ・テストの陽性率は64%であった。スクラッチ・テスト陽性の抗原分画は全例において分画IIIであり、他の分画に陽性を示す症例は少数であった。そこで、ヒト皮垢のいずれかの分画によってリンパ球幼若化試験が陽性であった本症患者22例において、リンパ球幼若化を惹起するヒト皮垢抗原分画とスクラッチ・テストを惹き起こす抗原分画の異同を比較検討した。その結果、両反応の抗原分画が一致した症例が13例(59%)、一致しない症例(幼若化試験陽性でスクラッチ・テスト陰性の症例)が9例(41%)であった。現在われわれは、ダニ抗原を同様に分析し、本症患者において、各ダニ抗原分画に対するリンパ球幼若化試験とスクラッチ・テストを施行しているが、ヒト皮垢抗原分画の場合とほぼ同じ成績が得られている。

成人アトピ-性皮膚炎患者116名を対象にして、食物抗原20種類を用いて貼布試験を施行した結果、陽性率は納豆23%、大豆10%、卵7%、牛乳4%、シイタケ15%、カツオ16%などの成績が得られたが、最も高い陽性率を示したのは納豆であった。そこで納豆蛋白を高速液体ゲルクロマトグラフィ-で分析し、分子量の大きさの順に3分面(分面工:分子量3万以上、分画II:分子量13万、分画III:分子量1万以下)に分けた。これらの分画を用いて、アトピ-性皮膚炎患者25名においてスクラッチ・テスト・貼布試験、リンパ球幼若化試験を施行した。また大豆抗原をコントロ-ルに用いて、納豆(発酵した大豆)との抗原性の差異を検討した。納豆スクラッチ・テストは2例で陽性であったが、この2例は気道アトピ-合併例であった。貼布試験の陽性率は納豆原液36%、分画I8%、分画II32%、分画III12%、大豆16%であった。納豆スクラッチ・テスト陽性の2例中1例は貼布試験も陽性であった。リンパ球幼若化試験の陽性率は納豆原液42%、分画I17%、分画II33%、分画III23%、大豆25%であった。納豆貼布試験陽性部の炎症細胞構築をモノクロ-ナル・酵素抗体法で調べた結果、炎症細胞の主体はTリンパ球であり、その中に多数のOKT6陽性細胞が混在した。浸潤Tリンパ球の大多数はヘルパーT細胞であり、サプレッサ-T細胞は少数であった。以上の成績より、成人アトピ-性皮膚炎患者の約30%は納豆IV型アレルギ-を有すること、納豆IV型アレルギ-は気道アトピ-合併の有無とは関係なく起こること、および納豆と大豆は抗原性が異なることが明らかになった。今回の成績に基づいて、今後は、納豆IV型アレルギ-陽性例に納豆の投与試験を施行し、その臨床的意義を検討したい。
微生物の生産するアミノグリコシド耐性酵素阻害物質の探索

2018年度は、糸状菌FKJ-0069株培養物より活性物質として同定されたcitrininについての活性評価を検証した。Citrininは1 μg/discの条件でアルベカシン含有検定プレートにおいて選択的に阻止円を形成した。しかしアルベカシンを不活性化する二機能酵素アッセイでは、アセチル化もリン酸化も阻害しなかった。したがって他の阻害活性メカニズムにより、アルベカシン耐性克服活性が示されていると考えられた。また、海洋土壌由来放線菌のKMA-0091、KMA-0092、KMA-0105の培養物にアルベカシン耐性克服活性が確認されたので、アルベカシン耐性克服活性物質の取得を試みた。その結果、KMA-0091、KMA-0092、KMA-0105のいずれの培養物においても、活性物質が精製途中で消失し単離には至らなかった。さらに昨年度同様に、連携研究者により調製・供給された約2,000検体の微生物培養液サンプルを用いてスクリーニングを行った。すなわち、薬剤耐性機構がない黄色ブドウ球菌RN4220にpND50(E. coli-S. aureus shuttle cloning vector)を用いてプロモーター領域を含むaac(6′)-Ie/aph(2′′)-Iaを形質転換し、二機能酵素発現株を樹立した形質転換体およびRN4220にpND50ベクターのみを形質転換した形質転換体を検定菌として、アルベカシン耐性克服活性を有する微生物培養液を選択した。その結果、土壌由来糸状菌2株(FKI-8026, FKI-8147)の培養物ならびに海洋由来糸状菌1株(FKJ-0154)の培養物にアルベカシン耐性克服活性が確認された。それら培養物の活性物質を精製、単離した結果、それぞれsclerotiorin、sclerotioramine、tanzawaic acid類と同定した。2018年度もさらにスクリーニングを行い、アルベカシン耐性克服活性を示す培養液からの活性物質を精製していく計画を実施した。さらに、連携研究者により調製・供給された約2,000検体の微生物培養液サンプルを用いてスクリーニングを行った。これまでにおよそ4,000検体の微生物培養液サンプルを用いてスクリーニングを行い、アルベカシン耐性克服活性を示した8検体の培養液を選択した。海洋土壌由来糸状菌のFKJ-0069、FKJ-0121、FKJ-0154や土壌土壌由来糸状菌であるFKI-8026、FKI-8147培養検体ならびに海洋土壌由来放線菌のKMA-0091、KMA-0092、KMA-0105の培養検体を精製対象候補検体として選択した。糸状菌FKJ-0069培養物、糸状菌FKJ-0154培養物、糸状菌FKI-8026培養物、糸状菌FKI-8147培養物から単離した活性物質はcitrinin、tanzawaic acid類、sclerotiorin、sclerotioramineとそれぞれ同定した。しかしながら、海洋土壌由来放線菌のKMA-0091、KMA-0092、KMA-0105培養物からは活性物質の取得には至らなかった。2019年度も引き続いて、薬剤耐性を持たない黄色ブドウ球菌RN4220にpND50(E. coli-S. aureus shuttle cloning vector)を用いてプロモーター領域を含むaac(6′)-Ie/aph(2′′)-Iaを形質転換し、二機能酵素発現株を樹立した形質転換体およびRN4220にpND50ベクターのみを形質転換した形質転換体を検定菌として、連携研究者により調製・供給される微生物培養液サンプルを用いて、アルベカシン耐性克服活性を有する微生物培養液の選択を行う。さらに、選択された微生物培養液についてアルベカシン耐性克服活性物質を単離、構造解析した後、in vitroでアルベカシンを修飾して不活性化する酵素である二機能酵素活性試験を実施し、二機能酵素阻害活性を検証する。2018年度に単離、構造解析された活性物質については、その活性物質の誘導体を培養液より探索し、より強力なアルベカシン耐性克服活性を有する活性物質の取得も試みる。活性物質選択後は、in vitro二機能酵素阻害活性の詳細な検討およびアミノグリコシド併用時における各種二機能酵素生産菌に対する抗菌スペクトルを測定する。これらの試験によって優れた活性を示した活性物質については、連携研究者らによるアミノグリコシドを併用したマウス感染モデル系での治療効果を検討する。平成29年度はこれまでに連携研究者によって調製・供給されたおよそ2,000検体の微生物培養液サンプルを用いてスクリーニングを行った。すなわち、薬剤耐性機構がない黄色ブドウ球菌RN4220にpND50(E. coli-S. aureus shuttle cloning vector)を用いてプロモーター領域を含むaac(6′)-Ie/aph(2′′)-Iaを形質転換し、二機能酵素発現株を樹立した形質転換体およびRN4220にpND50ベクターのみを形質転換した形質転換体を検定菌として、アルベカシン耐性克服活性を有する微生物培養液を選抜した。さらにin houseの天然物化合物ライブラリーからのスクリーニングも実施した。スクリーニングは以下の一次から三次までを行った。

一次スクリーニングとしてアルベカシン含有培地上で阻止円が確認された検体、二次スクリーニングとしてアルベカシン含有、非含有培地で選択性が確認できた検体、そして三次スクリーニングとして二機能酵素阻害活性が確認できた検体。その結果、強いアルベカシン耐性克服活性を示し再現性のあった5検体の培養液を選抜した。この5検体について再培養により活性物質生産が再現されることを確認した結果、海洋土壌由来糸状菌のFKJ-0069、FKJ-0121ならびに海洋土壌由来放線菌のKMA-0091、KMA-0092、KMA-0105のいずれの培養液も、アルベカシン耐性克服活性が再現された。糸状菌FKJ-0069およびFKJ-0121は同種の可能性があり、かつ予備的な精製実験において活性画分の挙動が一致したことから、活性物質は同一物質である可能性が高いことが示唆された。そのため糸状菌FKJ-0069の方を大量培養し、その培養物の活性物質を精製・単離した結果、シトリニンであると同定することができた。平成29年度はスクリーニングを行い、アルベカシン耐性克服活性の強い培養液からの活性物質を精製していく計画を実施した。さらに、in houseの天然物化合物ライブラリーからのスクリーニングも実施した。これまでにおよそ2,000検体の微生物培養液サンプルを用いて、スクリーニングを行い、アルベカシン耐性克服活性の強い5検体の培養液を選抜できた。海洋土壌由来糸状菌のFKJ-0069、FKJ-0121の培養検体ならびに海洋土壌由来放線菌のKMA-0091、KMA-0092、KMA-0105の培養検体を精製対象候補検体として選抜した。糸状菌FKJ-0069培養物から単離した活性物質はシトリニンと同定した。本化合物はすでに糸状菌の生産物として報告されているミトコンドリア呼吸鎖の複合体IIIを妨げることによって細胞呼吸を阻害する機能を有している。また、平成3031年度にはin vitroでアルベカシンを修飾して不活性化する酵素である二機能酵素に対する阻害活性試験を実施する予定である。阻害活性の測定には、二機能酵素で修飾され薄層クロマトグラフィーでその修飾能を判別できるアミノグリコシド抗生物質カナマイシンを用いる。二機能酵素阻害活性を測定するために、二機能酵素遺伝子のクローニングを行い、今年度はタンパク質発現ベクターの構築も達成した。2018年度は、糸状菌FKJ-0069株培養物より活性物質として同定されたcitrininについての活性評価を検証した。Citrininは1 μg/discの条件でアルベカシン含有検定プレートにおいて選択的に阻止円を形成した。しかしアルベカシンを不活性化する二機能酵素アッセイでは、アセチル化もリン酸化も阻害しなかった。したがって他の阻害活性メカニズムにより、アルベカシン耐性克服活性が示されていると考えられた。また、海洋土壌由来放線菌のKMA-0091、KMA-0092、KMA-0105の培養物にアルベカシン耐性克服活性が確認されたので、アルベカシン耐性克服活性物質の取得を試みた。その結果、KMA-0091、KMA-0092、KMA-0105のいずれの培養物においても、活性物質が精製途中で消失し単離には至らなかった。さらに昨年度同様に、連携研究者により調製・供給された約2,000検体の微生物培養液サンプルを用いてスクリーニングを行った。
短時間・激運動が骨格筋の糖代謝機能に及ぼす影響に関する生理・生化学的研究

従来、筋運動による糖代謝機能の向上は、いわゆる低強度・長時間運動により増加すると考えられ、マラソンの競技の競技成績向上のために行うグリコーゲンロ-ディング中の運動のほとんどが、低強度・長時間運動であった。しかし、試験管内の実験では、電気刺激による短時間の等尺性筋活動によっても骨格筋の糖代謝機能が長時間運動と同程度に増加することが知られており、高い強度の運動でも糖代謝機能が増加する可能性が示唆されていた。もし、試合直前にグリコーゲンロ-ディングのために、長時間におよぶ低強度運動ばかりではなく、より高い強度の運動を短い時間行うことにより筋の糖代謝能が充分高まることが理論的に明らかになれば、マラソン選手等も通常のトレーニングメニューを変えることなく試合前の練習を行うことができ、選手の負担も低減する。そこで本研究では、高強度・短時間運動が糖代謝機能に及ぼす影響を明らかにすることを目的に、ラットに短時間で疲労困憊に至る高強度・激運動を行わせ、それによる糖取り込み速度の増加の程度を、低強度・長時間運動と比較した。低強度・長時間運動は体重の2%の重りをつけて2時間の水泳運動とした。従来の研究により、この運動により糖の取り込み速度が安静時の5倍程度まで上昇した。一方、高強度・短時間運動は、体重の18%の重りをつけ、運動20秒・休息40秒のセットを8回行う水泳運動であった。この運動後の糖取り込み速度は低強度・長時間水泳運動後の値と等しくなった。この結果より、従来、研究の対象とされなかった高強度・短時間運動により、糖取り込み速度向上に低強度・長時間運動と同様な効果があることがあきらかになった。したがって、グリコーゲンロ-ディングのために行う運動についても低強度の運動に加えて高強度・短時間激運動も加えることが有効であることが示唆された。
メンタルトレーニングによる身体内外環境への気づきの統合

メンタルトレーニングないし瞑想的訓練が、ヒト成人の心理および身体生理状態、脳機能などに望ましい効果をもたらすことについては、心理学および脳神経科学の立場から多くの実証的知見が得られている。また近年では、マインドフルネスや瞑想への学術的および社会的注目も大きく高まっている。しかしながら、日本国内で伝統的に実践されている心身修養を対象とした実証的知見の蓄積は、いまだ少ない。ヨーガのような実践では、訓練を通して身体内部および外部環境に対する気づきや注意が統合、調和されることで、ネガティヴ情動の低減や主観的幸福感の増大といった、心理状態の望ましい方向への変容がもたらされる可能性がある。本研究では、日本におけるヨーガなどの実践を対象として、実践の継続による身体内外環境への気づきや注意、および心理状態の変容について、質問紙調査および自律神経活動計測を用いて量的に検証することを目的とした。平成30年度には、ヨーガ、瞑想の非実践者である大学生、およびヨーガの長期実践者1人を対象として、内受容感覚への気づきの鋭敏さの測定課題である心拍検出課題、一定時間の間の自身の呼吸回数を報告させる呼吸計数課題、およびマインドフルネス傾向についての質問紙を課した。その結果、予想とは逆に、ヨーガ熟達者の方が心拍および呼吸の自己報告値と計測値とのずれが大きかった。またマインドフルネス得点は、ヨーガ実践者の方が非実践者よりも高かった。実践者の自己報告から、日常における瞑想場面と異なるこれらの課題を持続的に遂行することが困難だった可能性が示唆された。また、メンタルトレーニングないし瞑想的実践に関する最新の研究成果を、日本マインドフルネス学会、北米神経科学学会を含む国内外の学会年次大会等で発表した。さらに、日本発達心理学会において、マインドフルネスの発達に関するシンポジウムを共同企画、実施した。平成30年度においては、マルチセンサー生理計測システムNeXus-4を用いて、心拍検出課題や呼吸計数課題といった実験課題のセッティングを確立するとともに、ヨーガ、瞑想の非実践者である大学生におけるこれらの課題の遂行成績に関する基礎的データを得ることができた。また、少なくとも1人のヨーガ長期実践者におけるこれらの課題遂行に関するデータも得ることができた。これらは、今後さらに参加者数を増やして研究を継続する基盤になると考えられる。以上から、研究はおおむね順調に進展していると判断される。今後は、平成30年度に得られたデータをもとに、ヨーガ実践者および非実践者における内受容感覚への気づきおよび心理状態に関するデータ取得をさらに継続する。また、注意に関する課題を含めて検討する、横断的研究に加えて縦断的研究も行う、ヨーガ以外の心身修養の実践者も対象とする、といった研究の進展を図っていく。また、得られた研究成果について、国内外の学会およびシンポジウム等における発表を行うとともに、国内外の学術誌への論文投稿を進める。さらに、一連の研究を円滑に進めるため、心身修養の実践者との信頼関係の構築と維持に引き続き務めていく。

また、注意に関する課題を含めて検討する、横断的研究に加えて縦断的研究も行う、ヨーガ以外の心身修養の実践者も対象とする、といった研究の進展を図っていく。また、得られた研究成果について、国内外の学会およびシンポジウム等における発表を行うとともに、国内外の学術誌への論文投稿を進める。さらに、一連の研究を円滑に進めるため、心身修養の実践者との信頼関係の構築と維持に引き続き務めていく。
2アドレス方式による移動端末制御方式の研究

本研究では、2アドレス方式により移動端末の制御を抜本的に変えた新しいモバイルネットワークを目標に、2アドレス方式による移動端末制御方式の確立、2つのアドレスを用いて移動端末に通信チャネルを設定するための技術、新モバイルネットワークとインターネットとの相互接続技術の開発を進め、以下の成果を得た。1.端末識別のための「ユニークID」とパケットを目的の端末に届けるアドレス「経路制御アドレス」を分けた"アドレス方式"を開発した。モバイルエッジルータ(MER)は新しい移動端末が現れていないかどうかを絶えず監視し、新しい移動端末を発見すると、そのユニークIDを取得し、経路制御アドレスと対にして、位置管理ノード(LMN)に登録するようにした。この方式によって、移動端末の位置とそこへの経路制御を可能にした。アドレスを階層的に付与することによって、高速なルーティングを可能にする方式を開発した。モバイルコアルータ(MCR)用ソフトウェアを試作し、動作を確認した。2.端末位置の発見方法を考案し、実装した。端末の移動に伴うパケット転送ルートの迅速な設定/切替え制御を実現した。モバイルエッジルータ(MER)用ソフトウェアを試作し、動作を確認した。3.複数の新モバイルネットワークをインターネヅトにより接続した実験システムを構築した。モバイル端末を無線LANリンクで接続した状態でアクセスポイントからアクセスポイントへと移動しても通信が滞りなく行えるかを検証した。実験システムを用いて、主に新モバイルネットワーク間での端末移動制御を検証した。4.インターネットと新モバイルネットワークとの通信を可能にするためにプロトコルの変換を行うゲートウェイを開発した。本研究の目的は、(1)2アドレス方式による移動端末制御方式の確立、(2)2つのアドレスを用いて移動端末に通信チャネルを設定するための技術、(3)新モバイルネットワークとインターネットとの相互接続技術の開発である。平成17年度は、上記の目的に沿って、初年度の研究を推進し、以下の実績を得た。(1)2アドレス方式による移動端末制御方式を開発した。a.新しいアドレス方式の開発端末識別のための「ユニークID」とパケット(情報の塊)を宅配便のように目的の端末に届けるアドレス「経路制御アドレス」を分けた"2アドレス方式"を開発した。b.端末の位置管理方式を開発した。c.階層的なアドレスによる高速経路制御方式を開発した。d.高速に経路制御を行うモバイルコアルータ(MCR)用ソフトウェアを試作し、動作を確認した。(2)2つのアドレスを用いて移動端末に通信経路を設定するための技術を開発した。a.端末位置の発見方法を考案し、実装した。b.端末の移動に伴うパケット転送ルートの迅速な設定/切替え制御を実現した。c.モバイルエッジルータ(MER)用ソフトウェアを試作し、動作を確認した。本研究では、2アドレス方式により移動端末の制御を抜本的に変えた新しいモバイルネットワークを目標に、2アドレス方式による移動端末制御方式の確立、2つのアドレスを用いて移動端末に通信チャネルを設定するための技術、新モバイルネットワークとインターネットとの相互接続技術の開発を進めた。本年度は、以下の成果を得た。1.新モバイルネットワーク間の移動制御方式の検証(1)実験システムの構築複数の新モバイルネットワークをインターネットにより接続した実験システムを構築した。(2)無線LANアクセスポイントをモバイルエッジルータの先に接続した実験モバイル端末を無線LANリンクで接続した状態でアクセスポイントからアクセスポイントへと移動しても通信が滞りなく行えるかを検証した。(3)移動制御の検証実験システムを用いて、新モバイルネットワーク間での端末移動制御を検証した。2.インターネットと通信するためのゲートウェイの開発(1)プロトコル変換方式の開発

インターネットと新モバイルネットワークとの通信を可能にするためにプロトコルの変換を行うゲートウェイ(GW)を開発した。GWはアドレス情報の変換、ルーティング情報の変換を行うソフトウェアから構成し、サーバ上で動作させた。(2)相互接続性の検証開発したゲートウェイを実験システムに適用して相互接続性を検証した。
２型糖尿病発症間もない患者に対する看護職派遣による出張型患者指導モデルの開発

この研究は看護職を職場に派遣する出張型患者指導モデルを開発することを目的とした.生活スタイル是正のためのパンフレット作製し,看護職を含めた医療職が職場に出張し,2つのプログラムによる介入をそれぞれ1年間行った.従来プログラムを男性7名に実施し,毎月面接を行う強化プログラムを男性7名に実施した.従来プログラムでは3名の体重が減少したが,HbA1cは改善しなかった.強化プログラムではHbA1cが低下した者4名,体重減少した者4名であった.しかし統計的な有意な減少でなかった.この研究により,継続した患者支援の必要性を確認できたが,効果的な教育プログラムにするため多くの課題は残った.本研究では、病院の看護職が中心となって職場に出張し、2型糖尿病患者に対して生活スタイル是正プログラムによる介入を行う「出張型患者指導モデル」を開発することである。このモデルの開発は、新しい医療体制の構築を目指すもので意義があると考える。介入プログラムの特徴は、病院の専門職チーム(看護師・医師・管理栄養士)による指導と、継続した生活振り返り面接を組み入れている点である。24年度は、介入プログラム内容を検討したうえ、1年間の介入プログラムを2企業において7名に実施し、脱落者もなく終了することができた。最終日にはプログラム全体の評価表を手渡し実施できた。開始前と比べて7名中4名に体重の減少が見られたが、のこり3名は、最終体重と比べると体重の減少がみられなった。また介入中に内服薬の変更がありHbA1cおよび体重に影響したと思われる。体重が減少しなかった理由について、客観的評価、面接記録について分析を行い、報告の準備を行っている。次に、体重が減少した事例についても、面接記録や客観的評価を行うつもりである。また、プログラム全体の評価より、介入プログラムのさらなる修正を行い、次年度に向けたパンフレット修正、個人指導の回数、個別指導方法の改善につなげたいと考えている。また対照群に対して、初回、集団指導+個別指導1回を実施できた。その後、3か月ごとに身体計測、採血、アンケート調査を実施中である。今年度の10月頃をめどに、対照群への評価が終了予定である。職場における2型糖尿病患者の生活習慣を改善するため、病院の医療チームを職場に派遣する介入研究を行った。この教育プログラムには医師・看護師・管理栄養士が講義を行い、その後定期的なサポートを1年間継続する。介入研究を許可された県内2企業において研究参加者を募集した。募集基準は2型糖尿病のため治療中の患者とした。プログラム内容は、初回に多職種(医師・栄養士・看護師)による講義と、看護師・栄養士を職場に派遣にして短時間の面接によるサポートを実施した。参加者全員に歩数計、講義内容をまとめた冊子、食品交換表を配布した。面接では参加者が食生活・活動について具体的な行動目標を設定し、実施状況を振り返った。プログラムの開始前、その後3か月ごとに採血(HbA1c)、身体計測(体重・腹囲・体脂肪率)、質問紙調査(運動習慣・食習慣)を縦断的に実施した。本研究は当病院の倫理審査委員会で承認を得ており、参加者には文書による同意を得た。参加者は未治療者1名を含む男性7名で平均年齢53.6歳であった。介入前後の比較では、平均HbA1cは0.3%低下し、平均体重は3.5kg減少する傾向を示したが、どちらも有意ではなかった。介入後のHbA1cが減少した者は4名、体重が減少した者は4名、両方の減少がみられた者は3名であった。3名に共通する特徴として、必要な生活習慣に関して目標設定ができたこと、その目標を自分で高めることができたことであった。一方強化介入にも関わらず、3名はHbA1cおよび体重が減少しなかった。3名に共通する生活習慣として、飲酒習慣があがった。飲酒に対する指導方法を検討していく必要が示唆された。本年度は、学会参加と文献検討により十分検討を重ね、血糖コントロールに必要な基本的情報を精選した生活スタイル是正のためのパンフレットを作製した。さらに介入の評価方法の検討を重ね、評価項目として身体計測と血液検査、行動変容、運動習慣、食習慣の指標を用いることとなった。次に介入開始にあたっての、企業選定および患者選定や倫理審査委員会申請書類の準備を行うことができた。さらに参加希望のあった対象者に、看護師・医師・管理栄養士のチームによる介入プログラムの実施を開始した。

介入前に評価を行ったのち、介入プログラムを開始した。介入プログラムの内容は、講義+パンフレットを用いた指導+1年間の継続した個人指導とした。現在は約3か月が経過したが、脱落者が出ていない状況である。しかし効果判定指標である血糖コントロールの改善を維持できない参加者も見られるため、段階的に自己血糖測定による指導を検討中である。また血糖値が改善された事例および血糖値が改善が難しい事例の検討を行っている。本研究は,病院の看護師が職場に訪問し,発症間もない2型糖尿病患者に生活習慣是正のプログラムによる介入を行う「出張型患者指導モデル」を開発することである.この研究により糖尿病の悪化予防につながることが期待できる.H26年度は糖尿病患者への2つの介入研究の結果をもとに,より効果的な指導モデルを検討した.1つ目の介入研究である,強化介入群の研究発表を行った.強化介入群は血糖値および体重減少がみられたのは,7名中3名であった.医療者からの正しい知識を提供し,定期的な検査により,血液・体重の改善につながる対象者の階層があることが示唆された.一方,改善しなかった事例の分析より,健康問題を的確に把握することやストレスマネジメント技法,指導方法,かかりつけ医との連携など課題が残された.(第57回日本糖尿病学会年次学術集会で発表).2つめの介入研究である通常介入群の研究が終了した.知識の提供と定期的な血液検査により,血糖値および体重の改善がみられた事例が2名みられた.通常介入にもかかわらず,血糖値の低下および体重減少がみられた理由として,これまで個人的な指導を受けたことがなかった事例であったこと,定期的な身体計測や血液検査により自己の生活の振り返りができたことが示唆された.(第19回日本糖尿病教育・看護学会学術集会で発表した).臨床看護学今年度は介入プログラムに従って、栄養士・看護師を職場に派遣して個人指導を7名行うことができた。対照群に対する介入・調査をすすめている段階である。参加者との会話から、セルフモニタリングのための食事記録などが負担になっていると判断したため、自己血糖測定を導入できなかった。対照群に対する介入研究の途中である。異なる企業の対象者の勤務に合わせての訪問は日程調整が難しく、計画通りの検体収集を行うことができず予定よりも計画について遅延が生じた。今年度はまず専門職の意見を集約し情報を厳選したパンフレットを作成することができた。次に対象者は若干名であるが、介入研究をスタートすることができ、現在3か月間の生活指導を継続できている。一方対照群に対する介入はこれからであり、参加者を現在募集中である。また当初の選定基準「発症間もない患者」に該当する参加者が集まらず、対象者の選定基準をやや拡大し研究を開始することとなったことから、判断はおおむね順調とした。介入群の1年プログラムは終了したため、発表に向けた事例ごとのデータ整理・分析を行ったのち、国内発表を予定している。対照群の参加者に対して、介入群と異なる個別指導を除くプログラムを(一斉講義1回とパンフレットを配布、希望者に万歩計配布)を提供し、3か月ごとの評価を行っている途中である。
有限群の離散的幾何および組合せ構造の研究

アソシエーションスキームは離散的な組合せ幾何であるが、集合X上可移な置換群のX×X上のorbitsはアソシエーションスキームの公理を満たす。本研究では、有限群に関連する離散的幾何としてアソシエーションスキームの研究を行った。花木研究分担者と共同研究で、オーダー28までのアソシエーションスキームの同型類の分類を行った。分類にはコンピュータを使用し、アソシエーションスキームを構成するにはC-言語によるプログラムを使用し、得られたアソシエーションスキームの同型判定はプログラミングバッケージGAPによるプログラムを作成して行った。結果として得られたアソシエーションスキームの多くは可移な置換群から得られるものであるといって良い。例外も少なからずあるが、そのほとんどがX×X上のorbitの個数が少ないような場合にまとまって現れていて、種類としてみれば小数といえる。regularな置換群のなすアソシエーションスキームは置換表現にすぎず、これらはthinなアソシエーションスキームとよばれている。しかし、その次の同型類と思われるquasi-thinとよばれるクラスに群からは得られない例が一つ見つかった。このような例などは今後の研究課題として考えられる。アソシエーションスキームの同型計算プログラムの応用の研究を行なった。群の定義するアソシエーションスキームの場合、自分自身への同型写像は群の正規化群を含む。正規化群の計算は次数の小さな場合でも非常に時間がかかる場合が少なからずある。同型計算を利用して、正規化群のバックトラック法の探索範囲を減らし、このような場合でも数秒以内で計算を行なえるようになった。また、このプログラムには代数的手法を用いていて、X×X上のorbit数が多い場合に特に効果があることがわかった。この点については、現在、理論的な検証を行なっている。アソシエーションスキームの頂点数28までの同型類の決定を行った。アソシエーションスキームは代数構造を無視すれば、1つ1つの隣接行列は正則グラフになっている。それらを1つにして考えればラベル付きグラフであるが、グラフの構造のみでは非常に多くの個数が存在して計算できない。したがって、代数構造をどの様に使って計算機にかけるかが問題となる。これまでも、置換群の幾何構造の1つとして分類を行ってきたが、今回、代数構造の計算方法を改良して、20点より28点までを計算できる様になった。また、primitiveな場合の応用として、頂点数を割切らない大きさのblock構造が発生した時点で次の場合の計算に進むという処理も行うようにした。同型判定のプログラムは置換群の正規化群の計算に応用が可能であったが、incidence relationの個数の多い場合、特にregularな置換群の作るアソシエーションスキームでは、自分自身への同型写像すべてを計算するのにincidence relation個数の階乗の計算量が必要であったため、16点程度でも非常に時間が掛かった。これも群計算アルゴリズムを改良して、数秒で計算できる様になった。改良した方法は、regularな置換群では自己同型群を計算する方法になっている。同型判定のプログラムは数式処理ソフトウェアGAPを使用している。アソシエーションスキーム構成のアルゴリズムの開発にもGAPを用いた。その他、環の双対性、テータ・ワイル和、多項式の零点の計算法などの研究も行った。

分類にはコンピュータを使用し、アソシエーションスキームを構成するにはC-言語によるプログラムを使用し、得られたアソシエーションスキームの同型判定はプログラミングパッケージGAPによるプログラムを作成して行った。結果として得られたアソシエーションスキームの多くは可移な置換群から得られるものであるといって良い。例外も少なからずあるが、そのほとんどがX×X上のorbitの個数が少ないような場合にまとまって現れていて、種類としてみれば小数といえる。regularな置換群のなすアソシエーションスキームは置換表現にすぎず、これらはthinなアソシエーションスキームとよばれている。しかし、その次の同型類と思われるquasi-thihとよばれるクラスに群からは得られない例が一つ見つかった。このような例などは今後の研究課題として考えられる。アソシエーションスキームの同型計算プログラムの応用の研究を行なった。群の定義するアソシエーションスキームの場合、自分自身への同型写像は群の正規化群を含む。正規化群の計算は次数の小さな場合でも非常に時間がかかる場合が少なからずある。同型計算を利用して、正規化群のバックトラック法の探索範囲を減らし、このような場合でも数秒以内で計算を行なえるようになった。また、このプログラムには代数的手法を用いていて、X×X上のorbit数が多い場合に特に効果があることがわかった。この点については、現在、理論的な検証を行なっている。
施用窒素形態の比率の最適化に向けたイネ根における窒素吸収の生理学的機作の解明

施用窒素形態としてアンモニア態窒素と硝酸態窒素の比率を変化させた場合のイネ根からの窒素吸収,地上部への輸送および地上部での利用の動態ならびに作用機作を根内硝酸還元およびアンモニア同化に関連する窒素代謝および葉における光合成特性に関連させて解析した.全乾物重および窒素吸収速度は無機態窒素の施用比率をアンモニア態窒素40%,硝酸態窒素60%とした条件の時に最大となった.異なる無機態窒素施用条件における生態型間の比較を行ったところ,いずれの生態型においても硝酸態窒素施用条件でアンモニア態窒素施用条件より乾物生産,根長,および根の表面積で高い値を示した.本研究初年度において,農業生物資源研究所コアコレクション69品種を用いて異なる無機態窒素(アンモニア態窒素と硝酸態窒素)条件で栽培した場合の乾物生産を調査して特徴的な4品種(DAVAO1,ARC,TUPA,VANDARAN)を抽出できた.今年度は,これら4品種を用いて,異なる無機態窒素を施用した場合の根圏温度の影響について検討するために,水耕栽培の培養液温度として20°C,27°Cおよび33°Cの3条件を設け,乾物重,蒸散速度,総根長および根の太さについて調査した.乾物重は無機態窒素条件によって温度反応が異なった.すなわち,硝酸態窒素区では温度条件が高くなるとともに乾物中の増加が認められた.これに対してアンモニア態窒素区では水温が27°Cにおいて乾物重が最も高い値を示した.また,各品種の乾物重は各温度条件で硝酸態窒素区においてアンモニア態窒素区よりも高くなった.総根長は,アンモニア態窒素区および硝酸態窒素区ともに温度条件が高くなるとともに長くなった.また,各温度条件において硝酸態窒素区がアンモニア態窒素区よりも長い総根長を示した.総根長を根の太さ別にその割合について検討すると,硝酸態窒素区では細い根の割合が多かった.以上のことから硝酸態窒素条件において各温度において認められたアンモニア態窒素区を上回る乾物生産は,根をより長くすることで根の表面積を拡大し,養水分吸収体制を有利にしていることが示唆された.施用窒素形態としてアンモニア態窒素と硝酸態窒素の比率を変化させた場合のイネ根からの窒素吸収,地上部への輸送および地上部での利用の動態ならびに作用機作を根内硝酸還元およびアンモニア同化に関連する窒素代謝および葉における光合成特性に関連させて解析した.全乾物重および窒素吸収速度は無機態窒素の施用比率をアンモニア態窒素40%,硝酸態窒素60%とした条件の時に最大となった.異なる無機態窒素施用条件における生態型間の比較を行ったところ,いずれの生態型においても硝酸態窒素施用条件でアンモニア態窒素施用条件より乾物生産,根長,および根の表面積で高い値を示した.施用窒素形態としてアンモニア態窒素と硝酸態窒素の比率を変化させた場合のイネ根からの窒素吸収および乾物生産特性について検討するために,農業資源生物研究所(NIAS)コアコレクション69系統を用いて,施用無機窒素形態とアンモニア態(NH4+-N区)のみとした条件と硝酸態(NO3--N区)のみとした条件で水耕栽培し,移植後14日目に乾物生産および窒素吸収能力について調査した.NH4+-N区およびNO3--N区における全乾物重の平均値に基づいて,4つのグループ,すなわち,全乾物重を供試系統の平均値よりも1NH4+-N区およびNO3--N区で高い無機態窒素感受性の系統,2NH4+-N区で低くNO3--N区で高い硝酸態窒素嗜好性の系統,3NH4+-N区およびNO3--N区で無機態窒素非感受性の系統,4NH4+-N区で高くNO3--N区で低いアンモニア態窒素嗜好性の系統に分類した.その結果,1に5系統,2に20系統,3に19系統,4に25系統が分類された.分類した各々のグループで,2では,とくにDavo1とDahongguにおいてその傾向が顕著であった.3では,ARC11094のNH4+-N区における全乾物重が2のDavo1とDahongguと同程度であったにも関わらず,NO3--N区では供試系統中最も低い値を示した.アンモニア嗜好性が高い4では,Hakphaynhayにおいてその傾向が最も顕著であった.無機態窒素を積極的に吸収する1に分類された5系統はいずれも,やや硝酸嗜好性が強いもしくはアンモニア嗜好性が強い傾向を示した.また,NIASコアコレクションの内,NipponbareとKasalathを用いて,無機態窒素の施用割合を7段階に分けて調査した結果,NH4+-N:NO3--Nが4:6の時に乾物生産および窒素吸収が最大となった.水稲栽培において,水利用の高度化を図る場合,根圏が酸化的環境に曝される期間が長く,硝酸態窒素の吸収能力が生育に影響すると予想される.そこで本研究では,農業生物資源研究所世界のイネコアコレクション(NIAS-WRC)69品種を用い,アンモニア態窒素と硝酸態窒素を単独施用で栽培した場合の乾物生産および根の諸形質に対する生態型・品種間での比較を行った.全乾物重はいずれの生態型も硝酸区においてアンモニア区よりも有意に高い,もしくは高い傾向にあり,T/R比は硝酸区において有意に低くなった.総根長,根表面積および根体積は,硝酸区において有意に高い値を示した.このことから,硝酸態窒素施用条件において根の成長は促進されることが示唆された.