hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
北方林における気候変動への適応：生態系レジリエンスの保全をめざした生態系管理

本課題を構成する3つのテーマ別に概要を記す。1.倒壊しにくい人工林配置(レジスタンスの解明)2016年8月下旬に北海道に上陸した連続台風により発生した風倒について、気象・地形・林況のパラメータ・データセットを用意し機械学習法の1種、勾配ブースティング法を用いて風倒リスクモデルを構築した。風倒リスクモデルを活用して、風倒リスクを低減する人工林配置計画(シナリオ)を作成し、その評価を行った。2.再生を促す森林管理(レジリエンスの解明)台風かく乱後における森林施業の違いによるリターと土壌に含まれる炭素蓄積量の変化について、現地で採取した試料分析の結果を用いた解析を行い、テーマ3で用いるプロセスモデルを運用するためのパラメタリゼーションを進めた。また、風倒および倒木処理後の長期的森林動態を解明するため、【1954年(洞爺丸)台風】北海道東大雪、【1959年(伊勢湾)台風】北八ヶ岳亜高山帯、【1981年台風】調査地(東京大学北海道演習林43林班)。3.生態系の保全を目指した森林管理(レジスタンスとレジリエンスの最適組み合わせの解明)文献調査の結果、レジスタンスとレジリエンスを一貫して扱う評価がトレンドであることが明らかになり、Nimo et al. (2015)を参考に、情報整理を進めることとした。データ蓄積がある北海道別寒辺牛流域を対象として、風倒後の施業(風倒後残置、風倒後搬出、風倒後搬出+植林(国有林ではカラマツ、道有林ではトドマツを植林)のトライアルシミュレーションを行った。また台風の実測の風倒を初期値として、resistance-resilienceマトリクス試算用のシミュレーションを行い、今後のシミュレーション設定、シナリオ設計のための基礎情報を作成した。各テーマで実質的な進捗があり、互いの連携がより明確になってきた。本課題を構成する3つのテーマ別に推進方策を記す。1.倒壊しにくい人工林配置(レジスタンスの解明)昨年度までに構築した風倒リスクモデルの改良を進める。人工林配置のシナリオには3種類(再配置、自然林化、短伐期化)設けて、人工林と自然林における倒壊材積と残存材積による評価を行う。2.再生を促す森林管理(レジリエンスの解明)【現在気候でのサイトスケール・モニタリング】風倒後の多様な森林管理が再生してくる植物群落の種組成やバイオマスに与える15年目の影響を、シカ食害の影響を考慮して総合的に評価する。【現在気候下での景観スケール・モニタリング】過去の空中写真から生成されるオルソモザイク画像、植生被覆分類、デジタル林冠高モデル(DCHM)の精度評価を行うとともに、精度改善のための画像処理方法を検討する。【気候変動下での景観スケール・ミュレーション】森林景観モデルLANDIS-IIを用いて、気候変動下で、ハザード後にできる人工林の材積保全に最適な適応策(倒木搬出、植林)について、検討する。3.生態系の保全を目指した森林管理(レジスタンスとレジリエンスの最適組み合わせの解明)テーマ1で作成したシナリオの一部に対する風倒リスクモデルの適用、つづいて、テーマ2で構築した生じた風倒地に対する風倒後森林管理シナリオの応用、を通して、気候変動下で、バイオマス、炭素蓄積、種の多様度の保全に最適な、ハザード前後にできる適応策を考察する。テーマ1: 2016年台風による風倒多発地域を抽出し、風倒地ポリゴンを作成する為の手法を検討した。Doveや、WorldViewシリーズが有効であった。一方、風倒地のモデル化に必要な機械学習法の1種、勾配ブースティング法の実行環境を整備した。諸説ある機械学習モデルの性能評価手法について、複数の異なる手法・評価基準に基づく性能評価を一括して行える関数を作成した。また、作成したモデルの解釈に重要となるパーシャルプロットを生成する関数の改良に取り組み、より情報量の多いグラフを高速に生成することが可能となった。テーマ2:【1954年台風】北海道内2地域(支笏-苫小牧・十勝-大雪)で風倒後の管理施業の異なる3処理区を設け、毎木調査および土壌調査を行い、種組成・炭素蓄積量を算定した。また、東大北海道演習林における森林被害に関する情報収集(文献・過去の施業計画図・空中写真等)し、GIS化を進めた。【1981年台風】東大北海道演習林43林班、風倒木の搬出と更新補助作業が行われた林分について、1過去の空中写真の収集と整備:風害前・風害直後・風害後、2オルソモザイク画像の生成、3デジタル林冠高モデルの生成(2015年)と幹材積・炭素貯留量の算出、を行った。【1959年台風】中部山岳において風倒および風倒木搬出が森林の炭素蓄積与える影響についての調査結果を整理・解析した。テーマ3:生態系レジリエンスの保全をめざした生態系管理:風倒後の植生動態を計算するLANDIS-IIモデルのパラメータチューニングを行った。北海道別寒辺牛川流域をケーススタディとし,本地域で代表的な樹種について形質情報を収集し、北海道の樹種・地位別蓄積樹高管理表に合わせてモデル較正を行い、森林簿の蓄積で妥当性を評価した。また、風倒かく乱とその後の植生回復過程の実装方法を検討した。テーマ1では、期待していた空中写真が撮影されておらず、風倒地抽出のために、別なリソースを探す必要があった。このため、やや進捗が遅れている。テーマ2では、天候に恵まれ、ほぼ予定通りの野外調査を遂行できた。

一部、空中写真解析について検討の余地がある。テーマ3では、米国版の予測モデルを日本版に改良するための基本作業をほぼ順調に進めることができた。本課題を構成する3つのテーマ別に概要を記す。1.倒壊しにくい人工林配置(レジスタンスの解明)2016年8月下旬に北海道に上陸した連続台風により発生した風倒について、気象・地形・林況のパラメータ・データセットを用意し機械学習法の1種、勾配ブースティング法を用いて風倒リスクモデルを構築した。風倒リスクモデルを活用して、風倒リスクを低減する人工林配置計画(シナリオ)を作成し、その評価を行った。2.再生を促す森林管理(レジリエンスの解明)台風かく乱後における森林施業の違いによるリターと土壌に含まれる炭素蓄積量の変化について、現地で採取した試料分析の結果を用いた解析を行い、テーマ3で用いるプロセスモデルを運用するためのパラメタリゼーションを進めた。また、風倒および倒木処理後の長期的森林動態を解明するため、【1954年(洞爺丸)台風】北海道東大雪、【1959年(伊勢湾)台風】北八ヶ岳亜高山帯、【1981年台風】調査地(東京大学北海道演習林43林班)。3.生態系の保全を目指した森林管理(レジスタンスとレジリエンスの最適組み合わせの解明)文献調査の結果、レジスタンスとレジリエンスを一貫して扱う評価がトレンドであることが明らかになり、Nimo et al. (2015)を参考に、情報整理を進めることとした。データ蓄積がある北海道別寒辺牛流域を対象として、風倒後の施業(風倒後残置、風倒後搬出、風倒後搬出+植林(国有林ではカラマツ、道有林ではトドマツを植林)のトライアルシミュレーションを行った。また台風の実測の風倒を初期値として、resistance-resilienceマトリクス試算用のシミュレーションを行い、今後のシミュレーション設定、シナリオ設計のための基礎情報を作成した。各テーマで実質的な進捗があり、互いの連携がより明確になってきた。テーマ1:7月までに風倒地の抽出、ならびに、その他の環境情報の整備を完了し、8月以降に風倒リスクモデルの構築を行う。テーマ2:引き続き現地調査を継続し(反復を増やす)、結果の信頼性を高める。過去の空中写真解析の技術開発を進める。すでに出ている結果については、論文化を進める。テーマ3:風倒かく乱後の多様な管理オプションに応じた植生遷移を長期予測できるモデルの開発に取り組む。本課題を構成する3つのテーマ別に推進方策を記す。1.倒壊しにくい人工林配置(レジスタンスの解明)昨年度までに構築した風倒リスクモデルの改良を進める。人工林配置のシナリオには3種類(再配置、自然林化、短伐期化)設けて、人工林と自然林における倒壊材積と残存材積による評価を行う。2.再生を促す森林管理(レジリエンスの解明)【現在気候でのサイトスケール・モニタリング】風倒後の多様な森林管理が再生してくる植物群落の種組成やバイオマスに与える15年目の影響を、シカ食害の影響を考慮して総合的に評価する。【現在気候下での景観スケール・モニタリング】
B-ファクトリーで使用する先進的測定器の建設

(1)KEK・Bファクトリーの有限角ビーム衝突による衝突点設計に対応するシリコン・バ-テックス検出器(SVD)を設計を完了し建設を進めている。SVDは複数の両面シリコン・ストリップ検出器(DSSD)と増幅器LSIを搭載する両端の読み出し部分からなるサブ・レ-ヤ-2枚をスーパーレ-ヤ-とし、各8枚の内層及び外層スーパーレ-ヤ-を円筒状に組み上げた構造である。(2)広ピッチのnストリップ構造を持つDSSDプロトタイプについて予定の電荷収集効率と位置分解能を得た。この結果に基づき、新設計の外層及び内層スーパーレ-ヤ-用DSSDの製造を開始した。(3)平成7年度までに開発されたプレアンプVLSI(SMAASHチップ)5個をACFバンプ・ボンディングによって両面シリコン基板(LSIボード)上にマルチ・チップ実装し、これにプロトタイプDSSDを接続しプロトタイプ・データ・スキャナーでデータを読み出すシステム試験を行った。その結果読み出し機能は正常に作動しているが、プレアンプのリセットに起因する出力オフセットが大きく、またSMAASHチップ内のディジタル回路とLSIボード上のアナログ信号の干渉が見られた。オフセットの原因はLSIボード上のグランド及び電源ラインの抵抗値が高すぎるっためと考えられるので、これらのラインを5ミクロン厚の金レ-ヤ-で強化する変更を行う。ディジタル-アナログ干渉については、SMAASHチップとLSIボードにより完全なアルミシールド・レ-ヤ-を追加することにより低減することが出来る。これらの対策を取ったSMAASHチップとLSIボードでの試験は平成9年4-6月を目標として進めている。(4)SMAASHチップの放射線耐性を測定した。通常の使用に耐える限度は概ね同種のCMOS回路の標準値(約40krad)である。放射線耐性を高める方法として、(a)ラビッド・サーマル・ナイトライゼーション(RTN)酸化膜による改良、(b)微細(0.8-0.6ミクロン・プロセス)低温プロセスによるチップ製造(以上国内)、(c)国外の耐放射線プロセス(DMILLプロセス等)によるチップ製造の試験・検討を進めている。(5)SVDデータ収集用モジュール(ADC及びCPUを搭載するデータ・スキャナー、VMEスレープ・メモリー・モジュール、DMAマスター・モジュールなど)の組み合わせ試験を行い、最終設計及び量産の準備を進めている。(6)クラコフINPにおいてXlinkチップを搭載するSVDトリガー・ボードのプロトタイプを製作し、基本動作の確認を行った。今後(平成9-10年度)若干の機能の追加を行い量産を行う。(7)サプ・レ-ヤ-の半自動製作治具(位置調製とバンプ・ボンディング)とスーパーレ-ヤ-の製作治具の製作を完了し、ダミ-・シリコン部品によるスーパーレ-ヤ-の製作手順と製作精度の確認を行っている。実機スーパーレ-ヤ-の製作は1997年6月より開始する予定である。(8)詳細な検出器シュミレーション、粒子トラック再構成プログラムなどSVD用ソフトウエアーの準備を進めている。クラコフINPにおいてSVDアライメント・プログラムの開発を進めている。またビームバックグランド・シュミレーション・プログラムを用いてSVDへの放射線ド-ズ量の最適化を進めている。速いリング・イメージチェレンコフ検出器(F-RICH)の開発(1)新しいタイプのポジション・センシティブな光検出器として、ハイブリッド・フォト・ダイオード(HPD)の開発を進めた。HPDは真空中でフォト・カソードとピクセル化されたシリコン検出器を組み合わせた検出器であって可視光領域でも高い検出効率を持つ。(2)HPDと組み合わせて使用する目的で屈折率が小さく透明度が高く、吸水性が無く取り扱いがシリカ・アエロジェルを開発した。(3)上記HPDにチェレンコフ光放射物質として(2)のシリカ・アエロジェルを組み合わせたビーム試験を準備中である。

通常の使用に耐える限度は概ね同種のCMOS回路の標準値(約40krad)である。放射線耐性を高める方法として、(a)ラビッド・サーマル・ナイトライゼーション(RTN)酸化膜による改良、(b)微細(0.8-0.6ミクロン・プロセス)低温プロセスによるチップ製造(以上国内)、(c)国外の耐放射線プロセス(DMILLプロセス等)によるチップ製造の試験・検討を進めている。(5)SVDデータ収集用モジュール(ADC及びCPUを搭載するデータ・スキャナー、VMEスレープ・メモリー・モジュール、DMAマスター・モジュールなど)の組み合わせ試験を行い、最終設計及び量産の準備を進めている。(6)クラコフINPにおいてXlinkチップを搭載するSVDトリガー・ボードのプロトタイプを製作し、基本動作の確認を行った。今後(平成9-10年度)若干の機能の追加を行い量産を行う。(7)サプ・レ-ヤ-の半自動製作治具(位置調製とバンプ・ボンディング)とスーパーレ-ヤ-の製作治具の製作を完了し、ダミ-・シリコン部品によるスーパーレ-ヤ-の製作手順と製作精度の確認を行っている。実機スーパーレ-ヤ-の製作は1997年6月より開始する予定である。(8)詳細な検出器シュミレーション、粒子トラック再構成プログラムなどSVD用ソフトウエアーの準備を進めている。クラコフINPにおいてSVDアライメント・プログラムの開発を進めている。またビームバックグランド・シュミレーション・プログラムを用いてSVDへの放射線ド-ズ量の最適化を進めている。速いリング・イメージチェレンコフ検出器(F-RICH)の開発(1)新しいタイプのポジション・センシティブな光検出器として、ハイブリッド・フォト・ダイオード(HPD)の開発を進めた。HPDは真空中でフォト・カソードとピクセル化されたシリコン検出器を組み合わせた検出器であって可視光領域でも高い検出効率を持つ。(2)HPDと組み合わせて使用する目的で屈折率が小さく透明度が高く、吸水性が無く取り扱いがシリカ・アエロジェルを開発した。(3)上記HPDにチェレンコフ光放射物質として(2)のシリカ・アエロジェルを組み合わせたビーム試験を準備中である。(1)Bファクトリー・ビーム衝突点の新設計に対応するSVDの詳細設計を進めている。(2)新設計で採用する広ピッチのnストリップ構造の最適化の試験を行った。サンプル検出器について赤外光及び粒子ビームによる検出効率などを測定した。この結果に基づき、実機DSSDのプロトタイプ2種を現在製造中である。(3)プレアンプVLSIの昨年度プロトタイプは実用段階に到達していることを確認した。平成7年度プロトタイプでは設計値までの雑音低減を目指し、現在測定を開始するところである。平成6年度プロトタイプについて通常予想される程度(数10krad)の放射線耐性を確認した。平成8年度より放射線耐性の向上に取り組む。(4)上記プレアンプVLSIとデータ収集エレクトロニクスとの結合試験を開始した。
ＢＥＬＬＥ実験における軽ハドロンに崩壊するΥ（１Ｓ、２Ｓ）の研究

研究費は、主に、Upsilon(1S)とUpsilon(2S)の崩壊解析結果を、国際会議で公表するために使用する。また、論文の公表のためにも使用する。
脂肪組織マクロファージとインスリン感受性の関与についての研究

肥満脂肪組織には炎症性のM1マクロファージが著明に増加し、抗炎症性のM2マクロファージの比率が低下することでインスリン感受性が低下し、代謝疾患の発症を促進する。本研究によって我々は、PPARγ活性化作用を有するアンギオテンシンII受容体拮抗薬、テルミサルタンがマウス脂肪組織のM1/M2マクロファージの極性を変えることによりインスリン感受性を改善することを報告した(Endocrinology 152 : 1789-1799, 2011)。また肥満脂肪組織の低酸素状態がM1マクロファージの誘導に重要であることを見出した。本研究の目的は、肥満に伴う内臓脂肪組織の低酸素環境が、インスリン抵抗性の原因となるM1マクロファージの分化誘導に与える影響を明らかにすることである。本年度の検討において、我々はPPARγ活性化作用を有するアンギオテンシンII受容体拮抗薬、テルミサルタンが肥満脂肪組織のマクロファージを炎症性のM1から抗炎症性のM2有意に変化させることを見出し報告した(Fujisaka et al. Endocrinology.2011 Mar 22.[Epub ahead of print])。さらに、C57BL/6Jマウスを高脂肪食投与により肥満にすると、脂肪組織中のマクロファージを含む分画に低酸素関連の遺伝子発現レベルが上昇し、低酸素のマーカー分子であるピモニダゾールの取り込みが増加することを見出した。これらのことから肥満内臓脂肪組織は低酸素状態になっていることが明らかとなった。一方、内臓脂肪組織に浸潤する炎症性のM1マクロファージと抗炎症性のM2マクロファージをフローサイトメトリーで解析すると、M1マクロファージの方でピモニダゾールの取り込みが増強しており、低酸素関連の遺伝子発現レベルも上昇していた。すなわち、肥満内臓脂肪組織の低酸素環境がM1マクロファージの分化誘導に関与している可能性が示唆された。マウス骨髄由来単球を24時間低酸素環境(1%O2)下で培養すると、CD11cやIL-1β、IL-6などいくつかのM1マーカーが増加した。これらのことから、肥満により内臓脂肪組織が低酸素環境となり、M1ATMの分化誘導に関与している可能性が示唆された。現在は転写因子レベルでの制御機構を検討中である。本研究により、「低酸素」という新たなM1マクロファージの分化誘導因子が明らかとなる可能性がある。肥満内臓脂肪組織におけるマクロファージの制御機構が明らかになることは、メタボリック症候群の新たな治療戦略となり得る、極めて意義深いものであると考えている。肥満に伴うインスリン抵抗性の発症には脂肪組織に浸潤するマクロファージが深く関与する。このマクロファージには、インスリン抵抗性を誘導する炎症性のM1マクロファージと、抗炎症性のM2マクロファージの少なくとも2種類が存在する。前者は糖代謝にとって悪玉、後者は善玉と認識されている。本研究の目的は、この脂肪組織M1/M2マクロファージについて、これまでに知られていない制御機構を明らかにすることである。昨年度から継続して行った検討で我々は、PPARg活性化作用を有するアンギオテンシンII受容体拮抗薬、テルミサルタンが脂肪組織のM1/M2マクロファージの極性を変えることによりインスリン抵抗性を改善することを見出し報告した(Endocrinology152:17891799,2011)。さらに我々は、肥満によって内臓脂肪組織は低酸素状態となっており、そこに爆発的に増加するM1マクロファージは低酸素プローブの取り込みが強く、低酸素で最も強く誘導される転写因子(Hypoxia inducinble factor)HIF1α下流遺伝子の発現がM2マクロファージより亢進していることを確認した。さらに、フローサイトメトリーを用いた検討で、低酸素プローブの取り込みの強い脂肪組織マクロファージは、TNF-aやIL-6、IL-bなど炎症性サイトカインをより多く発現しており、さらにマウス骨髄由来マクロファージや脂肪組織のStromal vascular fractionを低酸素環境(1%O2)で培養すると、CD11c、IL-6、.IL-bなどのM1マクロファージのマーカー遺伝子発現が上昇することを確認した。肥満内臓脂肪組織の低酸素状態が、より炎症性のM1マクロファージ誘導に関与すると結論し、現在論文投稿準備中である。「低酸素」という新たな脂肪組織M1マクロファージの分化誘導因子が明らかとなることが期待される。
水料金体系の最適な形態に関する経済分析

前年度まで、規模の不経済性を伴う水道事業体が、損益分岐制約のもとで消費者余剰を最大化するような料金制を採用しなければならない場合、どのような形態の料金制が望ましいかを分析してきた。本年度は、主に、前年度までの成果を学会等で報告し、改良を加えながら、学術雑誌への論文投稿の準備を進めた。また、'05年7月の日本農業経済学会(北大開催)において、「公営水道事業における規模の外部不経済性と逓増型ブロック料金制」という題目で研究報告を行った。報告内容は「2005年度日本農業経済学会論文集」へ報告論文として投稿し、'06年2月に論文採用受理の通知があった。逓増型ブロック料金制は、海外では農業灌漑の水料金制にも採用されているが、農業灌漑の分野において逓増型ブロック料金制の採用はどのような場合に望ましいか、についても、本年度後半から分析を進めている。いくつかの成果を得ることができたので、次年度にそれらを学会等で発表する予定である。本年度は、第一に、最適な水料金体系を導出するためのモデルを構築して分析し、分析成果を、"Nonlinear Water Tariff Designs and Target Profits for Water Utilities"というタイトルの論文にまとめた。この論文は、京都大学・岡田章教授の主宰する「ゲーム理論セミナー」で口頭発表し(平成16年1月29日、京都大学経済研究所)、セミナー参加者のコメントを参考にして修正を加え英文校閲を行ってから、平成16年3月上旬に米国の経済学雑誌へ投稿し、現在は第一次審査中である。上記論文では、水道事業体の利潤をある目標水準(以下では、目標利潤(target profit)と呼ぶ)に一致させながら、社会的余剰を最大化する料金体系を、水道事業の最適料金体系として定義し、目標利潤の変動がこの最適料金体系の形態にどのような影響を及ぼすかを、数学的に分析した。モデルでは、料金規制者が個々の消費者の水需要特性を把握できず、両者の間に情報の非対称性が存在するものと想定し、メカニズム・デザインの理論を用いて、最適化問題を定式化した。一般に、最適料金体系は、Ramsey numberと呼ばれる指標が負になるとき限界価格逓増型になり、正になるとき限界価格逓減型になるが、上記論文では、まず、このRamsey numberが、水道事業の目標利潤について単調増加になるための十分条件を導出した。そして、水道事業における目標利潤が、ファースト・ベストの状態で水道事業体が得る利潤の大きさを超えるようになると、最適料金体系が一般に限界価格逓増型から限界価格逓減型に切り替わることを、上の十分条件を用いて数学的に証明した。また、これらの分析結果を確かめるための数値シミュレーションも上記論文では行われた。本年度は、第二に、水道事業の業務を全国で初めて民間へ全面委託した福島県三春町企業局を対象にして、業務委託契約の内容と、業務委託が給水原価と料金の水準に及ぼす影響などについて、聞き取り調査を行った(平成16年2月下旬)。本年度は,まず2004年6月に,2004年度春季日本経済学会(明治学院大学で開催)で前年度の研究内容を発表したが,同6月には,前年度に米国の経済学雑誌に投稿した論文について不採用の通知があった.このため,前年度に採った分析課題と分析アプローチについて見直しを行うことにした.この見直しの結果,公営水道企業が料金収入を総費用に一致させる制約に直面しながら消費者厚生の最大化を目指す状況を想定して,そのときの最適水料金体系の性質を分析することを,新たな分析課題に設定することにした.分析の際,公営水道企業の総費用を,需要家費(水道システムに接続する消費者数に連動して変わる費用)と,生産費(水供給量に連動して変わる費用)とに分けた.また,消費者の水需要と所得の限界効用が独立であるか,負の相関を持つことを仮定した.分析によつて以下の三点が明らかになった.第一に,需要家費が十分に高くて水道供給契約を結ばない消費者が存在し,最適供給で平均生産費が逓増傾向を示す場合,一般に,最適料金体系の限界価格は消費者の水購入量が増えるにつれて上昇し,限界生産費に収束するか,限界生産費よりも高い水準へと上昇する.第二に,上のように最適料金体系が価格逓増型になる場合,最適供給において平均生産費が急速に逓増するときほど,最適料金体系の累進度は高くなる.第三に,水需要と所得の限界効用の間の相関係散が低下する場合,最適料金体系の限界価格は,購入水準が小さいときに低下する一方で,購入水準が大きいときには上昇する.これらの分析結果は、2004年11月に,2004年度秋季TEA会(Theoretical economics and agriculture,京都大学で開催)で発表し,2004年12月に米国の経済学雑誌に投稿した(現在は審査中).2005年1月以降は,水需要に不確実性があるときの最適水料金体系の性質についての分析を進めている.前年度まで、規模の不経済性を伴う水道事業体が、損益分岐制約のもとで消費者余剰を最大化するような料金制を採用しなければならない場合、どのような形態の料金制が望ましいかを分析してきた。

また、'05年7月の日本農業経済学会(北大開催)において、「公営水道事業における規模の外部不経済性と逓増型ブロック料金制」という題目で研究報告を行った。報告内容は「2005年度日本農業経済学会論文集」へ報告論文として投稿し、'06年2月に論文採用受理の通知があった。逓増型ブロック料金制は、海外では農業灌漑の水料金制にも採用されているが、農業灌漑の分野において逓増型ブロック料金制の採用はどのような場合に望ましいか、についても、本年度後半から分析を進めている。いくつかの成果を得ることができたので、次年度にそれらを学会等で発表する予定である。
知的障害児と発達障害児のパーソナリティについての研究

本研究の目的は、知的障害児や発達障害児におけるパーソナリティの個人差について調べ、その個人差が彼らの行動全般にどのような影響を及ぼしているのか、障害特性との関連も踏まえながら明らかにすることである。本年度の前半では、昨年度まで行っていた知的障害児・者におけるパーソナリティ特性の一つである衝動型ー熟慮型の認知スタイルと運動能力の関連の発達的変化についての研究をまとめ、関連する国際誌に論文を投稿し採択された。また本年度も前年度より引き続き、知的障害のない自閉症スペクトラム障害(ASD)児約30名を対象として、認知、運動、社会性の3領域から心理機能の個人差を総合的に評価すると共に、面接法や質問紙法によるパーソナリティ特性や障害特性についての調査を対象児や対象児の保護者に行い、測定結果の変化等について検討した。更に、本年度は前年度に質問紙法によって評価したパーソナリティ特性(気質)の一つであるeffortful controlの個人差と、ASD児の心理機能との関連について検討した。よく知られた実行制御課題であるハノイの塔(ToH)課題を取り上げ、構音抑制の有無がToH課題の成績に及ぼす影響を見ると共に、effortful controlの個人差との関連について検討した。この実験条件は、先行研究を参考としてASD児における内言使用能力を評価するために設定したものである。測定の結果、ASD児においても定型発達児のように構音抑制条件下でToH課題の成績が低下する児が存在している一方で、成績の低下しない児も存在しており、構音抑制の効果に個人差が認められた。しかし、こうした成績の個人差とeffortful controlの関連はさほど明確でなく、ASD児におけるeffortful controlの個人差と心理機能の関連について、更に検討していく必要がある。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の前半では、昨年度まで実施していた知的障害児・者の運動行為遂行と、よく知られたパーソナリティ特性の一つである衝動型-熟慮型の認知スタイルの関連についての研究を総括し、関連する学会誌や学会での発表を行った。これらの作業を行う過程において、以下のことが明らかとなった。1)学齢期の知的障害児の運動遂行の特徴は、速さと正確性の2側面から見た場合にいくつかの類型に分けられ、各類型の特徴の差異は衝動型-熟慮型の認知スタイルの差異と一致する。一方、2)より年齢の高い知的障害者においては、運動遂行の特徴と認知スタイルの差異がさほど一致しなくなり、こうした知的障害児・者の行動特性の生涯発達的変化を明らかにするためには、対象者の生育暦やライフヒストリーを踏まえた個別事例的解析が必要とされる。現在、この点についての調査を準備中である。また、本年度の後半より、代表的な発達障害の一つである自閉症スペクトラムを取り上げ、その心理学的諸能力の個人差とパーソナリティ特性や障害特性の関連を明らかにするための調査を開始した。知的障害のない自閉症スペクトラム児約30名を対象として、運動、認知、社会性の個人差の評価を行う一方で、面接法や質問紙法によるパーソナリティ特性や障害特性についての調査を、対象児や対象児の保護者に行った。現在、その結果について解析中である。本年度の前半では、昨年度まで行っていた知的障害児・者におけるパーソナリティ特性の一つである衝動型ー熟慮型の認知スタイルと、運動調整能力の関連についての研究を総括し、関連する学会誌に論文を投稿した。本年度は、代表的な発達障害の一つである自閉症スペクトラム障害(ASD)を取りあげ、その心理学的諸能力の個人差とパーソナリティ特性や障害特性の関連についての分析に主眼を置いた。知的障害のない自閉症スペクトラム障害児を対象として、認知、運動、社会性の3領域から心理機能の個人差を総合的に評価する一方で、面接法や質問紙法によるパーソナリティ特性や障害特性についての調査を、対象児や対象児の保護者に行った。その結果、ASD児においては自閉症特性の高い者ほど、運動機能が低く「不器用」とされる傾向にあることが、まず明らかとなった。こうしたASD児における社会性障害と運動機能障害の関連から、両者の背景には共通の因子が存在すると考えられ、現在この点について、特に「内部モデル」の機能不全という観点からの解析を進めている。また、本年度はASD児における気質の個人差について、国際的によく知られた質問紙法による性格検査であるEATQ-Rや関連する尺度を用いて評価すると共に、心理機能や行動的問題との関連にっいて検討した。その結果、ASD児においてはEffortful controlの水準が低い児ほど、行動的問題の程度が強くなる傾向にあることなどが明らかとなった。現在、こうした気質の個人差と心理機能、及び自閉症特性の関連について、新たに考案した課題を実施しつつ解析を進めている。更に、本年度は脳性マヒ児や小児がん経験児の心理機能についての研究動向を概観し、障害児におけるパーソナリティと心理機能の関連について、より総合的かつ包括的に把握するための知見を収集した本研究の目的は、知的障害児や発達障害児におけるパーソナリティの個人差について調べ、その個人差が彼らの行動全般にどのような影響を及ぼしているのか、障害特性との関連も踏まえながら明らかにすることである。

本年度の前半では、昨年度まで行っていた知的障害児・者におけるパーソナリティ特性の一つである衝動型ー熟慮型の認知スタイルと運動能力の関連の発達的変化についての研究をまとめ、関連する国際誌に論文を投稿し採択された。また本年度も前年度より引き続き、知的障害のない自閉症スペクトラム障害(ASD)児約30名を対象として、認知、運動、社会性の3領域から心理機能の個人差を総合的に評価すると共に、面接法や質問紙法によるパーソナリティ特性や障害特性についての調査を対象児や対象児の保護者に行い、測定結果の変化等について検討した。更に、本年度は前年度に質問紙法によって評価したパーソナリティ特性(気質)の一つであるeffortful controlの個人差と、ASD児の心理機能との関連について検討した。よく知られた実行制御課題であるハノイの塔(ToH)課題を取り上げ、構音抑制の有無がToH課題の成績に及ぼす影響を見ると共に、effortful controlの個人差との関連について検討した。この実験条件は、先行研究を参考としてASD児における内言使用能力を評価するために設定したものである。測定の結果、ASD児においても定型発達児のように構音抑制条件下でToH課題の成績が低下する児が存在している一方で、成績の低下しない児も存在しており、構音抑制の効果に個人差が認められた。しかし、こうした成績の個人差とeffortful controlの関連はさほど明確でなく、ASD児におけるeffortful controlの個人差と心理機能の関連について、更に検討していく必要がある。26年度が最終年度であるため、記入しない。交付申請書に記載した研究目的について、計画通りに研究を遂行することができたため。当初の計画通りに研究を進め、その成果を公表していく。(抄録なし)
腎糸球体形成の分子機構の解明

アクチビン作用を抑制する変異受容体を過剰発現するトランスジェニックマウスの腎糸球体数が増加していることを見出したので、その機序を明らかにするため、腎尿細管由来のMDCK細胞を用いてその管腔形成におけるアクチビンの意義を検討した。MDCK細胞はコラーゲンゲル中で培養し、肝細胞増殖因子(HGF)を添加すると尿細管を形成する事が知られている。その結果、(1)MDCK細胞はオートクリン因子としてアクチビンを産生していること、(2)フォリスタチン添加によりこのアクチビンの作用をブロックすると管腔形成が起きること、(3)アクチビン作用をブロックする変異受容体遺伝子導入によっても管腔形成が見られること、(4)これらの管腔は形態学的にHGFによるものと変わらないこと、(5)HGFの投与によりアクチビンの産生が抑制されること、などが明らかになった。この結果、HGFがオートクリン因子アクチビンの産生抑制を介して管腔形成作用を発現していることを示唆している。アクチビン及びそのアンタゴニストであるフォリスタチンは発生過程の腎尿細管及び間質に発現していることから、これら因子が尿細管の分枝を調整することにより腎糸球体数の調整を行っていることが推定される。腎臓の尿細管形成におけるアクチビン・フォリスタチン系の役割を明らかにするため,MDCK細胞をモデル系としてその尿細管形成を検討した。MDCK細胞はコラーゲンゲル内で肝細胞増殖因子(HGF)とともに培養すると形態変化を遂げ,管腔構造を呈すると共に分枝をおこす。HGFとともにアクチビンAを同時に添加するとこのHGFによる管腔形成・分枝は著明に抑制される。一方,アクチビン作用を抑制するフォリスタチンを添加するとHGF添加の場合と同様にMDCK細胞は管腔構造を呈し,さらに培養を続けると分枝を示した。つまりHGF作用を再現することが明らかになった。このフォリスタチンの作用はアクチビンの細胞内シグナル伝達を抑制する変異アクチビン受容体遺伝子をアデノウイルスベクターによりMDCK細胞に導入した場合にも同様に認められた。したがってアクチビン作用を抑制することにより管腔形成・分技が起こることが明らかになった。さらにHGFをMDCK細胞に添加するとアクチビンのβ_AサブユニットmRNAの発現されることが明らかになり,HGFがアクチビンAの産生を抑制することが判明した。以上の結果を総合すると,尿細管形成に重要な働きをしているとされているHGFは尿細管細胞のオートクリン因子アクチビンAの産生を抑制することにより管腔形成・分技を起こすことが明らかになった。MDCK細胞は尿細管形成のモデルであることから,尿細管形成にはアクチビン・フォリスタチン系が重要な役割を果たしていると結論された。
ヒト肝ミクロソーム型および赤血球可溶型チトクロームb⊃の遺伝子構造の比較研究

チトクローム【b_5】は肝ではミクロソーム結合型であるが赤血球では可溶性であり、二つの型は機能も異るが活性中心領域のアミノ酸配列は互に等しい。このタンパク質の蔵器特異性を分子構造、遺伝子構造および発現機構について明らかにするため、本研究では下記の3段階について研究を進めた。1.チトクローム【b_5】のアミノ酸配列。ヒト、ブタおよび牛の赤血球型チトククローム【b_5】については全構造のアミノ酸配列を決定し、肝型については未決定であったN末端付近を決定した。肝型赤血球型とを比較するとどの種においてもN末端から96番目のアミノ酸残基まで作用族のヘムを含む領域のアミノ酸配列は全く等しい。赤血球の7番目のアミノ酸残基はC末端であるが肝型でこれに相当する97番目のアミノ酸残基とは異っていた。この2つの型は異るmRNAから合成されることが明らかとなったが遺伝子が異るのか単一遺伝子が異る部分と結合するのかを明らかにするため遺伝子の解析を行った。2.ウサギ肝チトクローム【b_5】のcDNAの塩基配列、ウサギギ肝よりmRNAを精製し、それからcDNAライブラリーを作製した。上述のアミノ酸配列のTryを多く含む領域からコドンに相補的な15量体プローブとしてチトクローム【b_5】のcDNAを得た。全塩基配列を決定し、全長729塩基対でN末端の5側はすぐに翻訳開始コドンのATGであり、シグナルペプチドを持たないことが明らかとなった。3.染色体遺伝子の解析。ウサギ肝cDNAをプローブとしてヒト染色体遺伝子ライブラリーからチトクローム【b_5】とハイブリダイズする遺伝子断片を2種類得た。現代配列解析中であるるがアミノ酸配列はウサギと90%以上等しいが、コドンの3番目の塩基はホモロジーは50%以下であった。僞遺伝子も考慮し全配列を決定中である。
協働性を高めるためにジグソー法を取り入れた体育授業の単元デザイン

○研究目的本研究は、知識構成型ジグソー法を取り入れた単元をデザインし、授業実践の成果と課題を考察することで、協働性を培う授業のあり方の可能性を探るごとを目的とした。○研究方法単元デザインにあたっては、文献や先進校視察で得た情報をもとに検討し、中学校第1学年のマット運動を研究対象とした。また、協働的問題解決が生起するための手立てとして、習得をめざす技の指南書(レシピ)を作成する課題を知識構成型ジグソー法という手法を用い、グループで協働的に解決する活動を仕組んだ。授業実践の成果と課題を考察するにあたっては、技能の習得状況と各自が作成した指南書のPreとPostの変容を分析した。また、知識構成型ジグソー法を用いたマット運動の授業実践が協働性を高める可能性があるかについては、PreとPostのアンケート調査を比較し、その変容を分析した。○研究成果授業実践の成果としては、指南書を作成する課題に対して、多くの生徒に技の習得過程での身体感覚の発揮に伴う技の概念変化が確認できた。また、単元前後のアンケート調査において、「他者とのかかわり」の記述が増加していた。さらに、知識構成型ジグソー法を取り入れた授業に対する生徒の肯定的な回答が多かった。これらの結果から「協働性」を発揮する活動を展開することができたことが確認された。しかしながら、本実践では約3割の生徒しか倒立前転とロンダートの技を習得することができず、技能面へのアプローチを工夫するという課題が確認された。
コヒーレント軟X線時分解イメージングによるスピンダイナミクスの観測

近年、スピン流や光誘起スピン相転移等、スピンのダイナミクスに関する現象が大変注目を集めている。しかしながら、これらの時間的・空間的変動を直接可視化する技術は未だ未発達の分野である。本研究では、放射光パルスX線を用いた時分割コヒーレント軟X線回折イメージングにより、マイクロ波やレーザーで誘起されるスピンダイナミクスの可視化を目指す。具体的にはマイクロ波誘起のマグノンスピン流の可視化や、円偏光レーザー照射によりマルチフェロイック物質中に誘起されると言われるカイラルソリトン格子等を直接観測し、psfs領域におけるスピンダイナミクスの新たな知見を得る。
伴侶動物由来腸内細菌における薬剤耐性、特にβ‐ラクタム耐性の疫学調査及び性状解析

伴侶動物由来の各種グラム陰性桿菌における薬剤耐性分布とその疫学的特徴について調査した。犬由来Proteus mirabilis及び犬猫由来Acinetobacter属菌では、調査薬剤に対する耐性率は概ね20%以下であり、薬剤耐性分布は低率であった。一方で、犬猫由来Klebsiella属菌及びEnterobacter属菌では、β-ラクタム系剤に対する耐性が高率に認められ、その耐性株の多くは重要な耐性機構である基質特異性拡張型β-ラクタマーゼを保有していた。以上から、伴侶動物に由来する薬剤耐性菌の分布は菌種により異なり、一部菌種は獣医療上・公衆衛生上重要な薬剤耐性菌として注視する必要がある。前年度においては、一昨年度に引き続き、犬や猫から検体収集を行うとともに、収集株に対する薬剤感受性試験や遺伝子解析を進めた。犬由来Proteus mirabilisは全体として103株を収集できた。薬剤感受性試験の結果、37株が調査薬剤14薬剤のいずれかに対して耐性を示した。耐性率は、CHLで最も高く20.4%であり、続いて、STRで15.5%、ENRで12.6%、TMSで10.7%、AMP及びKANで8.7%、CIPで5.8%、CEPで2.9%、FOX、CTX及びGENで1.9%であった。また、インテグロンの保有率は、クラス1が3株、クラス2が6株に検出され、それらには、STRやTMPに対する耐性遺伝子などが検出された。AMP耐性株9株の調査の結果、ESBL及びMBLは認められなかったが、5株がTEM-1のみを有し、DHA-1のみ、CMY-2のみを有する株が1株ずつ、TEM-1とCMY-4を同時に有する株が1株認められた。また、ENR耐性株8株のQRDRには、いずれの株も12箇所のアミノ酸置換が認められた。以上のことから、犬由来P. mirabilisにおいて薬剤耐性株は比較的少ないものの、多剤耐性機構に関与するインテグロンを保有する株や医療上も重要視されるキノロン耐性株・セファロスポリナーゼ保有株が少数ながらも存在していることが明らかとなった。その他の腸内細菌科細菌として、Klebsiella属菌が78株、Enterobacter属菌が16株、Citrobactor属菌が6株、Serratia属菌が3株、Kluyvera属菌が2株、Providencia属菌及びRaoutella属菌がそれぞれ1株を収集した。またその他のグラム陰性桿菌として、Acinetobactor属菌が4株、Stenotrophomonas属菌が1株、Vibrio属菌を収集した。これらの株に対して今後解析を進める予定である。今年度においては、個人の動物病院及び大学(日本獣医生命科学大学及び鳥取大学)附属動物病院に来院した犬や猫の病変部位より分離された各種グラム陰性桿菌(Proteus属菌、Klebsiella属菌、Enterobacter属菌及びSerratia属菌)の収集及びそれらの菌種同定を主として実施した。対象とした細菌のうち、Proteus属菌については100株程と最も多く収集でき、それらの多くは、P. mirabilisであることが判明した。また、当該菌種については菌種同定に加え、E-testストリップを用いた薬剤感受性試験を実施し、薬剤耐性率の調査を行った。その結果、多くの株は調査対象薬剤に対しても感受性を示し、最も高い耐性率を示した薬剤はST合剤の10%であった。一方で、公衆衛生上重要視される第三世代セフェム系剤(セフォタキシム)に耐性を示す株が2%、フルオロキノロン剤(エンロフロキサシン)に耐性を示す株が7%と、それぞれ低率ながらも検出されたことから、犬や猫の伴侶動物がこれら重要耐性菌のリザーバーとなりうる可能性が示唆された。また、その他のグラム陰性桿菌として、Klebsiella spp.が23株、Enterobacter spp.が20株、Serratia spp.が10株の収集を行った。いずれも泌尿生殖器系の検体から分離されるものがほとんどであり、これらのグラム陰性桿菌とこれら臓器に対する親和性が示唆される結果となった。本研究は、伴侶動物における薬剤耐性菌、特にグラム陰性桿菌に対象をしぼって調査している。前年度においては、主としてProteus mirabilisの薬剤耐性性状に係る成果を学会にて発表し、論文として取りまとめ投稿を行った。また、検体の収集と得られた菌株の菌種同定を推進した。その結果、Klebsiella pneumoniaeは34株、Enterobacter属菌は25株ほど収集できた。その後、薬剤感受性試験を実施した結果、K. pneumoniaeのうち11株、Enterobacter属菌のうち7株が重要な多剤耐性に関わる基質拡張型β-ラクタマーゼ(ESBL)陽性株であった。さらに、これらESBLの遺伝子型をシークエンスにより同定した結果、K. pneumoniaeでは10株がCTX-M型及び1株がSHV型、Enterobacter属菌では全てがSHV型であった。また、これらESBLを保有する株の多くは特定の動物病院から分離されており、また遺伝子型別などにより非常に類似した性状を示すことが明らかとなった。このことから、ESBL産生菌が動物病院の院内伝播を生じていることが強く疑われた。

さらに、これらの菌種のほか、Citrobacter属菌が5株、Serratia属菌が6株、Acinetobacter属菌が5株分離されており、引き続き株の収集を継続するとともに、薬剤耐性性状等の解析を進める予定である。本研究では、伴侶動物に由来する各種グラム陰性桿菌に関する薬剤耐性分布状況およびβ-ラクタム耐性を中心とした薬剤耐性の分子機構について調査を行った。菌種については、最も分離される機会の多い大腸菌の他、比較的分離率の高いプロテウス菌、クレブシエラ菌、エンテロバクター菌、アシネトバクター菌を対象とした。大腸菌においては、第3世代セファロスポリン耐性大腸菌80株についてβ-ラクタマーゼを調査したところ54株が基質拡張型β-ラクタマーゼ(ESBL)を有しており、うち48株がCTX-M型のESBLであった。プロテウス菌103株において14薬剤に対する耐性率を調査したところ、いずれも25%以下の耐性率であり、顕著な耐性株の流行は認められなかった。しかし、少数ながらAmpC型β-ラクタマーゼが検出された他、クラス1インテグロン、プラスミド媒介性キノロン耐性遺伝子(PMQR)も検出されたため、これらのリザーバーとして注意する必要があると思われた。クレブシエラ菌103株において12薬剤に対する耐性率を調査したところ、多くの薬剤で約40%の耐性率を示した。うち31株ではESBLまたはAmpC型β-ラクタマーゼが検出され、これらESBLの多くはCTX-M型であり大腸菌と同様の傾向であった。さらに、MLSTやPFGE解析による疫学解析の結果、ESBL産生株の多くは同一のクローンである可能性が示唆された。エンテロバクター菌61株においては、第3世代セファロスポリンに対する耐性が26株で認められ、うち16株がESBL陽性で残りの10株は染色体性AmpCの過剰産生によるものであった。アシネトバクター菌59株では、9株がピペラシリンに耐性を示すも他のβラクタム剤に対する耐性は認められなった。また、他の薬剤に耐性率も10%以下であり、耐性株の分布は乏しいと考えられる。伴侶動物由来の各種グラム陰性桿菌における薬剤耐性分布とその疫学的特徴について調査した。犬由来Proteus mirabilis及び犬猫由来Acinetobacter属菌では、調査薬剤に対する耐性率は概ね20%以下であり、薬剤耐性分布は低率であった。一方で、犬猫由来Klebsiella属菌及びEnterobacter属菌では、β-ラクタム系剤に対する耐性が高率に認められ、その耐性株の多くは重要な耐性機構である基質特異性拡張型β-ラクタマーゼを保有していた。以上から、伴侶動物に由来する薬剤耐性菌の分布は菌種により異なり、一部菌種は獣医療上・公衆衛生上重要な薬剤耐性菌として注視する必要がある。前年度に株の収集が順調でなかった菌種について、新たに呼び掛ける動物病院を増やすなどの努力を行ったが、該当する菌種については分離率が悪く、思いのほか株の収集が進まなかったため。獣医臨床微生物学さらに、材料の収集を促進するために、個人の動物病院のみではなく、検査会社などに株の譲渡を依頼する。調査対象となる検体数は、前年度までで十分数収集できたため。また、収集した菌種の中の1菌種であるProteus mirabilisについてはおおよその調査が終了したため。当初、分離株数としては計200300株程度を想定していたが、分離株の収集が若干遅れており、現在のところ約計150株と想定よりも株が集まらない結果となっている。
新規な銅シャペロン(PPOシャペロン)遺伝子の探索と機能解析

キンギョソウの花弁の色の違いによるcDNAライブラリーの差し引き(黄色-白色)により単離した多数の黄色花弁特異的cDNAについて塩基配列を決定した.その塩基配列からそのcDNAの機能を推定するとともに,有望とされたクローンについては大腸菌の菌体内で大量発現させた.一方,黄色キンギョソウのオーレウシジンシンターゼAmAS1遺伝子をベイトとして,酵母Two-hybrid法によりAmAS1と相互作用する可能性のあるタンパク質をコードする遺伝子の数々をキンギョソウ花弁cDNAライブラリーから探索した.その結果,以前の研究でも銅シャペロンと推定されたタンパク質AmDDを含むcDNAが単離された.AmDDのアミノ酸配列解析により,54-110位および136-178位の2ヶ所にheavy metal associated domainの保存配列とよく一致する領域が存在することが分かった.このことから,AmDDがCuを結合してのAmAS1への取り込みを補助し,AmAS1の活性化に関与する銅シャペロン(PPOシャペロン)どして機能する可能性が示唆された.次いで,AmDDの機能を生化学的に証明するため,この遺伝子を酵母細胞内でaureusidin synthase遺伝子と共発現させた.形質転換酵母細胞の細胞抽出液についてテトラヒドロキシカルコンを基質としてaureusidin synthase活性をアッセイした.しかしながら予想に反して細胞抽出液中にぽ有意な同酵素漕性は見いだされなかった.以上の結果から,AmAS1への銅の取り込みにはAmDD以外の因子の関与についても検討する必要があると考えられた.キンギョソウ花弁中に発現しその花色発現を司るポリフェノールオキシダーゼは,花弁細胞中の液胞に存在することが明らかになっている.このポリフェノールオキシダーゼは銅を活性補因子として含んでおり,これまでの研究により,この酵素タンパク質への銅の取り込みには植物に特有なシャペロンタンパク質の関与が必須であることが強く示唆されていた.本研究においてはこの推定シャペロンタンパク質遺伝子を取得・同定するため,黄色キンギョソウ花弁からcDNAライブラリーを構築した.また,同植物の白色花弁からもcDNAライブラリーを構築した.次にこれらのライブラリーを用いて次の二つの戦略により推定シャペロン遺伝子の検索を行った.1.PCR-Select subtractionkitを用いて黄色花弁cDNAライブラリーから白色花弁cDNAライプラリーを差し引くことにより,黄色花弁に特異的に発現しているcDNAを多数取得した.選抜された遺伝子群の発現が確かに黄色花弁特異的であることをノザンハイブリダイゼーションにより確認した.これらの遺伝子の塩基配列をCEQ Genetic analyzerにて解析し,それぞれの遺伝子の機能を推定している.また,機能が推定されたもので有力な候補遺伝子については,植物の器官別発現パターンや花弁細胞の生育ステージと発現パターンとの相関をノザンハイブリダイゼーションにより調査し,ポリフェノールオキシダーゼ遺伝子の発現と協調して発現しているものを探索している.2.ポリフェノールオキシダーゼをbaitとして発現させる酵母Two-hybrid systemを用いて,ポリフェノールオキシダーゼと相互作用しうるタンパク質をコードする遺伝子を発現するクローンを,栄養要求性相補などの表現型を用いて選抜した.キンギョソウの花弁の色の違いによるcDNAライブラリーの差し引き(黄色-白色)により単離した多数の黄色花弁特異的cDNAについて塩基配列を決定した.その塩基配列からそのcDNAの機能を推定するとともに,有望とされたクローンについては大腸菌の菌体内で大量発現させた.一方,黄色キンギョソウのオーレウシジンシンターゼAmAS1遺伝子をベイトとして,酵母Two-hybrid法によりAmAS1と相互作用する可能性のあるタンパク質をコードする遺伝子の数々をキンギョソウ花弁cDNAライブラリーから探索した.その結果,以前の研究でも銅シャペロンと推定されたタンパク質AmDDを含むcDNAが単離された.AmDDのアミノ酸配列解析により,54-110位および136-178位の2ヶ所にheavy metal associated domainの保存配列とよく一致する領域が存在することが分かった.このことから,AmDDがCuを結合してのAmAS1への取り込みを補助し,AmAS1の活性化に関与する銅シャペロン(PPOシャペロン)どして機能する可能性が示唆された.次いで,AmDDの機能を生化学的に証明するため,この遺伝子を酵母細胞内でaureusidin synthase遺伝子と共発現させた.形質転換酵母細胞の細胞抽出液についてテトラヒドロキシカルコンを基質としてaureusidin synthase活性をアッセイした.しかしながら予想に反して細胞抽出液中にぽ有意な同酵素漕性は見いだされなかった.以上の結果から,AmAS1への銅の取り込みにはAmDD以外の因子の関与についても検討する必要があると考えられた.
半導体レーザの超高コヒーレンス化のための統合的電流負帰還技術の開発

半導体レーザを高速に変調し、その光を外部ファブリペロー干渉計を用いて強度信号に変換し、周波数雑音弁別信号の高感度測定を行った。またこの信号を用いてDC数10MHzの帯域にわたり電流負帰還を施し、非制御時の1/2のスペクトル線幅を実現した。同時にスペクトル中心周波数の安定化をする制御を施したところこの幅の狭いスペクトルの形状に40時間以上にわたって安定に保たれ、これにより系の高い安定性が確認された。さらに理論解析を行い、負帰還制御時のAM雑音の増加は数%以内に保ちうること、ファイバリンブ干渉計を周波数弁別に用いれば、ファイバ長の最適化により制御ループ中の光検出器のショット雑音が制御する線幅の最小値として約1Hzが可能であることを明らかにした。以上の方法により実現した超高コヒーレンスを有する主レーザに従レーザを周波数追随させるさせる制御系については周波数オフセット・ロック法を提案した。追随精度を向上させるため、実際には位相比較を行い、そのために広ダイナミックレンジを有するディジタル位相比較器を開発した。これを用いて位相制御を施したところ、両レーザのビート周波数の残留周波数揺らぎは積分時間100秒において3Hzまで減少された。このことから従レーザのビート周波数揺らぎは主レーザのそれと同様であること、換言すれば主レーザの超高コヒーレンスが従レーザに移乗したことが確認された。この光位相制御ループの周波数掃引幅は1.8GHzであることが確認された。この制御系の伝達関数、根軌跡、ロックレンジに与える主レーザのFM雑音の影響などを理論解析により求め、より一層すぐれた性能を得るための最適化に用いる基礎データを得た。この他に原子の吸収スペクトルを周波数基準として用いるためにRb原子ビーム管の開発を行った。