hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞分裂を膜脂質から見る―その関与と、タンパク質との接点―

(1)COS細胞を用いたPsychosineによる多核細胞形成に関する研究これまで最も感受性の高いU937細胞でその作用機構を検討したが、遺伝子導入が容易な点やその他過去の研究の積み重ねから、COS細胞を用いたシステムの構築を行った。COS細胞にPsychosineを添加し多核形成をTime laps顕微鏡を使って観察したところmidbodyの形成以降に多核形成が阻害されていることが明らかになった。また、アクチン繊維を染めたところ、U937では電子顕微鏡でしか観察されなかったアクチン繊維クロット周辺のvacuoleが通常の顕微鏡でも観察可能なほど大きくなっていた。しかしながらCOS細胞では多核形成に必要なPsychosineの量は約20μgで、U937の約10倍必要であったが、先の結果からして、基本的には同じ作用を見ているものと判断した。(2)細胞質分裂阻害を起こす脂質の構造活性相関に関する研究Psychosineの他にどの様な脂質が細胞質分裂阻害を起こすかについて検討することによりPsychosineのどの部分が活性に必要であるのかを明らかにした。その結果、糖鎖部分に関してはガラクトース、グルコースは区別しないものの、糖が二つ結合したものではその活性がなかった。また、ガラクトースに硫酸基が付いたものでは、活性の減少が見られた。アミノ基に関しては、これをアセチル化したものではその活性が消失した。細胞分裂を膜脂質に注目し、申請者が開発した哺乳動物および出芽酵母を用いたpsychosine投与による細胞質分裂阻害の系を用い、細胞質分裂にどの様に脂質が関わるか、また細胞質分裂に関係する種々のタンパク質と膜脂質との接点は何かについて明らかにすることを目的として以下の実験結果を得た。(1)生理的条件下でのPsychosineによる多核細胞形成の可能性を探るPsychosineの検出系としてモノクローナル抗体の作製は現在進行中である。また、Psychosineの前駆体であるGalactosilceramideに対する抗体はPsychosineには反応しなかった。また、Psychosineによる多核誘導が限られた細胞種で起こるのかどうかと言う問題であるが、今向検討を加えたところ幅広い細胞種で同じ現象が起こることが明らかになった。このことは、生理的条件下でもPsychosineによる多核細胞形成がおこる可能性を示唆している。(2)細胞質分裂阻害を起こす脂質の構造活性相関Psychosineの他にどの様な脂質が細胞質分裂阻害を起こすかについて検討した。その結果、疎水性部分のスフィンゴシンは重要であり、アミノ基をアセチル化するとその活性は消失することが明らかになった。親水性部分のgalactoseはglucoseでもよく、硫酸基がつくと活性がやや下がった。
横揺れ運動を受ける循環流動層における粒子挙動のリアルタイム可視化計測

本研究は、循環流動層の高い伝熱性能、反応性に注目して船舶に適用し、舶用の排熱回収システムを開発するため、流動層ライザー部の固気混相流動に及ぼす船体動揺の影響が明らかにすることを目的とする。平成26年度では前年度構築した流体流動と粒子の相互作用を検討することのできるCFD-DEMモデルの検証および循環流動層ライザー部の固気混相流れ場の3次元数値解析を実施した。また、ライザー壁面の熱伝達率に及ぼす船体動揺の影響を検討した。CFD-DEMモデルの検証については、計算負荷を緩和するため、計算体系は2次元とすると共に、横揺れ運動の効果を分離し、先ず定傾斜状態におけるライザー部固気混相流についてシミュレーションを実施した。このとき、傾斜角をパラメータとして計算し、計算結果を実験結果と比較することによって計算手法の妥当性を検証した。循環流動層ライザー部の固気混相流れ場の3次元数値解析については、計算体系を3次元に拡張して3次元CFD-DEMカップリングモデルを構築し、横揺れ運動状態におけるライザー部固気混相流について横揺れ振幅、周期、粒子径、空塔速度をパラメータとしてシミュレーションを実施し、得られたボイド率分布・粒子速度分布・気相速度分布結果と実験で計測した結果を比較し、横揺れ運動が粒子循環量に及ぼす影響について定量的に評価した。ライザー壁面の熱伝達率については熱伝達率向上の要因として考えられる壁面近傍のクラスターの特徴に着目し,横揺れ運動状態におけるライザー壁面近傍の粒子降下速度をPIVにより計測した。そして、搖動によって誘導された粒子クラスターの特徴変更は考慮され、壁面伝熱係数の予測モデルを提案し、伝熱実験の結果と定量的比較した。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、循環流動層の高い伝熱性能、反応性に注目して船舶に適用し、舶用の排熱回収システムを開発するため、流動層ライザー部の固気混相流動に及ぼす船体動揺の影響を明らかにすることを目的とする。平成25年度では電気キャパシタンストモグラフィー(ECT)センサーの製作と評価、超高速スイッチング装置のプログラミングと調整、ライザー部における固気混相流の高精度計測と可視化計測実験、舶用流動層ライザ一部の固気混相流れ場の初期モデルの構築を実施した。ECTの製作と評価については、ノイズ、抵抗や周波数特性に関する問題点を解決する上での適切な計測電圧、周波数を検討した。ECTセンサーを設計・製作し、センサーの静的およびイメージング精度を実験的に評価した。超高速スイッチング装置のプログラミングと調整については、電極間の超高速スイッチングとキャパシタンスの同期を取るために、マトラボを用いて、プログラミングを行った。ライザー部における固気混相流の高精度計測と可視化計測実験については、ECT装置を循環流動層コールドモデルに装着して、各種パラメータ(横揺れ振幅、横揺れ周期、粒子循環量、粒子径、空塔速度)を変化させ、横揺れ時循環流動層ライザー部におけるボイド率分布・粒子速度分布・気相速度分布を計測した。試験結果から、循環流動層ライザー部の粒子挙動が横揺れ運動及び定傾斜により大きく影響を受けることが明らかになった。特に循環流動層の伝熱性能あるいは化学反応に影響を及ぼすライザー部ダウンフローや、循環流動層全体の圧力損失について顕著な影響が認められた。そして、流体流動と粒子の相互作用を検討することのできる解析コード(CFD-DEM)の初期モデルを構築し、横揺れ運動状態におけるライザー部固気混相流についてシミュレーションを実施した。得られた計算結果を実験結果と比較した。平成25年度には舶用循環流動層における固気混相流の実験だけてなく、流動層ライザー部の固気混相流れ場の初期モデルも構築したので、当初の計画以上に進展している。

今後は、研究計画は変更せず、横揺れ運動が粒子循環量に及ぼす影響について、定量的な評価、及び、循環流動層ライザー部の固気混相流れ場の3次元数値解析ももとに、横揺れ運動が循環流動層の挙動に及ぼす影響のメカニズムを解明する。
不確実性・不確定性を含む情報下におけるラフ集合に基づく意思決定モデルの構築

本研究では、人間の一貫性の無い、矛盾した意思決定行動を解析し、不確実性や不確定性を含む複雑な意思決定構造を明らかにすることを目的として、ラフ集合の概念を用いたデータ分析モデルの構築に取組んでいる。ラフ集合(Rough Sets)はZ. Pawlakによって提案された情報近似のための数学的概念で、同値関係や類似関係、順序関係などによる集合を「知識」とみなして、種々の情報をこの知識で表現するために、2つの観点からの近似が提案されている。それぞれの近似からIF-Thenルールを抽出することができる上に、定義された関係による集合に基づく近似に対して、多様な知識の表現を考えることができる。このような特徴から、ラフ集合の拡張とその解釈に関する研究が最近盛んに行われている。今年度は、昨年度に引き続いて情報の評価問題に着目した上で、マーケティングの分野でよく用いられるコンジョイント分析へのアプローチとして、Grecoらの順序関係を用いたラフ集合の概念をこの分析手法に適用し、新たなコンジョイント分析の提案を行った。提案手法は「より良いデータを持つものは、より高く評価される」という観点から定義されていて、意思決定者が出力される結果(IF-Thenルール)を見て、既存の組合せと未知のものの組合せを容易に比較・考察可能という点で、従来のコンジョイント分析とは異なる結果の活用方法が提供されている。また、ラフ集合で取扱える問題の範囲拡大を実現したことで、これまで情報解釈の部分に偏重していたラフ隼合の研究に、新たな展開を与えられたと考えている。ラフ集合(Rough Sets)はZ.Pawlakによって提案された情報近似のための数学的概念である。ラフ集合では、同値関係や類似関係、順序関係などによる集合を「知識」とみなして、種々の情報をこの知識で表現するために、2つの観点からの近似が提案されている。今年度の研究においては、情報の評価問題に着目し、意思決定者が評価を行う上で起こりうる評価の不確定性を、ラフ集合の情報近似概念を用いて表現することを試みた。具体的には、与えられた情報に対して(半順序関係を満足する)区間値による評価を行い、その情報が有する種々の性質(属性)と評価との関係をIF-Then形式のルールで抽出し、意思決定者が下す評価の不確定性を定性的に考察した。その結果、区間値の与え方が冗長である場合に、評価の不確定性が生じる傾向にあることがわかった。特に、隣接する評価値の間で、明確な優劣をつけることが困難な場合は、その評価は幅の広い区間値として表されている。このことは、評価の程度に対して明確な基準を持っていない状態と解釈できることから、こういった評価の閾値の中には取り除くことが可能なものが含まれていて、こういった有意でない区切りを取り除くことで、評価の不確定性を減らすことが実現可能と考えられる。
分子シャペロンの基質選択と活性発現における動的構造基盤

新生タンパク質の折りたたみや輸送を制御するシャペロンの作用機序はこれまでほとんど明らかになっていなかった.本研究では,溶液NMRを主体とした立体構造解析と速度論解析によって,Trigger Factor (TF)シャペロンの活性発現メカニズムの一端を解明した.TFは溶液中で二量体を形成するが,その意義や活性への影響は明らかにされていなかった.そこで本研究ではまず,溶液NMRによって100 kDa TF二量体の高分解能立体構造を決定した(Saio et al. 2018 eLife).その結果,TFは逆平行の対称二量体を形成し,それによって基質結合サイトが寄せ集められ,一つの大きな面を形成することが明らかになった.速度解析の結果,TFはこの基質結合サイトの集積によって基質タンパク質との結合速度を上昇させていることが明らかになった.さらに,TFは二量体形成によって基質タンパク質を変性状態に保つholdase活性や,凝集を抑制する抗凝集活性を向上させていることが明らかになったことから,TFは二量体形成によって基質との結合速度を制御し,活性を調節しているという新たなメカニズムが明らかになった(Saio et al. 2018 eLife).さらに本研究では,TFの活性ドメインであるプロリン異性化ドメインPPDの触媒メカニズムを明らかにした.PPDはプロリン残基直前のペプチド結合のcis/trans異性化を促進するが,そのメカニズムについては諸説提唱され,真相は謎に包まれていた.我々は,プロリンを含む基質ペプチドとの複合体立体構造解析とMDシミュレーションによって,PPDによるプロリンの認識と,cis/trans反応の遷移状態の安定化メカニズムについての詳細を明らかにした(Kawagoe et al. 2018 J Biol Chem).平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
水蒸気の凝結を伴う熱対流による人工風発電に関する予備的研究

熱対流による人工風発電は、オーストラリアに建設が予定されているソーラータワーで実用化されようとしている。太陽熱発電に関する研究はいくつもあるが、高温の蒸気でタービンを回す関係のものが多く、ソーラータワーそのものについての進展は調査できなかった。国内ではほとんど研究されていないようで、見つかったものは、九州大学応用力学研究所の大屋氏が航空宇宙学会西部支部の講演会で発表した「太陽熱による熱上昇風の生成と煙突型構造体を用いた風の集束について」の一件のみであった。この研究では、室内実験および数値実験での解析を実験室規模で行い、得られた上昇流から流れの相似則に基づいて、100mの高さの煙突での上昇流を推定した結果、実スケールの風速として約8.9m/sを得ている。この研究を参考に、なるべく簡単にモデル実験を行うために、これまで気象のシミュレーションで使ってきた3次元矩形格子を用いた数値モデルを、格子間隔を小さくすることで、ソーラータワーによる風を再現することを試みた。本研究では、地表面との温度差が大きくない範囲では、ある程度大きな上昇流を作ることに成功したが、地表面温度を気温に比べて非常に高い温度にした場合、人工的な粘性を大きくしないと計算が不安定化してしまった。格子間隔と時間ステップを十分小さくすることで、不安定が起きないようにすることはできるが、長時間積分をするとき非常に計算時間が掛かるためこの方法は現実的ではない。もっともらしい乱流パラメータの調節で不安定化を防ぐような研究が必要である。なお、水蒸気の凝結効果を入れた場合、十分低い高度で凝結が起こるようにするためには、通常観測されるよりもかなり高い湿度の空気を流入させる必要があった。実際には、地表からの水蒸気フラックスを十分に大きくし、しかも吹走距離を十分に長くする必要がありそうである。国内でソーラータワーと関連した研究がどの程度行われているかを調べるため、関連しそうな学会として、風工学会、エネルギー学会、太陽エネルギー学会、理論応用力学講演会などを調べた。その中で、国内ではソーラータワーに関する研究はほとんど行われていないことが明らかになった。ごくわずかの例外が、理論応用力学講演会で、九州大学応用力学研究所の大屋氏が講演「風力発電の空気力学特性と集風式新型風車の開発」の中で、過去に行った研究としてソーラータワーの話をされたことで、大屋氏に問い合わせることで、そのときの発表として、航空宇宙学会西部支部の講演会で発表された「太陽熱による熱上昇風の生成と煙突型構造体を用いた風の集束について」を教えていただいた。この研究は、室内実験および数値実験での解析を実験室規模で行い、得られた上昇流から流れの相似則に基づいて、100mの高さの煙突での上昇流を推定するもので、その結果、実スケールの風速として約8.9m/sを、理論最大風車効率から46kWの出力を得ている。今後の課題として、一般風のある場合についてのシミュレーション、昼夜の影響、地表面摩擦の影響が少ない上空の速い気流を利用する効果などを挙げていた。本研究では、当初、十分細かな格子を用い、かつ、全体の格子点数を減らすために、円柱座標系を用いて周方向に一様を仮定したモデルを用いる予定であったが、上の研究を参考にして、また、将来、一般風の効果などを入れることができるようにするために、最初から3次元矩形格子を用いることにした。現在、モデル構築の途中である。なお、前述の結果は風力タービンを考慮しないモデルであるが、最近の研究ではその影響を入れたものも行われているので、できればその方法についても勉強して導入する方向で考える予定である。昨年度の調べで、国内ではソーラータワーに関する研究はほとんど行われていないことが明らかになったが、例外として、九州大学応用力学研究所の大屋氏が理論応用力学講演会の講演「風力発電の空気力学特性と集風式新型風車の開発」の中で、過去に行った研究としてソーラータワーの話をされたことがわかり、大屋氏から航空宇宙学会西部支部の講演会で発表された研究「太陽熱による熱上昇風の生成と煙突型構造体を用いた風の集束について」を教えていただいた。この研究では、室内実験および数値実験での解析を実験室規模で行い、得られた上昇流から流れの相似則に基づいて、100mの高さの煙突での上昇流を推定するもので、その結果、実スケールの風速として約8.9m/sを、理論最大風車効率から46kWの出力を得ている。その研究を参考に、なるべく簡単にモデル実験を行うために、これまで気象のシミュレーションで使ってきた3次元矩形格子を用いた数値モデルを、格子間隔を小さくすることで、ソーラータワーによる風を再現することを試みた。現在までに、乾燥空気の場合で、地表面温度がそれほど大きくない範囲では、ある程度大きな上昇流を作ることに成功したが、地表面温度を気温に比べて十分大きな温度にした場合には、計算が不安定化するという結果になっている。使用している乱流パラメータなどを調節することによって不安定化を防ぎ、十分大きな上昇流を再現することを試み、その後、湿潤過程を含んだ上昇流の評価を進める予定である。なお、前述の大屋氏らの結果は風力タービンを考慮しないモデルであるが、最近の研究ではその影響を入れたものも行われているので、できればその方法についても勉強して導入する方向で考える予定である。

国内ではほとんど研究されていないようで、見つかったものは、九州大学応用力学研究所の大屋氏が航空宇宙学会西部支部の講演会で発表した「太陽熱による熱上昇風の生成と煙突型構造体を用いた風の集束について」の一件のみであった。この研究では、室内実験および数値実験での解析を実験室規模で行い、得られた上昇流から流れの相似則に基づいて、100mの高さの煙突での上昇流を推定した結果、実スケールの風速として約8.9m/sを得ている。この研究を参考に、なるべく簡単にモデル実験を行うために、これまで気象のシミュレーションで使ってきた3次元矩形格子を用いた数値モデルを、格子間隔を小さくすることで、ソーラータワーによる風を再現することを試みた。本研究では、地表面との温度差が大きくない範囲では、ある程度大きな上昇流を作ることに成功したが、地表面温度を気温に比べて非常に高い温度にした場合、人工的な粘性を大きくしないと計算が不安定化してしまった。格子間隔と時間ステップを十分小さくすることで、不安定が起きないようにすることはできるが、長時間積分をするとき非常に計算時間が掛かるためこの方法は現実的ではない。もっともらしい乱流パラメータの調節で不安定化を防ぐような研究が必要である。なお、水蒸気の凝結効果を入れた場合、十分低い高度で凝結が起こるようにするためには、通常観測されるよりもかなり高い湿度の空気を流入させる必要があった。実際には、地表からの水蒸気フラックスを十分に大きくし、しかも吹走距離を十分に長くする必要がありそうである。
サイクリンB1遺伝子がM期における発現抑制を免れる機構

相同組換えを利用した,安定発現株の作成とその与展開について.前年度では、レンチウイルスベクターを用いてさまざまな遺伝子の安定発現株を得ようとしたところ、細胞周期の異常(S期の進行が遅れていた)が生じた.ところが,今年度に,レンチウイルスベクターを用いずに安定発現株を得ても同じ異常が観察された.しかし,同時に数は少ないが,異常を持たないクローンも取得できた.この異常をもつクローンと異常を持たないクローン間で,どのような差異があるのかをフローサイトメータを使用して調べたところ,異常のあるクローンと異常のないクローン間では細胞集団に違いが認められた.すなわち、ABC transporterの一種であるABCG2を発現していない細胞のクローンはS期の進行が速いことがわかった.ABCG2を発現している細胞は,薬剤排出能力が高く,一般にSP細胞と呼ばれる.細胞のクローニングによって細胞周期の進行は異なるものの,M期への影響がないかどうかを確かめるために,この現象を詳細に調べた.すると,SP細胞とnonSP細胞の両方を含むクローンとSP細胞のみで構成されるクローンが得られることが分かった.SP細胞とnonSP細胞との発現を比較するために,プロテオミクス解析及びトランスクリプトーム解析を行ったところ,それぞれを規定するマーカー遺伝子が数種類得られた.これらの遺伝子がM期に影響するかどうかは不明である.結局のところ,サイクリンB1遺伝子のM期の発現制御解析はほとんど進展がなかった.これからの展開には新たな技術,知識が必要になると考えられる.サイクリンB1遺伝子がM期で発現抑制を免れていることから,M期でのサイクリンB1遺伝子の翻訳についてのアプローチも始めた.本研究で使用するHeLa-S3細胞は,細胞周期を同調させられるが,遺伝子導入が非常に困難な細胞である.そのため,一過的にトランスジーンを導入して,M期でのその遺伝子の発現を調べることができない.また,遺伝子導入効率がよい細胞は,細胞周期をM期で同調させることが困難である.そこで,HeLa-S3細胞を使用して,迅速に安定発現株を得ることにした.これは,安定発現株ならば,すべての細胞でトランスジーンを発現させられるからである.この安定発現株作成では,相同組換え酵素のターゲット配列であるFRT配列をゲノム中に導入することで,相同組換えを利用して安定発現株を従来の1/2程度の期間で得ることができる.当初,FRT配列をゲノムに組み込むために,Zeocin(抗真菌物質)を用いて選択を行っていたが,FRT配列を持った細胞を得ることは出来なかった.そこで,レンチウイルスベクターを使用したが,細胞周期進行に以上をきたすクローンしかえられなかった.次に,Blasticidin(抗真菌物質)を選択に用いる薬剤として使用した.この結果,ウイルスによらずにFRT配列をゲノムに組み込むことに成功し,10クローン以上を得ている.現在,これらのクローンの細胞周期の進行を調べるとともに,サイクリンB1遺伝子を改変したさまざまなコンストラクトを細胞に導入し,それらの発現を調べようとしている.相同組換えを利用した,安定発現株の作成とその展開について.前年度では、レンチウイルスベクターを用いてさまざまな遺伝子の安定発現株を得ようとしたところ、細胞周期の異常(S期の進行が遅れていた)が生じた.ところが,今年度に,レンチウイルスベクターを用いずに安定発現株を得ても同じ異常が観察された.しかし,同時に数は少ないが,異常を持たないクローンも取得できた.この異常をもつクローンと異常を持たないクローン間で,どのような差異があるのかをフローサイトメータを使用して調べたところ,異常のあるクローンと異常のないクローン間では細胞集団に違いが認められた.すなわち、ある表面抗原を持たないクローンはS期の進行が速いことがわかった.全ての細胞がこの表面抗原を持つようなクローンは存在せず,ヘテロな集団である場合は細胞周期に異常は見られなかった.つまり,この表面抗原をを持たない細胞集団のみがクローニングされた結果、S期の進行が異なるようになったことがわかった.クローニングを施していない細胞集団は,二つのクローンが混在したヘテロな集団であった.このように,培養細胞であってもヘテロであることは他の培養細胞系であっても報告があり,特別というわけではない.ただし、サイクリンB1遺伝子のM期の翻訳に関しては両者で差がないので、引き続き研究を進めていく予定である.サイクリンB1遺伝子のM期での転写に関してはクローン間で比較していないが,並行してS期の進行に関しても調べようと考えている.相同組換えを利用した,安定発現株の作成とその与展開について.前年度では、レンチウイルスベクターを用いてさまざまな遺伝子の安定発現株を得ようとしたところ、細胞周期の異常(S期の進行が遅れていた)が生じた.ところが,今年度に,レンチウイルスベクターを用いずに安定発現株を得ても同じ異常が観察された.しかし,同時に数は少ないが,異常を持たないクローンも取得できた.この異常をもつクローンと異常を持たないクローン間で,どのような差異があるのかをフローサイトメータを使用して調べたところ,異常のあるクローンと異常のないクローン間では細胞集団に違いが認められた.すなわち、ABC transporterの一種であるABCG2を発現していない細胞のクローンはS期の進行が速いことがわかった.

ABCG2を発現している細胞は,薬剤排出能力が高く,一般にSP細胞と呼ばれる.細胞のクローニングによって細胞周期の進行は異なるものの,M期への影響がないかどうかを確かめるために,この現象を詳細に調べた.すると,SP細胞とnonSP細胞の両方を含むクローンとSP細胞のみで構成されるクローンが得られることが分かった.SP細胞とnonSP細胞との発現を比較するために,プロテオミクス解析及びトランスクリプトーム解析を行ったところ,それぞれを規定するマーカー遺伝子が数種類得られた.これらの遺伝子がM期に影響するかどうかは不明である.結局のところ,サイクリンB1遺伝子のM期の発現制御解析はほとんど進展がなかった.これからの展開には新たな技術,知識が必要になると考えられる.
ナノ位相トモグラフィー走査型透過電子顕微鏡の開発

走査型透過電子顕微鏡によるナノ位相トモグラフィー実現を目指し、長焦点深度の振幅・位相像分離再生手法を提案している。これに必要な4技術要素である、磁場界浸型電界放出電子銃、小型収差補正システム、円環状対物絞りと円環状アレイ型検出器の研究・開発を行い、試作走査型透過電子顕微鏡を用いてこの新結像手法を評価した。今日電子顕微鏡の分解能は, 1Aに到達しているが,深さ方向の分解能はたかだか100A程度に留まっている.高分解能3次元像を観察するため,各方向からの像を撮影後3次元像を再構成するトモグラフィー法があるが,投影原理に基づく正しい再構成には各方向からの焦点深度の深い観察像が必要になる.一方,高分解能電子顕微鏡で重要となる,試料の位相情報は,焦点位置によってコントラストが反転し,トモグラフィー法では正しく3次元位相像を再構成出来ない.これがナノメーター分解能位相トモグラフィー電子顕微鏡実現を妨げていた原因であったさて3次元結像理論によれば,傾斜照明と画像処理を併用する,新しい像観察手法により振幅・位相像が分離出来,位相像もまた長焦点深度かつコントラスト反転無しに観察可能である.さらに本手法は結像に関する「相反定理」により,透過電子顕微鏡,走査型透過電子顕微鏡のいずれにも適用出来る.本研究の原理による位相像長焦点深度観察手法は透過電子顕微鏡,走査型透過電子顕微鏡いずれにも適用可能であるが,前者では試料ドリフト,後者では鏡体の機械的振動の影響を受けやすいと予想される.観察時間内での試料ドリフトの完全除去は困難と判断して,走査型透過電子顕微鏡を選択した本研究では,純国産技術により(1)輪帯照明とアレイ型検出器・並列画像処理システムによる新しい長焦点深度位相像観察方式の開発,および(2)超高輝度電子銃とコンパクト収差補正システム搭載,高精度3次元試料回転ホルダー装備STEM(走査型透過電子顕微鏡)鏡体の開発,を行う本研究は,ナノメーター分解能で,試料の位相情報の(3次元分布3次元位相像)を観察できる新しい電子顕微鏡技術の創出を目指すものであり,応用分野として,半導体中の3次元積層欠陥の可視化や,タンパク質などの3次元ナノ構造解析などが考えられる走査型透過電子顕微鏡によるナノ位相トモグラフィー実現を目指し、長焦点深度の振幅・位相像分離再生手法を提案している。走査型透過電子顕微鏡(STEM)に円環状対物瞳と透過電子を検出するアレイ型検知器を装着し、並列フーリエフィルタリング処理を行えば、高い分解能を保ちつつ、焦点深度の深い位相像が観察できる。この観察法とCT技術を組み合わせて、三次元ナノ位相トモグラフィーを実現する事が本研究の目的である。円環状対物瞳については、収束イオンビーム(FIB)加工によって必要な精度で製作可能である事が判明、30ミクロン厚Ta板に外径40-120ミクロン、外形内径比80%の円環状対物瞳を試験的に試作した。アレイ型検知器についてはシンチレーターと円環配置光ファイバー結合マルチアノード光電子増倍管を使用する方針としたが、接着加工等に未だ問題が残っている。さらにアレイ型検出器の出力を実時間処理する並列フーリエフィルタリング処理システムについては目下、概念設計を終了した段階である。年度の後半では、先行研究で試作済みのアレイ型検知器と並列処理システムのプロトタイプを使用して、円環状対物瞳の基本結像特性計測と振幅・位相分離再生の予備実験を実施した。上記の位相像観察技術を実用化するには、鏡体にCsコレクターと高輝度電子銃を装備する事が強く望まれる。Csコレクタについては、解析式を用いた検討、およびシミュレーションを駆使し、必要な光学系構成を決定した。特に従来型よりレンズ1個(あるいは2個)を削減し、コンパクト化が実現できることを見出した。現在は上記の構成に基づき、各光学要素の位置・形状の決定、必要な電源仕様の決定が終了し、実際の装置設計図面の作成を進めている段階であり、来年度には実験機でのテストが開始できる予定である。高輝度界浸型FE電子銃については、まず永久磁石材料の検討を行い、それらを組み込んだレンズ部品の試作・予備実験を実施した。その結果、現在2種類まで磁石材料の絞込みがなされている。また、予備実験結果の検証のためにシミュレーションによる磁場分布解析も平行して進めており、その評価や改良の指針を打ち出している。来年度はこれらの結果に基づき、レンズ構造を決定し30kVSTEM用の電子銃の試作機を製作する予定である。走査型透過電子顕微鏡(STEM)に円環状対物瞳と透過電子用アレイ型検知器を装着し、並列フーリエフィルタリングによる開口合成を行えば、高分解能のまま焦点深度の深い位相像が観察できる。これにCT技術を組み合わせ、3Dナノ位相トモグラフィーを実現する事が本研究の目的である。円環状対物瞳製作にはFIB加工を用いる。今年度はTa薄板に外径40-120μm、種々の外形内径比対物瞳を製作すると共に、瞳内壁からの散乱防止用として側壁のテーパー加工を実施している。アレイ型透過電子検知器については高効率光ファイバー結合方式の検知器を試作、リレーレンズを介して真空外に配置して予備検出実験を行っている。今後リレーレンズを廃し真空内に実装して効率を一層改善する予定。上記の位相像観察技術を本格的に実用化するには、鏡体にCsコレクタと高輝度電子銃を装備する事が強く望まれる。

Csコレクタについては、前年度の機能検討に基づいて設計図面を作成し、装置部品作製・組立を実施した。また、コレクタを駆動する高安定電源を作製し、必要性能が得られていることを確認した。更に、コレクタ電源制御のためのソフトウェアも開発し、その動作確認も完了している。現在、各開発要素を実機に搭載して、単体評価・光学系軸調整法の確立を実施している段階であり、次年度には、収差補正用ソフトウェアの開発、コレクタ装置の完成、性能評価、および改良を鋭意推進する予定である。高輝度FE電子銃については、永久磁石と磁路材料の磁気特性実測値から高精度(誤差<数%)磁場分布解析手法を得た上で、永久磁石レンズを設計・製作し、30kVSEM用界浸型FE電子銃を試作した。さらにUHV下で冷陰極W(310)FE放出特性を実測した。今後、試作電子銃の問題点抽出と改良及び焦点特性や収差係数のシミュレーションによって電子光学系の最適化を図り、200kV界浸型FE電子銃を製作する予定である。走査型透過電子顕微鏡(STEM)に円環状対物瞳と透過電子用アレイ型検知器を装着し、並列フーリエフィルタリングによる開口合成を行えば、高分解能のまま焦点深度の深い位相像が観察できる。これにCT技術を組み合わせ、3Dナノ位相トモグラフィーを実現する事が本研究の目的である。FIB加工でTa薄板に外径40-120μmの円環状対物瞳を製作すると共に、瞳内壁からの散乱防止用の側壁テーパー加工を継続して実施している。既設STEMでの予備実験ではチャージアップは認められていないが、高分解能時の影響を考慮し、瞳へのOsコートを予定している。アレイ型透過電子検知器と並列画像処理については、振動が分解能に悪影響を与えると予想され、既設STEMでの予備実験では残念ながら格子分解能に達していない。除振と画像再構成アルゴリズム面からの振動対策を検討中。上記技術の実用化には、STEM鏡体にCsコレクタと高輝度電子銃を装備する事が強く望まれる。Csコレクタについては、前年度にコレクタ装置、駆動用高安定電源を実機に搭載して行った予備実験を踏まえ、充分な性能を引き出す為にまず手動による機械的軸調整の手順を確立、その上でビーム偏向器による軸微調整制御のソフトを開発した。さらに残存収差量の定量測定法を検討しており、最終的に残存収差の自動補正を実現する予定である。加えてCsコレクタ性能向上の為の改修(ノイズ抑制、磁気シールド、加工精度改善など)を施した。高輝度FE電子銃については、前年度に製作した予備実験用30kV界浸型FE電子銃の特性評価実験を実施し、FE電流による放出ガス問題やFE陰極位置の最適化等の検討を行った。これを基に新開発STEM用の実用200kV界浸型FE電子銃を設計・製作している。従来型FE電子銃と比べ10倍程度のビーム電流まで利用できる可能性がある。
短期記憶から長期記憶への変換に関わるシナプス構造可塑性の誘導過程

なぜ記憶されるのか?なぜ関連する事象は覚えやすいのか?記憶の分子メカニズムは未だ明確でない。これらを明らかにするため我々は短期記憶から長期記億への変換に関わるシナプス構造可塑性を検討した。神経可塑性プロテアーゼ・ニューロプシン(KLK8)がNMDA受容体の活性化後数分というきわめて短時間で蛋白分解活性が数百倍に上昇し、これによって海馬プレシナプスに存在する細胞接着分子L1camを限定分解することを見いだした。そのKO動物では最初期LTPが消失し、その行動試験においても記憶の獲得に関与することが明らかとなった。本研究では(1)ニューロプシンから接着分子L1のectodomain sheddingに至る経路の探索、(2)活性型ニューロプシン添加によって起こるE-LTPからL-LTPへの変換に関係する受容体、チャネル、シグナル分子群の探索について検討した。ニューロプシンによってsheddingされる分子フィブロネクチン、L1camを特定し、短期記憶から長期記憶への変換に関わる分子としてインテグリン、Voltage-dependent calcium channelを同定した。この過程は関連記憶のための特定シナプスの標識するためにとくに重要と考えられ、タギング仮説と呼ばれている。本研究は世界で初めてニューロプシンがタギングの分子マーカーであることを示したものである。記憶現象においてもっとも疑問であるのは"なぜ記憶が何十年もの長期にわたって安定であるか"という点である。古くから記憶研究が盛んにおこなわれてきたにも関わらず意外にもこの問題は長く放置されてきた。我々は1995年より細胞、シナプス接着のダイナミックな変動が動物の長期の記憶に重要であると想定し、シナプスの形態とその構成分子を変化させる新しいメカニズムが必要であると考えてきた。最近電子顕微鏡をもちいた形態学およびアクチンの動態をマーカーとした細胞生物学研究においてシナプスあるいはスパインの形態変化が長期記憶に関係することが示唆されるようになり、構造可塑性が注目されるようになってきた。しかし、シナプス膜、マトリクスのさまざまな分子変化とそれらの相互作用を探索することはほとんどなかったのが実情である。本研究では接着分子のectodomain sheddingとマトリクス蛋白による神経可塑性の調節メカニズムを検討することから、予定される3年間でこのシステムが長期の可塑性に必須であることを証明し、そこにいかなる分子シグナリングが関わるかを明らかとする。具体的には(1)ニューロプシンから接着分子L1のectodomain sheddingに至る経路の探索、(2)活性型ニューロプシン単独で起こるLTPに関係する受容体、チャネル、シグナル分子群の探索および(3)tPAのLTPへの関与がニューロプシン単独でおこるLTPと同じシグナル系を介するか、について検討する。本年度は計画の初年度であることから(1)ニューロプシンから接着分子L1のectodomainsheddlngに至る経路の探索から着手した。我々はすでにNMDAや4APをex vivoでバスアプライすると海馬ニューロプシンが一過的に活性化し、ニューロプシン依存性のL1のectodomain sheddingが起こるがリコンビナントニューロプシンによってこの現象はおきないことを明らかとしている。このことから、セリンプロテアーゼ以外のプロテアーゼインヒビターを作用させることによりニューロプシンの活性化後、メタロプロテアーゼ(MMP)の活性化およびL1 sheddingというカスケードの可能性が示唆された。そこですでに作成済み不活性型プロ体のプロリコンビナントNPにくわえて常時活性型リコンビナントNP(caNP)を作成した。今後はこのcaNPを用いてこれによって活性化されるMMPのスクリーニングを行なう予定である。短時間の記憶獲得、その後の練習による記憶固定、こうした短期記憶から半永久的に残る長期記憶にいたる転換過程の分子メカニズムは未だ明確でない。これまでの我々はニューロプシン(KLK8)がNMDA受容体の活性化後数分というきわめて短時間で蛋白分解活性が数百倍に上昇し、これによって海馬プレシナプスに存在する細胞接着分子L1camを限定分解することを見いだした。

本研究では予定される3年間で接着分子のectodomain sheddingとマトリクス蛋白による神経可塑性のシグナル調節メカニズムにいかなる分子群が関わるかを明らかとする。具体的には(1)ニューロプシンから接着分子L1のectodomain sheddingに至る経路の探索、(2)活性型ニューロプシン添加によって起こるE-LTPからL-LTPへの変換に関係する受容体、チャネル、シグナル分子群の探索および(3)tPAのLTPへの関与がニューロプシン単独でおこるLTPと同じシグナル系を介するか、について検討する。これまで課題(1)についてはニューロプシンの活性化プロテアーゼの同定を目的として解析してきたが未だ特定するまでには到っていない。一方、ニューロプシンによってsheddingされる分子フィブロネクチン、L1camを特定し、さらに現在もう1種のタンパク質P120の同定を行っている。課題(2)については、刺激入力の強度に応答してニューロプシンが最初期に活性化され、その活性化の度合いによってL-LTPを誘導すると考えられ、LTPの安定化に重要と考えられるシナプス間隙タンパク質のshedding、シナプス強化、インテグリン活性化、Voltage-dependent L-type Ca channel (VDCC)の活性化という1連の機序が明らかとなった。さらにニューロプシンKOマウスの詳細な解析から、ニューロプシンがL1cam陽性の未熟型シナプス、PSDが観察されないオルファンブートンの成熟に関わることを示した。課題(3)については19年度に解析する予定である。なぜ記憶されるのか?なぜ関連する事象は覚えやすいのか?記憶の分子メカニズムは未だ明確でない。これらを明らかにするため我々は短期記憶から長期記憶への変換に関わるシナプス構造可塑性を検討した。神経可塑性プロテアーゼ・ニューロプシン(KLK8)がNMDA受容体の活性化後数分というきわめて短時間で蛋白分解活性が数百倍に上昇し、これによって海馬プレシナプスに存在する細胞接着分子Llcamを限定分解することを見いだした。そのKO動物では最初期LTPが消失し、その行動試験においても記憶の獲得に関与することが明らかとなった。本研究では(1)ニューロプシンから接着分子L1のectodomain sheddingに至る経路の探索、(2)活性型ニューロプシン添加によって起こるE-LTPからL-LTPへの変換に関係する受容体、チャネル、シグナル分子群の探索について検討した。ニューロプシンによってsheddingされる分子フィブロネクチン、L1camを特定し、短期記憶から長期記憶への変換に関わる分子としてインテグリン、Voltage-dependent calcium channelを同定した。この過程は関連記憶のための特定シナプスの標識するためにとくに重要と考えられ、タギング仮説と呼ばれている。
教師との対話とドリルテキストの相互参照に基づく初等数学の問題解決に関する研究

自然言語処理と図形処理を統合化し,教師との対話を参照しながら小学校1年算数のドリルテキストの意味理解と問題解決を行うシステムの実現を目指している。本年度は以下の研究課題に取り組んだ。1.ドリルテキストの意味理解サブシステムの実現テキストの問題文を文字列,文節系列,構文木を経て格構造に,問題図形を図形モデルやテキストモデルとの照合により図形構造表現に交換するシステムを実現した。システムの制御は,テキスト構造に応じた複数個の機能モジュールの生成と起動ならびにメッセージ交換に基づく分散方式で行われる。2.問題解決過程における対話のための文脈ならびに表現形式の定義文脈を言語表現が使用され,評価される言語的・非言語的環境であると定義し,発話文の構造と発話意図,発話のおかれた状況(話し手,聞き手,場所,時,現場の事物),領域知識と話し手の注意状態をその構成要素とした。さらに,発話時点を1つの状態とする離散的な文脈の表現法を提案した。3.対話に基づくドリルテキストの問題解決システムの実現ドリルテキストの問題解決とは,テキストの格構造と図形構造表現および教師との対話から,問題解決ならびに解答合成に必要なコマンド系列(フレーム形式で表現)を組み立て,実行する過程であると考え,ワークステーション上で動作するPrologを用いてプロトタイプシステムを実現した。(1)文脈情報に基づくシステムからの発話文の生成アルゴリズムを開発した。(問題解決過程の手続きの流れと発話意図の関連付け,省略・指示・提題などの修辞処理など)(2)文脈情報に基づく教師からの応答文の解析アルゴリズムを開発した。(応答文の発話意図および指示・省略要素の推定,文脈情報との対応付け,応答文からのコマンド候補の抽出など)自然言語処理と図形処理を統合化し,教師との対話を参照しながら小学校1年算数のドリルテキストの意味理解と問題解決を行うシステムの実現を目指している。(応答文の発話意図および指示・省略要素の推定,文脈情報との対応付け,応答文からのコマンド候補の抽出など)
途上国における持続可能な発展戦略と国際支援システムに関する研究

本研究は、インドネシア国立マタラム大学との国際共同研究として、途上国の最貧地域における持続可能な地域づくりとはいかなるものか、またその実現のために、先進国と途上国の相互協力システムをいかに構築すべきかを学際研究した。とくに、ロンボク島の持続可能な発展モデルを構築するための教育・研究センター(The Center for Eco-Literacy in Lombok : CELL)を拠点に国際共同研究を実施した。マタラム大医学部客員教授(平成18-20年)として「マラリア撲滅プログラム」に参画し、同大学の疫学医療研究班と積極的な研究交流を行い、東ロンボク島でのマラリア蔓延の背景に潜む社会疫学的な発生メカニズムを検討するために、当該地域の自然環境と人間社会をめぐる諸問題について、自然科学的知見をも踏まえた学際的な研究を実施した。とくに、ロンボクの基礎資料の収集と情報通のインタヴューに努めた。平成18年度は、主としてマラリア高度蔓延地域であり、最も社会経済的な貧困に直面している同島東部のジェロワル・クロワク・ラブアンハジの3地区において、持続可能な発展戦略の基幹である人間貧困とマラリアとの関連について総合地域診断を実施した。特に、マタラム大学医学部の16名のスタッフと地方政府、さらに、各集落に在住している60名あまりのマラリア・ヴィレッジ・ワーカー(MVW)の全面的協力をえて、5000名の住民からの血液採取・真性マラリア診断と2段階層別抽出法による1000サンプルのマラリアに関するアンケート調査(CBDESS)を実施した。その中間報告会として、2007年2月14日に、同大学医学部講堂にて公開セミナー、Malaria Control Program Seminar :"Collecting Baseline Data and Epidemiological/Sociological Survey(CBDESS)"を実施した。現在、マタラム大学医学部紀要として、中間報告書の刊行を進めている。2005年にインドネシアで起こったマラリアアウトブレクに焦点を当てて、絶対貧困レベルの東ロンボク島を対象に、同地域が抱える経済的・政治的・社会的・文化的、環境的な諸要因間の相互依存関係とマラリアアウトブレイクの発生原因メカニズムの解明を行った。さらに、その解決を目指したマタラム大学医学部の「マラリアコントロールプロジェクト」に参画し、農村開発センター、女性研究所の全面的な協力をえて、国際共同研究を行った。マラリア高度蔓延地域であり、最も社会経済的な貧困に直面している東ロンボク島のクロワル、ジェロワロ、バルアンハジの3地区を対象地域に、約2000名の住民を対象に、血液検査と約1000名のマラリアに関する質問紙調査を実施し、持続可能な発展戦略の基幹である人間貧困とマラリアとの関連について総合地域診断を実施した。その結果、今回のマラリアアウトブレイクは、地球温暖化による異常気象の影響を受けており、またマラリア感染率は、1)世帯収入2)教育レベル3)マラリアリスク行動4)母子健康状態と強く関連していることが実証できた。「マラリアコントロール5カ年行動計画」では、社会学者が疫学医療研究班と連携して研究交流を行う点に優位性が認められた。今後、この行動計画ではマラリア撲滅のために、WHOやインドネシア保健省、海外NPOINGOからの支援の必要性を強くうたっており、本研究では、当該地域での「コミュニティ・地域診療所・大学研究所との協働システム」の構築に対する国際支援活動に焦点をあて、疫学的経験と社会科学的知見を踏まえた現地調を実施する。「子どもたちにマラリア診断キット」を送る日本からの国際支援NPO活動を追証し、途上国への海外支援における「ピンポイント支援」システムの重要性を評価する。そして、東ロンボクにおけるマラリア蔓延地域の社会的実状に合わせたマラリア撲滅プログラムと国際支援体制についてパイロットモデルの構築をめざすわれわれは、国際的な医療支援活動の準備を図った。持続可能な発展戦略の最重要課題であるマラリア撲滅のための社会疫学的研究を実施。マラリア・アウトブレクが生起した東ロンボク島とシャンヘイ群島を対象に社会的貧困とマラリアアウトブレイクとの因果関係を、特にマラリア感染拡大を経済的・政治的・社会的・文化的、環境的な諸要因間の相互依存関係の解明を通してマラリアアウトブレイクのメカニズムを分析。1000名住民を対象に血液検査と質問紙調査を実施。今年度は、マラリアアウトブレイクと地球温暖化による異常気象の影響にも焦点を当て、マラリア高度蔓延地域で、かつ最貧困の東ロンボク島のクロワル、ジェロワロ、バルアンハジの3地区を対象地域とした。「マラリアコントロール5カ年行動計画」では、われわれ社会学者が疫学医療研究班と連携して研究交流を行う点に優位性が認められた。そして、マラリア撲滅プログラムの一環として、WHOやインドネシア保健省、海外NPO/NGOとの協力を得て、当該地域での「コミュニティ・地域診療所・大学研究所との協働システム」の構築に対する国際支援活動の可能性を探った。また、「途上国の子どもたちにマラリア診断キット」を送る日本の国際支援活動「マラリア・フロント基金」を追証し、途上国への海外支援における「ピンポイント支援」システムの重要性を評価検討した。

本研究はマラリア蔓延地域の社会的実状に合わせたマラリア撲滅プログラムと国際支援体制についてパイロットモデルの構築をめざしたものである。なお、2009年度には「マラリア・コントロール・プログラム」を刊行予定。
林木の個体間の二酸化炭素交換機能特性の時間依存性

1.実験林及び実験方法19年生(1993年現在)ヒノキ林からサイズを異にする5個体を選び、2台の立木同化測定装置を順次、各個体に移し替えながら個体レベルのCO_2ガス交換速度を昼夜連続して測定した。また、測定個体の毎木調査(樹高、生枝下高、生枝下高幹直径、樹高の1割高での幹直径、地際から50cm間隔での幹直径)を毎月、実施した。2.結果個体レベルで測定された年総光合成生産量p[kg(CO_2)tree^<-1> yr^<-1>]は個体の幹材積v[dm^3]が大きいほど大きく、両者の関係は以下に示す拡張されたべき乗式で表された。上式は、個体幹材積がv_<min>に近づくにつれて、個体の年総光合成生産量が急激に減少してゼロとなることを示しており、v_<min>は林分で生存可能な最小個体の幹材積と見なすことが出来る。また、べき指数hの値はほぼ2/3となり、サイズの大きな個体の年総光合成生産量は個体の表面積にほぼ比例していると言えた。また、年呼吸消費量r[kg(CO_2)tree^<-1> yr^<-1>]は年総光合成生産量pに比例していた。比例定数kの値は0.38となり、年呼吸消費量は年総光合成生産量のほぼ4割に相当していた。式(1)と式(2)を仮定することにより、年呼吸消費量rの個体幹材積vへの依存性は次式で与えられる。実測結果は、式(3)に良く適合していた。以上の結果は、時間経過に伴う林分の物質生産機構の推移を、個体レベルでの物質経済の面から説明可能であることを示唆している。1.実験林、及び測定方法名古屋大学農学部構内に植栽されている17年生ヒノキ人工林(平均樹高5.1m)でサイズを異にする5個体について、2台の立木同調同化測定装置を順次、各個体に移し替えながら個体レベルのCO2ガス交換速度を測定した。1個体の測定期間は1週間とし、この期間は昼夜連続測定を実施した。測定は1991年10月から開始した。このCO2ガス交換測定と並行して、測定個体の毎木調査(樹高、生枝下高、生枝下高幹直径、樹高の1割高での幹直径、地際から50cm間隔での幹直径)を実施した。2.結果個体レベルで測定された日総光合成速度pg(日地上部剰余生産速度+日地上部暗呼吸速度)は、個体の幹材積vsが大きいほど大きかった。この両者の関係は拡張されたべき乗式[pg=g(vsーvsmin)^h;g,h,vsminは月毎に定まる係数]で良く近似された。この式は、個体幹材積がvsminに近付くにつれ、個体の総光合速度が急激に低下しゼロとなることを示しており、係数vsminはこの林分で生存可能な最小個体の幹材積であることが予想される。本研究で得られたpgーvs関係は林分の総光合成速度を推定するのに有効であるのみならず、自然間引き等の林分動態を解析する上にも興味深い結果である。本結果はヒノキ林木の成長が止んだ10月以降に得られたものであるので、今後は同様な測定を継続し個体レベルのCO2ガス交換速度の個体サイズ依存性の季節変化、及び年変化を解析し、本研究の目的である個体レベルのCO2ガス交換速度の個体サイズ依存性の時間経過を実験的に明らかにするつもりである。1.実験林及び実験方法名古屋大学農学部構内のヒノキ

18年生(1992年現在)実験林でサイズを異にする5個体について、2台の立木同化測定装置を順次、各個体に移し替えながら個体レベルのCO_2ガス交換速度を測定した。1個体の測定期間は月に10-15日間とし、この期間は昼夜連続測定した。測定は1991年10月から開始した。CO_2ガス交換測定と平行して、測定個体の毎木調査(樹高、生枝下高、生枝下高幹直径、樹高の1割高での幹直径、地際から50cm間隔で幹直径)を毎月、実施した。2.結果個体レベルで測定された年総光合成速度(年地上部純生産速度+年地上部暗呼吸速度)p[kg(CO_2)tree^<-1> yr^<-1>]は個体の幹材積v[dm^3]が大きいほど大きく、この両者の関係は以下に示す拡張されたべき乗式で表された。p=g(v-vmin)^h vmin,h;係数.この式は、個体幹材積がvminに近づくにつれて、個体の年総光合成速度が急激に減少してゼロとなることを示しており、vminは林分で生存可能な最小個体の幹材積と見なすことが出来る。また、係数hの値はほぼ2/3となり、サイズの大きな個体の年総光合成速度は個体の表面積にほぼ比例しているといえた。本研究で得られたp-v関係は林分の年総光合成生産を推定するのに有効であるばかりでなく、自然間引きの機構を物質経済の面から解析する上でも興味深い結果である。以上の結果は1年半で得られたものでるので、さらに実験を継続することにより、本研究の目的である個体レベルのCO_2交換速度の個体サイズ依存在の時間経過を明らかにするつもりである。1.実験林及び実験方法昨年度に引き続き、名古屋大学農学部構内のヒノキ19年生(1993年現在)実験林でサイズを異にする5個体について、2台の立木同化測定装置を順次、各個体に移し替えながら個体レベルのCO_2ガス交換速度を測定した。1個体の測定期間は月に1015日間程度とし、この期間は昼夜連続測定を実施した。またCO_2ガス交換測定と平行して、測定個体の毎木調査(樹高、生枝下高、生枝下高幹直径、樹高の1割高での幹直径、地際から50cm間隔での幹直径)を毎月、実施した。2.結果個体レベルで測定された年総光合成生産量p[kg(CO_2)tree^<-1>yr^<-1>]及び年呼吸消費量r[kg(CO_2)tree^<-1>yr^<-1>]は個体の幹材積v[dm^3]が大きいほど大きく、これら両者の関係はそれぞれ以下に示す拡張されたべき乗式で表された。上式は、個体幹材積がv_<m1n>(v'_<m1n>)に近づくにつれて、個体の年総光合成生産量及び年呼吸消費量が急激に減少してゼロとなることを示しており、v_<m1n>(v'_<m1n>)は林分で生存可能な最小個体の幹材積と見なすことが出来る。また、係数h及びh'の値はほぼ2/3となり、サイズの大きな個体の年総光合成生産量及び年呼吸消費量は個体の表面積にほぼ比例していると言えた。個体レベルでのCO_2ガス交換速度の測定結果から得られたp-v及びr-v関係は、林分レベルでの物質生産を解析する上で有効であるばかりでなく、自然間引きの機構を個体の物質経済の面から解析する上でも興味深い結果である。
金属間結合を有する複核錯体の反応

3【[CpMo(CO)_3]_2】と【NO(_2^_)】との光反応または【[CpMo(CO)_2]_2】と【NO(_2^-)】および【NO(_3^-)】との暗反応により単核の[CpMo【(CO)_2】(NO)]が生成することが明らかにされ、その反応機構が解明された。4 α,α'-ジブロモ-O,m,P-キシレンのベンジル炭素への【[CpMo(CO)_3]^-】の求核攻撃により、キシリレン架橋の複核錯体[【{CpMo(CO)_3}_2】(μ-O,m,p-【CH_2】【C_6】【H_4】【CH_2】)]を得た。これらの錯体はP【Me_2】Phと反応し、モノアシル,ジアシル錯体を順次生成する。また、光照射によりMo-C結合が均等解製され、ラジカルを生ずることが明らかにされた。5ジ-μ-メチレン複核錯体【Rh(C_5Me_5)Me]_2】【(μ-CH_2)_2】の酸化還元挙動をサイクリックボルタンメトリー法により調べ3つの酸化波を確認した。第1波および第2波付近での定電位電解により発生する気体成分および試料溶液のESRを測定してラジカル種の生分を確認すると共に、この錯体の酸化反応機構の全容を明らかにした。また可視光照射によりRh-Mc結合が切断されてメチルラジカルが生成することも明らかになったので、ラジカル機構の存在の可能性をも示した。