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義務教育教員養成における「介護等体験」の有効的な実施方法に関する研究

「義務教育教員養成における介護等体験の有効的な実施方法に関する研究」という研究課題で、平成17年度から平成19年度までの3カ年の研究を進めている。本研究では、教員養成を行っている大学、介護等体験を提供している福祉施設や学校、および介護等体験を受講する学生が、どのような課題や問題等を抱えているのかを明らかにするとともに、より実践的で効果的な実施方法を検討することを目的としている。本年度は、研究の2年目として次のことに取り組んだ。義務教育教員養成を行っている大学において介護等体験を学生に受講させるに当たって、事前指導をどのように行っているのか、授業の中で介護等についての内容がどの程度取り入れられているのか等について、昨年度に続き広島県をはじめとして近隣の県を含めて調査を行った。その結果、多くの大学において、介護等体験を引き受けている福祉施設や学校から改善を求める意見が指摘されており、介護等体験の実施に関しての課題が多いことが示唆された。介護等体験を引き受けている福祉施設や学校を対象として、どのような方法や内容で実習を行っているのかについて、広島県を中心に調査を行った。その結果、介護等体験をどのように進めていけば良いか等についての疑問や課題を多くの福祉施設や学校が抱えていることが示された。学生に対して、介護等体験を通してどのようなことを学んだか、大学でどのようなことを学んでおくべきか、介護等体験にどのようなことを期待していたか等について調査を行った。その結果、大学や実習先に対しての多くの要望があることが示された。今後は、大学や福祉施設や学校の対象数を増やし、併せて多くの学生を調査対象とすること等を通して、介護等体験の有効的な実施方法に関してのさらなる検討を行うとともに、研究の報告書をまとめていこうとしている。平成17年度から平成19年度までの3年間で、「義務教育教員養成における介護等体験の有効的な実施方法に関する研究」という研究課題に取組んでいる。本研究を通して、教員養成を行っている大学及び介護等体験の実習先が、どのような課題や問題を抱えているのかを明らかにするとともに、より効果的な介護等体験の実施方法について検討を加えることを目的としている。平成17年度は、本研究の研究態勢の確立を、平成18年度は調査研究を、平成19年度は調査研究と研究の総括を主な柱として研究を進めてきた。平成19年度は、次の様な研究成果を得ることができた。義務教育教員養成を実施している大学において学生に介護等体験を受講させる際に、事前指導や事後指導等をどのように行っているのか、指導の内容はどのようなものか、授業のなかに、どのように介護等体験を取り入れているのかなどについて、アンケート調査や聞き取り調査をもとに情報の収集を行ってきた。それらの情報をもとに、より実践的で効果的な指導のあり方を検討している。介護等体験の実習を受け入れている特別支援学校(盲学校、聾学校、養護学校等)及び、福祉施設等における実習内容や実施方法について、アンケート調査や聞き取り調査をもとに情報を収集し、具体的に、どのような問題や課題が生じているのか、それらの問題や課題の解決のために、実習先のみだけでなく、大学としてどのような改善を行っていく必要があるのか等について検討を行ってきた。
ドップラー広がりの無い吸収線を用いた半導体レーザー周波数の超高安定化

半導体レーザーは小型,軽量,小電力という他のレーザーに無い多くの長所を持ち,更に単一モードで室温で動作するものも多く開発され,計測や通信の分野で実用化されつつある.しかし,唯一の欠点は発振周波数が温度や駆動電流に極めて鋭敏で不安定であり,またスペクトル自体もガスレーザー等に比べて広いことである.半導体レーザーを光源とした光センシングにとってこれらの欠点を克服することが極めて重要なことである.本研究の目的はまず,原子の吸収線を利用して半導体レーザー周波数を超高安定化することである.そのためにCsやRb原子に対して飽和吸収分光を行い,得られたドップラー広がりの無い極めて鋭い吸収信号を利用し,その中心周波数にレーザー周波数を固定させた.その結果,現在のところ半導体レーザーとしては世界最高の周波数安定度(Δf/f<10^<-13>)を得ることができた.この周波数安定化の方法では,制御系の誤差信号を得るために,半導体レーザー周波数を微少に変調させている.しかし,光のコヒーレンスを利用する将来の光センシングではこのような周波数変調は望ましくない.そこで,周波数変調させることなしに誤差信号が得られる新しい分光法の開発を行った.この新しい方法では,原子に加える光の偏光を変化させ,或いは原子に交番磁界を加えるもので, CsやRh原子に応用したところ理論的に予想した通りの微分形のドップラー,フリー信号を得ることができた.この信号を利用して半導体レーザー周波数の安定化を行ったところ,飽和吸収信号を利用した場合と同様の極めて高い周波数安定度が得られた.周波数変調をかけていないことから多くの応用が開けるものと考えている.現在,外部鏡を用いた半導体レーザースペクトルの狭帯域化の研究を行っているが,予備的実験ではかなりの狭帯域化に成功している.今後は狭帯域化したレーザーの周波数安定化の研究を行う予定をしている.半導体レーザーは小型,軽量,小電力という他のレーザーに無い多くの長所を持ち,更に単一モードで室温で動作するものも多く開発され,計測や通信の分野で実用化されつつある.しかし,唯一の欠点は発振周波数が温度や駆動電流に極めて鋭敏で不安定であり,またスペクトル自体もガスレーザー等に比べて広いことである.半導体レーザーを光源とした光センシングにとってこれらの欠点を克服することが極めて重要なことである.本研究の目的はまず,原子の吸収線を利用して半導体レーザー周波数を超高安定化することである.そのためにCsやRb原子に対して飽和吸収分光を行い,得られたドップラー広がりの無い極めて鋭い吸収信号を利用し,その中心周波数にレーザー周波数を固定させた.その結果,現在のところ半導体レーザーとしては世界最高の周波数安定度(Δf/f<10^<-13>)を得ることができた.この周波数安定化の方法では,制御系の誤差信号を得るために,半導体レーザー周波数を微少に変調させている.しかし,光のコヒーレンスを利用する将来の光センシングではこのような周波数変調は望ましくない.そこで,周波数変調させることなしに誤差信号が得られる新しい分光法の開発を行った.この新しい方法では,原子に加える光の偏光を変化させ,或いは原子に交番磁界を加えるもので, CsやRh原子に応用したところ理論的に予想した通りの微分形のドップラー,フリー信号を得ることができた.この信号を利用して半導体レーザー周波数の安定化を行ったところ,飽和吸収信号を利用した場合と同様の極めて高い周波数安定度が得られた.周波数変調をかけていないことから多くの応用が開けるものと考えている.現在,外部鏡を用いた半導体レーザースペクトルの狭帯域化の研究を行っているが,予備的実験ではかなりの狭帯域化に成功している.今後は狭帯域化したレーザーの周波数安定化の研究を行う予定をしている.
高感度体組織アイソザイム分析法の確立とその獣医臨床への応用に関する研究

1.体組アイソザイフ分離法。牛の血清,臓器,脳脊髄液,尿の分析を試みた。LDHは各試料とも前処理なしで良好に分離した。GLDHは肝臓と血清で、CPKは各臓器と血清で前処理なしで分離可能であった。γ-GTPは肝臓と血清に1%TritonX-100を20μl添加すると分離可能であったが、肝臓を少量の1%TritonX-100中で鋏による細切試料を用いた方がより明瞭に分離した。PAG濃度はLDHは6%,CPKは7.5%の単層ゲルを、GLDH,γ-GTPは4.516%の濃度勾配ゲルを用いた。2.体組織アイソザイムの臨床応用。(1)採材方法。超音波診断装置の誘導下で牛の肝組織を針生検で得た。従来の穿刺器に比べて牛に対する侵襲性が低く、しかも本測定に供するのに十分な量の試料が得られたので肝疾患診断に際し、より直接的解析が可能となった。尿中酵素活性は従来一日排泄量で表示しているが、蓄尿の困難な獣医臨床では比較的安定して排泄される尿中クレアチニン濃度で随時尿中の酵素活性で除したクレアチニン指数表示が有用であった。(2)牛の肝病変に伴う肝組織LDH,GLDHのアイソザイムパターンの変化。C【Cl^4】及びエチオニン投与実験ではLDH,GLDHとも肝細胞障害が重篤なほどLDHの優勢分画はV分画方向へシフトし、GLDHは最陰極にバンドが出現した。屠場採取の肝臓も同様な傾向を持ち、肝細胞障害が比較的軽い水腫性変性ではLDHは【I】分画が、肝細胞障害が中等度の脂肪化では【II】,【III】分画が、著しく障害された壊孔、線維化では【III】,【IV】分画の比率が増加し、肝病変の程度を知るスクリーニング検査として有用性が認められた。血清LDHアイソザイムは肝疾患症例のほとんどが【I】【II】分画優勢であり肝病変の差異を論ずることはできなかった。(3)痙攣症候群牛の脳脊髄液と血清CPKアイソザイム。脳脊髄液,血清ともBB活性増加を認め、本疾患が神経原性筋疾患であることを示唆した。(1)採材方法。
小児インスリン依存型糖尿病に対する免疫療法および膵島細胞移植の開発

インスリン依存型糖尿病(以下IDDM)の完全なコントロールを実現するには、インスリンの生理的分泌パターンを再現することが必要である。このことを可能にすべく、我々は次の二つの方法を検討した。(1)IDDMの発症初期あるいは発症前の残存膵島細胞の保護についてBBラット、NODマウスはヒトのIDDMのよいモデル動物であるが、我々はこれらに対し発症前から免疫抑制のサイクロスポリンや免疫調節剤のβ-1,3-Dグルカンを投与することによって、顕性糖尿病の発症を抑制し且つIDDMの特徴的病理組織像である膵島炎(insulitis)をも抑制することを証明した。サイクロスポリンについては、腎移植等の臨床面で使用されその副作用として既に腎障害、肝障害が指摘されているが、我々の動物実験では膵島細胞そのものに対する副作用も認められ、IDDM患者に対する臨床応用は不可能であると判断した。一方、β-1,6;1.3D-グルカンには問題となるような副作用はみられないことから臨床応用は可能と考えられ、厚生省のガイドラインに沿って他の施設と共同研究を行う準備を進めている。現在、その施設、担当研究者(医師)の選出が完了し、大部分で同意が得られている。IDDMの根本的な治療としては、発症を予知し、有効な免疫療法によって発症を予防することが最も望ましい。IDDMの発症予知については、カリフォルニア大学のS.J.Soeldner博士との共同研究を昨年より開始しており、日本全国の40ケ所の施設から集めたIDDM患者の家族約300名の膵島細胞抗体(ICA)、インスリン抗体(IAA)を既に測定した。現在のところ、これらの家族から1名IDDMが発症したが、この症例は予知が可能であった。(2)膵島移植我々はBBラットを用いて膵島移植の研究を行ってきた。糖尿病を発症したBBラットの門脈へ、BBラットあるいは他の系統のラットから採取した膵島を注入し肝へ生着させる技術はすでに習得した。IDDMにおける膵島移植では拒絶反応と自己免疫によるgraftの傷害が起こるが、現在までの検討ではdonorとしてはBBラット以外の系統のラット膵を用いた方が傷害を受けにくいことが示されている。今後、臨床での実用化をめざして研究を進めていく。
ヒト頭部皮膚由来毛包幹細胞の分離培養と末梢神経、脊髄損傷部の再生能の確認

我々は、今までの実験で神経系幹細胞の重要なマーカーとなるclass VI中間径フィラメントnestin遺伝子のプロモーターを用いたGFP遺伝子導入トランスジェニックマウスを作成し、皮膚毛包幹細胞にnestinが強発現していることを見い出すと共に、皮膚毛包から摘出した毛包幹細胞が神経細胞・クリア細胞・角化細胞等に分化することを明らかにした。また、毛包幹細胞をマウスの切断坐骨神経及び脛骨神経間へ移植した場合、末梢有髄神経の再生を確認した。さらに脊髄損傷部への毛包幹細胞移植により、運動機能をも改善することが確認された。これらの事実から、多分化能を有する毛包幹細胞の再生医療への応用の可能性が示唆された。今回の研究期間の実験では、ヒト頭部毛包における毛包幹細胞の分布を明らかにし、毛包幹細胞の分離培養に成功した。ヒトの頭部毛包における毛包幹細胞もマウスとほぼ同様の分布を示す。毛包脂腺付着部の毛包幹細胞領域には、ネスチンを強く発現し、ケラチン15陰性の多分化能を有する毛包幹細胞が分布す毛包バルジ領域には、ケラチン15陽性、ネスチンを弱く発現するケラチノサイトの前駆細胞が分布する。ヒト毛包ら分離したネスチンを強く発現し、ケラチン15陰性の毛包幹細胞は神経細胞、グリア細胞、ケラチノサイト、平滑筋細胞に分化した。さらに多分化能を有するヒト頭部皮膚由来毛包幹細胞をヌードマウスの切断した坐骨神経間に移植したところ移植しないものがグリア〓痕となって軸索がほとんど再生しないのと比較して有意に損傷部の軸索の再生が促進され、神経機能も回復することを確認した。ヒト頭部皮膚由来の毛包幹細胞は末梢神経損傷部の修復に有用である可能性が高いと考えられる。(2)抗腫瘍剤誘発性脱毛に伴う、ネスチンを発現する血管密度の減少と毛包幹細胞の増殖抑制による脱毛の発症経路の証明。(Y.Amoh et al.,J Invest Dermatol 127,2006)(3)様々な悪性腫瘍の新生血管におけるネスチンの発現亢進と、腫瘍新生血管と腫瘍細胞の相互作用の解明、腫瘍新生血管の定量評価や機能解析におけるネスチンGFP-Tgマウスの有用性を明らかにした。(Y.Amoh et al.,Cancer Res 65,2337,2005;Cancer Res 65,5352,2005ほか)(4)これまで毛隆起に毛包幹細胞が分布していることは予測されていたが、毛包幹細胞の多分化能は明らかにされていなかった。我々は毛隆起に分布する毛包幹細胞の多分化能を明らかにするため、ネスチンーGFP-Tgマウスの髭毛包と背部皮膚の毛包からネスチン。GFPを発現する毛包幹細胞の分離を行い、神経幹細胞培養液で4週間培養した。ネスチンを発現する毛包幹細胞はコロニーを形成し、血清含有RPMI1640培養液に移すと神経細胞、グリア細胞、ケラチノサイト、平滑筋細胞、メラノサイトに分化した。ネスチンを発現する1個の細胞も分裂能を有し、神経幹細胞培養液内で再びコロニーを形成し、血清含有RPMI1640培養液に移すと多分化能を示した。これらの結果、我々は皮膚毛包の毛隆起に分布するネスチン陽性の毛包幹細胞が多分化能を持つことを初めて明らかにすることに成功した。(Y.Amoh et al.,PNAS 102,5530,2005)我々は、今までの実験で神経系幹細胞の重要なマーカーとなるclass VI中間径フィラメントnestin遺伝子のプロモーターを用いたGFP遺伝子導入トランスジェニックマウスを作成し、皮膚毛包幹細胞にnestinが強発現していることを見い出すと共に、皮膚毛包から摘出した毛包幹細胞が神経細胞・クリア細胞・角化細胞等に分化することを明らかにした。
ナノバブルによる水の物性変化と農作物の代謝促進への適用

ナノバブルによる活性酸素種(ROS)の発生と種子発芽に及ぼす影響について検討した。蛍光試薬APFによりナノバブル水でROSの発生が確認され、その量はナノバブルの数密度に正比例した。APFによる蛍光強度は、0-1 mMの範囲で過酸化水素濃度とも比例した。これを用いて酸素ナノバブル水及び空気・窒素混合ナノバブル水の酸化能は、それぞれ、0.5及び0.3 mMの過酸化水素水に匹敵すると推察された。一定の浸漬時間におけるオオムギ種子の発芽率及び内生のROS濃度は、空気・窒素混合ナノバブル水と0.3 mMの過酸化水素水の場合、蒸留水よりも高くなった。以上、種子発芽促進のメカニズムの1つが提示された。同一の溶存酸素濃度(DO)、pH、温度、暗黒条件で20時間浸漬した結果、バブルを含まない水に対してナノバブル含有水の場合に、発芽率が顕著に向上した。ナノバブルのゼータ電位は、これまでの知見から-20-40mVである(Ushikubo et al., 2010)。発芽率向上の理由の一つには、ナノバブルの特性であるゼータ電位が考えられる。一方、ゼータ電位はpHによって変化することが知られている(Najafi et al., 2007 )。そこで、微量のHCLまたはNaOHによりpHを調整した水にナノバブルを発生させ、pHが異なる種々のナノバブル含有水を調製した。これを用いてオオムギ種子の発芽試験を行い、pHおよびDOを同じ値に調整し、25°Cでコントロール(バブルを含まない水)とナノバブル水(ナノバブルを含有する水)に種子を浸漬した場合の発芽率を比較検討した。用いた種子は2011年産のオオムギである。その結果、コントロールとナノバブル水における発芽率は、それぞれ、pH4, DO 8.1mg/Lでは85%および95%、pH4.9-5.0, DOナ7.7 mg/Lでは65%および80%、pH6.1-6.5, DO 8.0-8.1 mg/Lでは65%および79%、pH7.1-7.3, DO 7.9-8.0 mg/Lでは72%および85%、pH8.0-8.1, DO7.8-7.9mg/Lでは55%および70%、pH9.0-9.1, DO 7.9-8.0では4。9%および71%であった。以上により、溶存酸素濃度が同一の条件ではいずれのpHでもナノバブルによる発芽率促進効果が認められた。また、その効果はpHが高いほど顕著であった。さらに、オオムギ種子内の水のプロトン緩和時間T2が、ナノバブル含有水に浸漬した種子において長いことが示され、種子内の水の流動性が高いことが推察された。平成26年度に溶存酸素濃度(DO)、pH、温度を同一にして20時間浸漬した結果、コントロールのバブルを含まない蒸留水に対してナノバブル含有水(ナノバブル水)において発芽率が顕著に向上することが示された。その理由としてナノバブルの特性の1つであるゼータ電位が考えられた。ゼータ電位はpHにより変化するのでpHを変えた水で比較した結果、pH4からpH9の範囲で、ナノバブル含有水に浸漬した場合の発芽率がコントロールより高い結果が得られた。これによりゼータ電位の大きさに依存して発芽率が変化する可能性が見出されたが、その影響の一定の傾向が見極められなかった。そこで、ナノバブルによる活性酸素発生が発芽率の促進に貢献していると想定して、コントロール水、ナノバブル水及び0.1mMから0.5mMの濃度の過酸化水素水での発芽率実験を行った。その結果、浸漬17時間での発芽率がコントロール水において28%,ナノバブル水で58%であり、過酸化水素水では濃度が0.1mM, 0.2mM, 0.3mMおよび0.5mMのときに、それぞれ、48%, 40%, 58%および54%となった。過酸化水素が種子の発芽を促進することは知られており、それは活性酸素によるものであると理解されている。以上の結果により、浸漬した種子周囲の水に活性酸素が適度な濃度で存在すると種子の発芽が促進されることが実験的に示され、かつ、ナノバブル水による発芽率の向上の理由の1つが活性酸素の発生に起因するものであることが示された。オオムギ種子を用いて、ナノバブルが発芽率に及ぼす影響を検討した。ナノバブル水の溶存酸素濃度は純空気と純窒素の混合割合を調節してバブルを発生させることにより、溶存酸素濃度が約9 mg/Lのコントロール(蒸留水)と同程度に調整した。いずれの区も100粒の種子を25°Cでナノバブル水及び蒸留水に浸漬した。その結果、ナノバブル水に浸漬した種子の発芽率が15ー25%向上するという、顕著な影響が示された。この理由は、発芽に関わる酵素活性と吸水を左右する水の流動性に差異が生じたためと考えられた。そこで、種子内のプロトン横緩和時間T2を測定した結果、T2は長い成分T2aと短い成分T2bに分かれた。いずれの成分も、ナノバブル水に浸漬した種子の方が緩和時間が長い結果になった。プロトン緩和時間がは、水素結合や分子の流動性などの弱い分子間相互作用の検出に利用される。このことから、ナノバブル水に浸漬した種子内の水の流動性が高くなっていることが推察された。

これは、発芽率向上の1つの要因であると考えられる。一方、発芽率が向上するメカニズムとして、(1)ナノバブルにより外生のROS (・OH)が発生、(2)これがシグナル分子となり、内生のROS (O2・-)が発生、(3)デンプン分解酵素が生成、(4)種子の発芽・幼根の生長促進、というプロセスを考えた。この仮説に基づき、ナノバブルによるROSの発生の有無を、蛍光試薬APFを用いて検討した。蛍光試薬APFは・OHと反応して蛍光を発するので、励起波長490 nm、蛍光波長515 nmの蛍光強度を比較したところ、酸素ナノバブル水の蛍光強度がコントロールより約20(相対値)高い値を示した。これは、ナノバブルによる・OHの発生を意味しており、外生のROSがシグナル分子となって種子内の活性酸素発生を誘導し、発芽が促進されたことが推察された。ナノバブルによる活性酸素種(ROS)の発生と種子発芽に及ぼす影響について検討した。蛍光試薬APFによりナノバブル水でROSの発生が確認され、その量はナノバブルの数密度に正比例した。APFによる蛍光強度は、0-1 mMの範囲で過酸化水素濃度とも比例した。これを用いて酸素ナノバブル水及び空気・窒素混合ナノバブル水の酸化能は、それぞれ、0.5及び0.3 mMの過酸化水素水に匹敵すると推察された。一定の浸漬時間におけるオオムギ種子の発芽率及び内生のROS濃度は、空気・窒素混合ナノバブル水と0.3 mMの過酸化水素水の場合、蒸留水よりも高くなった。以上、種子発芽促進のメカニズムの1つが提示された。ナノバブル水にオオムギ種子を浸漬すると、コントロール水に比べて種子の発芽率が顕著に向上することが実験により確認された。さらに、その理由の1つが、ナノバブルによる活性酸素の発生にあることを、4種の異なる濃度の過酸化水素水に浸漬した実験との比較により明らかにしたことによる。生物プロセス工学種子の発芽率向上の理由の1つがナノバブルによる活性酸素の発生にあることが実験的に明らかになったが、これは種子の周囲における活性酸素である。今後、種子の発芽に直接関与する内生の活性酸素が同様に発生しているかを実験的に確認する予定である。ナノバブルの存在によりオオムギ種子の発芽率が向上することが示された。さらにpHが大きくなるにつれて発芽率の促進効果が顕著になった。pHはバブルのゼータ電位に影響を与える要因であるので、ゼータ電位が発芽率向上に寄与するという仮説が裏付けられ、さらにゼータ電位の大きさに依存して発芽率が変化する可能性が見いだされたことによる。研究は当初より3カ年の計画であり、実験に必要な消耗品等を年度を渡って使用中であるため。発芽率の向上に寄与する要因としては、ゼータ電位だけでなく、ナノバブルによる活性酸素種の発生も大きな要因であると考えられる。今後はナノバブルの存在による活性酸素種の発生を実験的に検討し、発芽率促進の理由を明らかにする。実験に用いる蛍光試薬およびNBT染色試薬の購入に充てる予定で、この実験を現在も継続中である。研究は3か年の計画であり、実験に用いる消耗品を年度を渡って使用中であるため。実験に用いる蛍光試薬の購入に充てる予定で、現在も実験を継続中である。
生体応用研究のための超小型高出力テラヘルツ波光源の開発

ニオブ酸リチウム結晶(LiNbO3)をレーザー光によって数百MW/cm2以上で高強度励起すると,光子と格子振動が作るポラリトンを介した誘導ラマン散乱による広帯域テラヘルツ(THz)波発生が起こり,その発振線幅は数百MHz数THzの広帯域に及ぶ.このTHz波パラメトリック発生を礎にする従来のTHz波パラメトリック光源は,励起光のパルス幅の制約から大型となるため,励起光源を含むTHz波パラメトリック光源全体としては卓上程度となってしまうばかりでなく,その長パルス励起による非線形光学結晶の熱的損傷閾値がTHz波出力を制限していた.本研究では,トップハット型の強度分布をもつ短パルス幅の小型励起光源を用いて光源全体の小型化を図ると共に,熱損傷閾値を緩和し,高強度励起による発生THz波の広帯域化および高出力化を達成し,この結果は数値計算によるシミュレーションともよく一致した.この励起光源を使うことによって,15×20cm2程度の小型THz波パラメトリック光源から,出力100pJ/pulse以上(尖塔値60mW以上),帯域0.93.8THzのTHz波を観測した.また,光注入を行うことによって,出力180pJ/pulse,発振線幅100GHz以下の波長可変THz光源を達成した.これは,この領域の粉や固体のスペクトルを得るのには十分な線幅であり,小型,簡便な本光源によって,生体応用研究への道が開かれたと考えている.また,生体サンプルや水溶液など水分を多く含む試料は,その強い吸収によって応用研究がすすんでいない領域であるが,この光源を用いることによってX線に代わる安全な非破壊検査手法として植物中の成分の非破壊計測などを進めている.本研究の経過は,学術論文,国際会議,国内会議,著書,マスメディアによって広く発表・取材されていることからもこの分野の関心の高さが伺える.ニオブ酸リチウム結晶をレーザー光によって数百MW/cm^2以上で高強度励起すると,光子と格子振動が作るポラリトンを介した誘導ラマン散乱による広帯域テラヘルツ(THz)波発生が起こり,その発振線幅は数百MHz数THzの広帯域に及ぶ.このTHz波パラメトリック発生を礎にする従来のTHz波パラメトリック光源は,励起光のパルス幅の制約から大型となるため,励起光源を含むTHz波パラメトリック光源全体としては卓上程度となってしまうばかりでなく,その長パルス励起による非線形光学結晶の熱的損傷閾値がTHz波出力を制限していた.本研究では,トップハット型の強度分布をもつ短パルスの小型励起光源を用いて光源全体の小型化を図ると共に,熱損傷閾値を緩和し,高強度励起によるTHz波の広帯域化,高出力化を達成した.この励起光源によって,15×20cm^2程度の小型THz波パラメトリック光源から,出力100pJ/pulse以上(尖塔値出力60mW以上),帯域0.93.8THzのTHz波を観測した.また,この小型THz波光源を封筒内の粉体検出に応用することにより,高出力広帯域光源の応用例を示した.さらに,光注入による,狭線幅,広帯域波長可変性を検討した.30mWの連続波半導体レーザーの光を注入したところ,出力は180pJ/pulse以上(尖塔値100mW以上),線幅180GHz以下のTHz波出力が得られた.これはTHz波帯のスペクトルを得るのに十分である.この小型励起光源,非線形光学結晶をベースとするコンパクトなテラヘルツ波光源は,常温動作で操作も簡便であり,テラヘルツ領域における応用研究において有力なツールとなることが期待される.ニオブ酸リチウム結晶(LiNbO3)をレーザー光によって数百MW/cm2以上で高強度励起すると,光子と格子振動が作るポラリトンを介した誘導ラマン散乱による広帯域テラヘルツ(THz)波発生が起こり,その発振線幅は数百MHz数THzの広帯域に及ぶ.このTHz波パラメトリック発生を礎にする従来のTHz波パラメトリック光源は,励起光のパルス幅の制約から大型となるため,励起光源を含むTHz波パラメトリック光源全体としては卓上程度となってしまうばかりでなく,その長パルス励起による非線形光学結晶の熱的損傷閾値がTHz波出力を制限していた.本研究では,トップハット型の強度分布をもつ短パルス幅の小型励起光源を用いて光源全体の小型化を図ると共に,熱損傷閾値を緩和し,高強度励起による発生THz波の広帯域化および高出力化を達成し,この結果は数値計算によるシミュレーションともよく一致した.この励起光源を使うことによって,15×20cm2程度の小型THz波パラメトリック光源から,出力100pJ/pulse以上(尖塔値60mW以上),帯域0.93.8THzのTHz波を観測した.また,光注入を行うことによって,出力180pJ/pulse,発振線幅100GHz以下の波長可変THz光源を達成した.これは,この領域の粉や固体のスペクトルを得るのには十分な線幅であり,小型,簡便な本光源によって,生体応用研究への道が開かれたと考えている.また,生体サンプルや水溶液など水分を多く含む試料は,その強い吸収によって応用研究がすすんでいない領域であるが,この光源を用いることによってX線に代わる安全な非破壊検査手法として植物中の成分の非破壊計測などを進めている.
通電処理による卵白オボムコイドアレルゲン活性低減化に関連する蛋白高次構造の研究

鶏卵成分で最もアレルゲン活性の高いオボムコイド蛋白に直流電流の通電処理を行うと、陰極側、陽極側双方でアレルゲン活性が減弱すること、とくに陰極側でり減弱することを見出した。通電処理前後のオボムコイド蛋白をトリプシン処理し、質量分析装置で比較解析したところ、システインを含む2個のペプチド領域(57E-63K、123H-128R)が通電処理後の陰極、陽極双方で検出されなかった。通電により、これらの部位で変化が生じたと推測される。陰極側でのみ著しいチオール基数増加をみたが、今回の結果から分子内S-S結合開裂部位は特定されなかった。さらに鶏卵アレルギー患者で、陰極側変性オボムコイド蛋白を用いる経口負荷試験を行ったが、臨床的有用性は証明できなかった。鶏卵アレルギーが疑われる患者17名(019歳、男12名、女5名)に、乾燥卵白を含む食品を用いて経口負荷試験(オープンチャレンジ)を行った。その結果6名(05歳、男5名、女1名)に陽性反応が観察され、卵白アレルギーと確定診断できた。一方、卵白の主たるアレルゲン蛋白であるオボムコイドに、大型電気分解装置を用いて直流電流を通電し(90V,0.2A)、陽極側、陰極側から溶液を採取した。各々の溶液および通電処理前の溶液を用い、上記6名の卵白アレルギー患者前腕において皮膚プリックテスト施行した。その結果、通電処理前溶液に対する膨疹反応と比較して、陽極側溶液で15%、陰極側溶液で23%減弱していた。通電処理により、オボムコイドのアレルゲン性が損なわれることが分かった。通電処理前後のオボムコイド蛋白をトリプシン処理し、質量分析装置(MALDI-TOF/TOF)4700Proteomics Analyzerで比較解析したところ、システインを含む2個のペプチド領域(^<81-87>EHDGECK,^<147-152>HDGGCR)が通電処理後の陽極、陰極双方で検出されなかった。システインが通電処理により何らかの変化をうけたものと考えられる。当初は、通電処理によりジスルフィド結合が切断されるものと予想していたが、カルバミドメチル化された場合のペプチドに相当するシグナルが、通電処理後の試料において検出されていないことから、還元反応以外の変化が起こっている可能性もあると考えられる。通電処理によるアレルゲン性低減化に関連するオボムコイド蛋白変化体について、その構造を示唆する直接的な結果を得るために、更に詳細な検討が必要と考える卵白の主たるアレルゲン蛋白であるオボムコイドに、直流電流(90V,0.2A)を30分間通電することで、陰極側でアレルゲン性の減弱化が生じる。昨年度の研究では、陰極側および陽極側で得られる蛋白を直接酵素処理して質量分析したところ、両極で違いが確認されなかった。そこで今年度は、各々の蛋白に二次元電気泳動を施行し、そこで観察される種々のスポットの中から、最も大きな部分を切り取り、そこに含まれる蛋白に酵素(トリプシン)処理を行った後、質量分析装置(MALDI-TOF/TOF) 4700Proteomics Analyzerで分析した。S-S結合解析用データベースサーチができないため、オボムコイドを酵素処理した時にできる理論断片の中からシステイン残基をもつペプチドを選び、そのペプチド同士を組み合わせたときの分子量の理論値を計算し、MALDI-TOF/TOF実測値との比較からS-S結合の候補検索を行った。その結果、通電処理前と陽極側の実測値からS-S結合の候補を2ヶ所見出すことができた(通電前:^<63-85>LPGFGDSIEAQCGTSANVHSと^<358-379>ADHPFLFCVKHIETNAILLF,陽極側:^<01-20>MGSIGAASMEFCFDVFKと^<368-383>HIETNAILLFGRCVSP)。これらの断片は、昨年の研究で変化が示唆された領域(81EHDGECK,147-152HDGGCR)とは重複していない。一方、陰極側の分析からS-S結合候補の組み合わせを見出すことはできなかった。以上の結果から、通電処理によって、陰極側ではS-S結合に関与するペプチド断片に特異的変化が生じていることが示唆される。なお、二次元電気泳動のスポットを切り取り、抽出した蛋白の光分散を測定したところ、各々20%以上の分散が確認された。

これらの蛋白は結晶化に不適であると考えられ、今後、蛋白結晶化に基づく高次構造解析は困難と思われた。通電処理によって陰極側で生じるオボムコイド蛋白アレルゲン活性減弱化の解析を生化学的に行った。昨年度の研究では、通電前のオボムコイド蛋白および通電処理後の陽極、陰極側で得られた変性蛋白の二次元電気泳動像から、最も大きなスポット部分のみ切り取って、それをトリプシン酵素処理して質量分析した。その結果、陰極側でS-S結合の候補となるペプチド組み合わせを見出せなかった。ただ、通電処理によって蛋白は種々の変化を生じると予想され、実際、二次元電気泳動からも多彩なスポットを得ていた。特定のスポットのみ解析し、それを比較検討することで結論を得ることには問題があるため、今年度は他のスポット蛋白での解析も進めた。比較的大きいスポットで、かつ前回と異なる個所を、通電前および通電後の各々2ヶ所で切り取り、そこに含まれる蛋白にトリプシン酵素処理を行った後、質量分析装置で分析した。さらに、オボムコイドのアミノ酸組成から得られる理論的ペプチド断片の中から、システイン残基をもつペプチドを選び、そのペプチド同士を組み合わせたときの分子量の理論値を計算し、質量分析装置で得られた実測値と比較した。その結果、通電前蛋白分析からS-S結合候補として3種類の組み合わせを、陽極側からも通電前とは異なる3種類の候補が得られた。さらに今回は陰極側からも、それらとは異なる2種類のS-S結合候補が得られた(候補1:15E-24K、57E-82K、122R-128Rの3っのペプチド間、候補2:15E-24K、165C-185Kのペプチド間)。オボムコイド蛋白通電処理によって陰極側で生じる蛋白低アレルゲン化は必ずしもS-S結合解離に基づくものではないことが分かった。この研究を遂行する上で、もっとも困難が予想されたのは、変性オボムコイド蛋白溶液を用いた経口負荷試験の実行である。しかしながら、この臨床治験に同意した患者はすでに10名に達している。また一般幼児を対象とした変性オボムコイド溶液の風味試験に関しても、すでに12名以上の保護者から同意を得ている。蛋白分析に関しても、(株)リバネスの協力が得られ、解析が進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。オボムコイド蛋白を通電処理し、それを二次元電気泳動にかけ、得られた主要なスポットを切り取り、そこで抽出された蛋白の光分散を調べたところ、いずれも20%以上の分散が見られた。これらの蛋白は結晶化に不適であることが示唆されるため、今後の蛋白高次構造解析方針として、単離ペプチドの質量分析による解析をさらに進めるとともに、アミノ酸シークエンス解析も必要と思われる。
作用素不等式から展望した作用素論

クラスA作用素、(p, k)-quasihyponormal作用素等の構造、性質を明らかにした。特にこれらの作用素のquasinilpotent partを求め、ある条件の下でFuglede-Putnam定理、及びWeyl定理が成り立つことを証明した。ヒルベルト、バナッハ空間上の作用素論で正規作用素は標準的な性質を持つ。これは等式で定義されるが不等式で置き換えたハイポノーマル作用素は多くの研究を産み出した。古田不等式は作用素不等式で有名であるが、そこから現れたピーハイポノーマル、ログハイポノーマル作用素は面白い性質を持つ。本研究では国内、国外の研究者と共同しながら、これらの新しい作用素の構造を調べていく。ヒルベルト、またはバナッハ空間上の線形作用素を解析する場合に作用素不等式は重要な役割を果たす。構造がわかっている作用素の代表例は正規作用素であるが、これを不等式で置き換えたhyponormal作用素は多くの研究を生み出した。また、古田不等式から見いだされたp-hyponormal作用素、log-hyponormal作用素等の研究が最近では盛んである。本研究はこれらの不等式の発展を目指し、関連して得られる新しい作用素族、例えば、p-hyponormal, log-hyponormal,クラスA(s,t), (p,k)-quasihyponormal, F(p,r,q), absolute p-paranormal作用素等の基本的な性質、関係、例えば、スペクトル、ノルム、Putnam不等式、Fuglede-Putnam定理、Weylの定理等の性質を解明することが目的である。論文[1]は内山敦、I.H. Jeon, I.H. Kimとの共同研究で、クラスA作用素、(p,k)-quasihyponormal作用素のquasinilpotent partの特徴付けを行った。特にquasiclass A作用素のクラスを拡張したquasiclass (A,k)についても同様の結果が成立することを示した。この結果は今まで知られている結果を全て含む結果である。論文[3]は長宗雄、古谷正との共同研究で、あるクラスの作用素のXiaスペクトラムを計算した。Xiaスペクトラムの重要性はhyponormal作用素の研究で知られているがこれはその拡張版である。本研究はこれらの不等式の発展を目指し、関連して得られる新しい作用素族、例えば、p-hyponormal,log-hyponormal,クラスA(s,t),(p,k)-quasihyponormal,F(p,r,q),absolute p-paranormal作用素等の基本的な性質、関係、例えば、スペクトル、ノルム、Putnam不等式、Fuglede-Putnam定理、Weylの定理等の性質を解明することが目的である。論文[1]はS.M.Patel,内山敦との共同研究でFuglede-Putnam型の定理を(p,k)-quasihyponormal作用素、スペクトラル作用素、ドミナント作用素に拡張したものである。論文[2]内山敦との共同研究で、ヒルベルト空間上のパラノーマル作用素がビショップの性質(ベータ)をもつことを証明したものである。仙台で行われる作用素論、作用素環論セミナーに長教授、張教授、富山教授を講演に招き、内外の研究者と議論を深めた。後に記載した論文はN.L.Brahaとの共同研究で得られたものであるが、k*-paranormal作用素の性質を調べ、特にk*-paranormal作用素がBishopの性質ベータをもつことを証明した。今年度は、仙台で行われる作用素論、作用素環論セミナーに長教授、和田教授らを講演に招き、内外の研究者と議論を深めた。また、山形大学内山准教授、神奈川大学長教授らと共同研究を行い、後に記載されている論文を書き、北海道大学で行われた関数空間セミナー、京都大学で行われた「スペクトル、数域などの作用素の幾何学的特性量を用いた作用素の構造研究」研究集会でそれらの発表を行った。長教授との共同研究はm-isometryの性質を明らかにしたものであり、特に近似点スペクトルについてPatelの証明より易しい証明を得た。この研究はこの後可逆m-isometry作用素の特徴付けに発展している。また、内山准教授との共同研究はparanormal,normaloid作用素のSVEPに関する性質を論じたものである。hereditralily normaloid作用素がSVEPをもつかという未解決問題の糸口になるのではないかと期待している。
樹枝状アリルアミン共役ポリフェニレンビニレンの精密合成とEL特性

かさ高いホール輸送性骨格であるN-フェニルカルバゾールを側鎖に置換したポリ(p-フェニレンビニレン)誘導体(Cz-PPV)新規に合成し、紫外可視-蛍光、電気化学およびエレクトロルミネッセンス特性を明らかにした。鍵となる中間体であるボロン酸エステル置換カルバゾールおよびテレフタルアルデヒド誘導体は、X線単結晶構造解析により化学構造を精密に同定した。ポリマーであるCz-PPVは溶媒溶解性、成膜性および熱安定性に優れ、電気化学計測から側鎖カルバゾールの置換によりフェニレンビニレン骨格と異なる酸化波が現れ、カルバゾール基による優れたホール注入能を示唆した。陽極をITO、陰極をCa/Alとする単層素子(ITO/Cz-PPV/Ca/Al)は最高輝度1560cd/m^2(11V)、最大電流密度565mA/cm^2の黄色発光を示した。バッファー層としてポリ(3,4-エチレンジオキシ)チオフェン:ポリスチレンスルホン酸をITO基板上に成膜した二層型素子(ITO/PEDOT : PSS(60nm)/Cz-PPV(80nm)/Ca/Al)では、発光開始電圧は3V、最高輝度は6600cd/m^2(8V)に達した。二層型素子の効率は、電流効率1.15cd/A、視感効率0.42lm/W、外部量子効率0.5%であり高い有機EL効率を示した。ポリフェニレンビニレンへのホール輸送性骨格の導入がEL特性を効果的に飛躍させることを実証した。
胆道眼の進展に関わる分子遺伝子学的解析

胆道癌の分子遺伝子学的ならびに分子生物学的特性を総括的に解析し以下の研究成果を得ることができた.1.胆内胆管癌:胆内胆管癌は肝門部胆管癌と同じく胆管上皮を発生母地としているが,slow growingな進展を示す肝門部胆管癌とは対照的に,発育は急速でその治療成績は極めて不良である.これら両者の各種分子生物学的因子を比較すると,肝内胆管癌では肝門部胆管癌に比して,癌抑制遺伝子p53陽性例や癌細胞核DNA量がAneuploidのものが有意に高率に認められ,肝内胆管癌は肝門部胆管癌に比して強い細胞増殖活性を有していることが明らかとなった.また,高度進行肝内胆管癌切除7例の染色体欠失の有無を検索したところ,全例に17p染色体欠失を認め,さらに16q欠失を認めた6例はいずれも3年以内に再発志望したのに対し,16q欠失を認めなかった1例のみは5年以上無再発生存しており,16qならびに17p染色体が肝内胆管癌の発生・進展に関与していることが示された.2.胆嚢癌:癌深達度がpmまでにとどまる早期胆嚢癌34例を集計し,各種分子生物学的因子を進行癌と対比すると、早期胆,嚢癌といえどもMIB-1標識率が30%以上の高度増殖能を呈するものが20%を占めており,また癌抑制遺伝子p53の発現例が30%に認められた.今後はこれらの結果をもとに,進行癌へと進展する早期癌と,早期にとどまるものとの分子生物学的特性の相違について検索を進める予定である.一方,進行胆嚢癌切除例の種々の病理組織学的ならびに分子生物学的因子を解析し,予後との関連性を検討したところ,切除後3年以上の長期生存例はリンパ節転移がなく,かつ癌細胞核DNA量がDiploid,癌遺伝子K-rasの発現陰性例に限られていた.リンパ節転移の有無や癌細胞核DNA量は術中迅速診による検索が可能なことから,現在,術式選択のためのプロトコールを作成し,症例を集積中である.胆道癌の分子遺伝子学的ならびに分子生物学的特性を総括的に解析し以下の研究成果を得ることができた.1.胆内胆管癌:胆内胆管癌は肝門部胆管癌と同じく胆管上皮を発生母地としているが,slow growingな進展を示す肝門部胆管癌とは対照的に,発育は急速でその治療成績は極めて不良である.これら両者の各種分子生物学的因子を比較すると,肝内胆管癌では肝門部胆管癌に比して,癌抑制遺伝子p53陽性例や癌細胞核DNA量がAneuploidのものが有意に高率に認められ,肝内胆管癌は肝門部胆管癌に比して強い細胞増殖活性を有していることが明らかとなった.また,高度進行肝内胆管癌切除7例の染色体欠失の有無を検索したところ,全例に17p染色体欠失を認め,さらに16q欠失を認めた6例はいずれも3年以内に再発志望したのに対し,16q欠失を認めなかった1例のみは5年以上無再発生存しており,16qならびに17p染色体が肝内胆管癌の発生・進展に関与していることが示された.2.胆嚢癌:癌深達度がpmまでにとどまる早期胆嚢癌34例を集計し,各種分子生物学的因子を進行癌と対比すると、早期胆,嚢癌といえどもMIB-1標識率が30%以上の高度増殖能を呈するものが20%を占めており,また癌抑制遺伝子p53の発現例が30%に認められた.今後はこれらの結果をもとに,進行癌へと進展する早期癌と,早期にとどまるものとの分子生物学的特性の相違について検索を進める予定である.一方,進行胆嚢癌切除例の種々の病理組織学的ならびに分子生物学的因子を解析し,予後との関連性を検討したところ,切除後3年以上の長期生存例はリンパ節転移がなく,かつ癌細胞核DNA量がDiploid,癌遺伝子K-rasの発現陰性例に限られていた.

リンパ節転移の有無や癌細胞核DNA量は術中迅速診による検索が可能なことから,現在,術式選択のためのプロトコールを作成し,症例を集積中である.当初の予定であった胆道癌の癌遺伝子や癌抑制遺伝子の増幅や変異の検索は、一連の機材の納入が遅れたため,未だ十分な解析を行うに足るデータが得られていないが,本年度は他に、肝内胆管癌の染色体欠失パターンのサザンブロット法による検索や,胆管癌の各種分子生物学的パラメーターの免疫組織学的検索を行い,若干の興味ある成績を得ることができた.肝内胆管癌の染色体欠失パターン:StageIV-A症例で相対非治癒切除であった7例について,肝細胞癌における多段階発癌との関連が指摘されている16qおよび17p染色体の欠失パターンを検索したところ、17pは全例に欠失しており,さらに16q欠失を認めた6例はいずれも3年内に再発死亡したのに対し、16q欠失を認めなかった1例のみは5年以上無再発生存した.胆管癌の分子生物学的パラメーターと予後:治癒あるいは相対非治癒切除後の予後の予測は従来用いられてきた病理組織学的因子のみでは困難であるが、3年未満に再発した早期再発例(17例)と5年以上無再発で生存した長期生存例(13例)の各種分子生物学的パラメーターの陽性率を比較したところ、癌細胞核DNA量がAneuploidのものは早期死亡例では52.9%であったのに対し、長期生存例にはなく、両者間に有意差(p<0.01)が認められた.また、細胞外マトリックスの一つであるTenascinの陽性率は早期死亡例では70.6%と、長期生存例の7.7%に比し有(p<0.01)に高率で、さらに局所再発では76.9%、遠隔転移では16.7%と両者間に有意差(p<0.05)が認められ、その発現と局所再発との関連性が指摘された.本年度は早期から高度進行癌にいたる様々の進行度の胆嚢癌ならびに胆管癌の分子生物学的特性を総括的に研究し,若干の興味ある知見を得ることができた.早期胆嚢癌の細胞増殖能:癌深達度がpmまでにとどまる早期胆嚢癌34例を集計し,細胞増殖能の指標であるMIB-1標識能(L.I)ならびに細胞増殖との関連性の示唆される癌抑制遺伝子p53を検索し,深達度ss以上の進行胆嚢癌と対比することによって,早期胆嚢癌の細胞動態について検討を加えた.MIB-1のL.Iの平均値はm 16.9±6.2%,pm 25.7±20.0%,ss以上40.8±20.4%と深達度が進むにつれて高値を呈したが,m,pm癌でもL.I 30%以上の高度増殖能を示したものが20%に認められた.また,p53の陽性率はss以上50%,pm 33.3%,m 28.6%であり,早期癌の段階からすでに癌抑制遺伝子異常が発生していることが明らかになった.進行胆嚢癌の予後因子:進行胆嚢癌切除例の種々の病理組織学的ならびに分子生物学的因子を解析し,予後との関連性を検討した結果,長期生存例はリンパ節転移がなく,かつ癌細胞核DNA量がdiploid,癌遺伝子k-rasの発現陰性例に限られていた.リンパ節転移の有無や癌細胞核DNA量は術中迅速診による検索が可能なことから,現在,術式選択のためのプロトコールを作成し,症例を集積中である.胆内胆管癌と肝門部胆管癌の分子生物学的動態の比較:肝内胆管癌(CCC)と肝門部胆管癌(HBC)は同じく胆道上皮を発生母地としているが,進展様式や治療成績は大きく異なっている.これら両者の分子生物学的因子を対比すると,p53の陽性率(CCC 72.7% vs HBC 32.1%)ならびに癌細胞核DNA量がAneuploidの頻度(CCC 72.7% vs HBC 32.1%)に有意差が認められた.現在,さらにbcl-2ならびにcyclinDを検索し,これら両者の発癌・進展過程の相違について検討中である.
短期間の低湿度処理による植物への環境ストレスの緩和

これまで,挿し木直前のキュウリ実生に低湿度処理をすることによって,挿し木直後の水ストレスを緩和できることを示し,最適な処理時間,光環境条件を明らかにしてきた.平成17年度では,これまでの基礎知見を植物生産現場に応用することを目的として,断根接ぎ木苗生産現場において,台木用カボチャおよび穂木用キュウリ実生に1日間低湿度処理を行い,それらを断根接ぎ木し,培地に挿し木した後の発根を調べた.低湿度処理には,生鮮野菜貯蔵用の冷蔵庫に照明装置,ヒータおよび送風機を導入した簡易低湿度処理装置を作製して用いた.この処理装置によって気温30°C,相対湿度10%,光合成有効光量子束密度300μmol m^<-2> s^<-1>の低湿度条件をつくることができた.実験の結果,台木用カボチャへ低湿度処理することによって,低湿度処理せずに温室で育成した実生を断根接ぎ木したときと比較して,挿し木後の発根を約20%促進できることが示された.また,穂木用キュウリ実生へ低湿度処理することによって,挿し木後における穂木部分の成長を約40%促進できた.処理直後における台木用カボチャの含水率は約1%分低下し,葉面コンダクタンスは処理前の約17%に低下していた.このことから,低湿度処理による成長促進効果は,これまでの知見と同様に挿し木直後における蒸散抑制による水ストレス緩和が一因であると考えられた.また,低湿度処理によって処理直後の乾物重が温室で育成した実生よりも増大していたことから,低湿度処理中に乾物が増加したことも低湿度処理による成長促進の一因として考えられる.本実験では,低湿度処理による発根促進のメカニズムは十分に解明されなかったが,簡易な閉鎖型施設でも安定的に乾物を増大させ,さらに含水率を低下させることによって挿し木後の成長を促進できたことは,閉鎖型施設の短期間利用という観点で実用上重要な知見である.断根挿し木植物の生産や利用において,挿し木直後に植物が受ける水ストレスを緩和し,その後の成長を促進することは重要である.本研究では挿し木前に24時間湿度環境を制御することによって断根挿し木植物の水ストレス緩和させた.植物材料にキュウリを用い,高相対湿度(約80%)および低相対湿度(約20%)で子葉展開後6日間育成した.それらの個体を24時間,それぞれ低相対湿度および高相対湿度条件で処理し,蒸散特性および断根挿し木後の成長を調べた.高相対湿度および低相対湿度で7日間育成する試験区も設けた.高相対湿度で育成した個体は24時間低相対湿度で処理することによって蒸散特性が蒸散抑制側になり,高相対湿度で育成した個体よりも断根挿し木後の水ストレスが緩和された.他方,低相対湿度で育成した個体は24時間高相対湿度で処理することによって蒸散特性が蒸散促進側になり,低相対湿度で育成した個体よりも挿し木後のストレスが増大することが明らかとなった.上記の低相対湿度が植物の蒸散特性に与える影響は,光照射条件や処理期間によって異なると考えられることから,低相対湿度処理中における光照射の必要性を検討した.その結果,暗黒での低相対湿度処理はキュウリの断根挿し木後の成長に影響しなかった.光照射下での低相対湿度処理は断根挿し木後のストレストを緩和して成長を促進したことから,水ストレス緩和を目的とした低相対湿度処理には光照射が必要と考えられた。これまで,断根挿し木前に短期間低湿度処理を行い,植物の蒸散特性を変化させることで,挿し木直後の水ストレスを緩和できることを明らかにしてきた.平成16年度は,低湿度処理期間における光照射の必要性と最適な処理期間を詳細に検討するために,光照射の有無および低湿度処理期間がキュウリ実生の葉面コンダクタンスおよび断根挿し木後の成長に及ぼす影響を水分生理学的な手法によって解析した.さらに低湿度処理開始直後の純光合成速度,蒸散速度および葉面コンダクタンスの変化を連続的に測定できるシステムを作製し,低湿度処理によるガス交換の変動を調べた.24hの低湿度処理期間の後半12hに光照射条件であった試験区では,低湿度処理期間の後半12hに暗黒であった試験区と比べて,断根挿し木後の発根が促進された.このことから,低湿度処理によって断根挿し木後の水ストレスを緩和するためには,低湿度処理中に光照射が必要であることが示された.連続的な光照射下での低湿度処理によって,葉面コンダクタンスは経時的に低下したが,18時間以上処理するとコンダクタンスは増大した.低湿度処理した実生を断根挿し木すると,処理終了時の葉面コンダクタンスが低かった試験区ほど挿し木後の蒸散速度が小さくなり,挿し木後の発根量が大きくなった.低湿度処理中における葉内水ポテンシャルは葉面コンダクタンスの変化に対応していた.このことから,断根挿し木後の水ストレスを緩和して成長を促進するためには,低湿度処理を光照射下で行い,処理期間は葉面コンダクタンスの低下に着目して決定することが重要と考えられた.低湿度処理後のガス交換の変動を調べた結果,純光合成速度および葉面コンダクタンスは経時的に変化し,その低下率は葉面付近の湿度条件,気流速度条件に大きく影響されることが明らかとなった.次年度ではこれらの結果にもとづき,処理装置の開発および実践的な試験を行う.

これまで,挿し木直前のキュウリ実生に低湿度処理をすることによって,挿し木直後の水ストレスを緩和できることを示し,最適な処理時間,光環境条件を明らかにしてきた.平成17年度では,これまでの基礎知見を植物生産現場に応用することを目的として,断根接ぎ木苗生産現場において,台木用カボチャおよび穂木用キュウリ実生に1日間低湿度処理を行い,それらを断根接ぎ木し,培地に挿し木した後の発根を調べた.低湿度処理には,生鮮野菜貯蔵用の冷蔵庫に照明装置,ヒータおよび送風機を導入した簡易低湿度処理装置を作製して用いた.この処理装置によって気温30°C,相対湿度10%,光合成有効光量子束密度300μmol m^<-2> s^<-1>の低湿度条件をつくることができた.実験の結果,台木用カボチャへ低湿度処理することによって,低湿度処理せずに温室で育成した実生を断根接ぎ木したときと比較して,挿し木後の発根を約20%促進できることが示された.また,穂木用キュウリ実生へ低湿度処理することによって,挿し木後における穂木部分の成長を約40%促進できた.処理直後における台木用カボチャの含水率は約1%分低下し,葉面コンダクタンスは処理前の約17%に低下していた.このことから,低湿度処理による成長促進効果は,これまでの知見と同様に挿し木直後における蒸散抑制による水ストレス緩和が一因であると考えられた.また,低湿度処理によって処理直後の乾物重が温室で育成した実生よりも増大していたことから,低湿度処理中に乾物が増加したことも低湿度処理による成長促進の一因として考えられる.本実験では,低湿度処理による発根促進のメカニズムは十分に解明されなかったが,簡易な閉鎖型施設でも安定的に乾物を増大させ,さらに含水率を低下させることによって挿し木後の成長を促進できたことは,閉鎖型施設の短期間利用という観点で実用上重要な知見である.