hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工林に残された保残帯の面積と配置がハナバチの送粉機能に与える効果の解明

本研究は、木材生産をおこなう針葉樹人工林地域で広葉樹林を残すことによって効果的な生物多様性の保全を図るため、広葉樹林の面積と配置が花粉媒介(送粉)の機能に与える影響を明らかにすることを目的としている。すでに、ハナバチ類に送粉されるカスミザクラを材料として、面積と配置が異なる広葉樹林に残された母樹の結実と交配を比較した。当該年度は、北茨城市と高萩市に設置した14ヵ所の調査地において、カスミザクラなどの樹木を送粉するツツハナバチの営巣と採餌のパフォーマンスを比較した。各調査地において、複数雄と12雌の繭を入れた120本の巣筒を4つ設置して、営巣させた。営巣した筒を調べ、巣数、巣あたり子の数、子あたり貯食(母蜂によって集められた花蜜と花粉)重量から総貯食重量(巣に蓄えられた餌量)を求めた。それらの営巣と採餌の変数が、調査地周囲の広葉樹林の面積と形状、調査地の森林組成と標高および地形に依存するかどうかを統計モデルを用いて解析した。その結果、巣場所の周囲50haの広葉樹林面積が小さいと、巣数と総貯食量が減少した。また、巣場所の周囲50haの広葉樹林の相対周囲長が長いと、子あたり貯食量が減少した。したがって、広葉樹林の面積の減少と形状の断片化がツツハナバチの営巣に負の効果を与えることがわかった。これらの結果は、人工林地域に残された広葉樹林が、樹木を送粉するハナバチ類の営巣と採餌を促進することを示している。よって、まとまった面積の広葉樹林の存在はハナバチ類の巣密度と訪花頻度を上昇させることで、送粉機能を高めることが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。木材生産をおこなう人工林地域で広葉樹林(保残帯)を残す効果を、おもにハナバチ類に送粉されるカスミザクラの結実と交配について解析した。小川学術参考林を含む茨城県北部地域において、植生などの地理情報と現地調査に基づいて、保残帯の面積と配置が異なる12ヵ所の調査地を設置した。それぞれの調査地に設定したルート沿いのカスミザクラの開花木の位置と幹周囲を記録し、結実期に12母樹から枝を採集した。それらの枝の花序あたり果実数などを測定した。また、枝の葉と果実の種子の胚からDNAを抽出し、核SSRの9遺伝子座の遺伝子型を決定した。そして、母子の遺伝的多様性と近交係数、二親性近親交配、父性相関を推定した。また、それらの調査地の標高、周囲10または100haの広葉樹林率、開花木密度、胸高断面積合計、葉緑素計数値を記録した。その結果、それらのカスミザクラ母樹は、遺伝的構造がほとんどなく、ひとつの任意交配集団とみなされた。母子の遺伝的多様性はほぼ同じで、近交係数は子が母より高かった。花序あたり果実数などと二親性近親交配に与える要因は、はっきりしなかった。一方、父性相関は開花木密度に依存し、密度が低下すると父性相関が高まり、花粉親数が減少したことがわかった。これらの結果は、おもにハナバチ類に送粉される樹木の交配様式は、保残帯の面積や配置よりも、交配可能個体の密度に依存することを示唆している。さらに、結実成功に与える保残帯の効果も明瞭ではない。木材生産をおこなう人工林地域で広葉樹林(保残帯)を残す効果を、おもにハナバチ類に送粉されるカスミザクラの結実と交配について解明した。茨城県北部の15 km四方の林業地域に残された保残帯に互いに1 km以上離して12か所の調査地を設け、カスミザクラ母樹の種子生産と交配様式を調査地間で比較し、保残帯の面積と配置が結実と交配に与える効果を解析した。各調査地で、カスミザクラの開花木を記録し、12母樹のサイズと葉緑素濃度(SPAD値)を測り結実した枝を採取した。そして、母樹ごとに、花序あたり結実数、果実の重量、果実の健全率、種子の充実率、母樹内の父性相関を求めた。その結果、カスミザクラの結実と交配は保残帯の面積と配置に影響されていた。すなわち、保残帯の面積が広いと、種子の充実率の増加と母樹内の父性相関が低下がみられ、胚の発育の促進と交配の多様化が示された。一方、花序あたり結実数は母樹の資源(サイズとSPAD値)に依存し、保残帯が減少しても自家不和合性により近親交配が回避されていた。このように、保残帯の面積と配置が結実と交配に与える効果がみられたものの、その他の要因の重要性や、保残帯の減少に対する結実と交配の頑健性も明らかになった。

当該年度は、北茨城市と高萩市に設置した14ヵ所の調査地において、カスミザクラなどの樹木を送粉するツツハナバチの営巣と採餌のパフォーマンスを比較した。各調査地において、複数雄と12雌の繭を入れた120本の巣筒を4つ設置して、営巣させた。営巣した筒を調べ、巣数、巣あたり子の数、子あたり貯食(母蜂によって集められた花蜜と花粉)重量から総貯食重量(巣に蓄えられた餌量)を求めた。それらの営巣と採餌の変数が、調査地周囲の広葉樹林の面積と形状、調査地の森林組成と標高および地形に依存するかどうかを統計モデルを用いて解析した。その結果、巣場所の周囲50haの広葉樹林面積が小さいと、巣数と総貯食量が減少した。また、巣場所の周囲50haの広葉樹林の相対周囲長が長いと、子あたり貯食量が減少した。したがって、広葉樹林の面積の減少と形状の断片化がツツハナバチの営巣に負の効果を与えることがわかった。これらの結果は、人工林地域に残された広葉樹林が、樹木を送粉するハナバチ類の営巣と採餌を促進することを示している。よって、まとまった面積の広葉樹林の存在はハナバチ類の巣密度と訪花頻度を上昇させることで、送粉機能を高めることが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。保残帯の面積と配置が異なる12か所の調査地を選定した。また、対象となるハナバチ媒樹木のうちカスミザクラについて母樹の選定が完了した。さらに、平成25年度に予定している母樹の種子生産と父性相関の推定について、予備調査を行うことができた。平成24年度に設定した調査地と母樹の調査が完了した。予備調査の結果を活かして、母樹の結実と交配を測定し、保残帯の面積と配置が異なる調査地の間でそれらの測定値を比較した。その結果から、保残帯の面積と配置がカスミザクラの結実と交配に与える効果を解明することができた。平成24年度に設定した調査地とカスミザクラ母樹について、結実と交配を計画通り解析する。また、ハナバチ類の採集と分析のため、予備調査を始める。ハナバチ類の採集とマメコバチの営巣成功率の推定を行う。設定した調査地においてベンジルアセテートで誘引するトラップを設置し、訪花性昆虫をプロピレングリコールで捕獲する。捕獲された昆虫の個体数と分類群構成を記録する。マメコバチの蛹と営巣材(紙筒)を調査地に設置し、羽化した成虫に採餌・産卵させ、営巣期間の終わりに紙筒を回収する。紙筒を開けて、設置した本数と営巣した本数、巣あたり子の数、子あたり貯食量を測定する。これらの測定値から、成虫あたり貯食量を求める。トラップで捕獲された各ハナバチ分類群の個体数とマメコバチ成虫あたり貯食量を、調査地の保残帯の面積と配置などの説明変数から予測する。カスミザクラ母樹の種子生産と父性相関の推定を、果実の採取と母子のマイクロサテライト遺伝子型の用いて推定し、保残帯の面積と配置が結実と交配に与える効果を解明する。次年度はマメコバチを用いた野外実験を予定しており、その費用を増やすため。野外実験に使用するマメコバチの購入費用にあてる。
新しい概念に基づくプラズマの統計力学的研究

統計力学の分野における新しい発展に基づくプラズマの挙動の解明については、本研究の各分担者が、プラズマ研究所共同研究日米核融合協力事業理論共同研究、などにおいて数年間にわたり継続的に研究を続けてきたが、本研究においてはそれらの実績に基づき、今後の研究の発展動向を把握し新しい研究の展開の基盤を開拓することを図った。主要な事項を以下に列記する。長距離相関効果による協力現象に対する鈴木の新しい手法はプラズマ内の集団現象の解明に対して有効な応用の可能性を示す。乱流現象に対する理論的研究として本研究では、森等による間欠的カオスのスペクトル構造の解明金子による結合写像系に基づく時間-空間的不規則性の分析、野崎・河野によるソリトン構像に基づくカオスの出現等の研究状況が整理された。森等によって定式化された手法はプラズマ内のゆらぎに関する生の実験データについて適用することにより、その有効性が確立されるべき段階にきていると判断される。非線形力学系の手法の研究は、プラズマの波動加熱という問題、プラズマ内の統計的拡散の問題との関連で重要である。福山は、加熱されたプラズマ粒子の波動に対する反作用の効果を記述する非線形写像のモデルを定式化することに成功した。これは従来の研究でとりあつかわれていない効果を考慮する可能性を示す極めて重要な成果である。市川.上村は、標準写像における統計的拡散の問題に対する加速モードの効果について詳細な研究を進め、従来の研究では見出されていなかった領域における加速モードの役割を解明した。総括として、日米核融合協力事業におけるプラズマの統計物理学に関するワークショップのシリーズに対する展望に関する報告を、成果報告書に掲載し、多くの研究者の参考に資することとした。
日本における幹細胞・再生医療をめぐる言論の横断的分析

本研究では、「日本の幹細胞・再生医療研究を巡るメディア言論を巡るフレーミング(問題設定の枠組み)」を明らかとすることを目指した。朝日・読売・毎日新聞における幹細胞・再生医療関連記事およそ7400件を対象とした定量テキスト分析結果と政策的・科学的イベント発生経緯の関係性の分析を行い、ファン・ウソク事件までに注目されてきた「倫理」に関する話題が、2007年のヒトiPS細胞樹立以降に周辺化していったことが確認された。このことは、幹細胞・再生医療研究を巡る熱狂(Hype)を明らかとするとともに、その倫理的・法的・社会的課題を巡る議題設定への影響を示唆するものである。本研究では、「日本の幹細胞・再生医療研究を巡るメディア言論と政策的議論をめぐる関心/フレーミングの相互作用(Press/Politics)を明らかにし、生命科学をめぐる言論構造の全体像理解に貢献する」ことを最終目標とする。そのために、初年度は、1幹細胞・再生医療研究をめぐるメディア上における言説を対象として、その支配的トピックスと特徴的フレーム、それらの時系列における変化を定量的アプローチから可視化を試みた。そのために、幹細胞・再生医療に関連する新聞記事が登場し始める1994年2013年を対象に、朝日新聞・読売新聞・毎日新聞の関連記事およそ7000件を収集し、Leydesdorff&Hellsteinのアプローチを参考とした定量テキスト分析の手法を用いて分析した。その結果、日本の主要紙において、以下の事柄を明らかとした。11990年代2003年(Phase1)においては、生命倫理関連審議会の議論に関する報道が主要なフレーミングであった。22004年2006年(Phase2)では、韓国で生じたファン・ウソク事件に関わる報道がメイントピックスであり、ファン事件が持つ特性を反映する形で様々な倫理的課題に関するテーマが非常にクローズアップされていたことを意味している。32007年2011年(Phase3)では、京都大学・山中伸弥教授らによるヒトiPS細胞の登場をきっかけとして、記事数の急速な増大が認められた。同時に倫理に関する話題が周辺化していくことが可視化された。42012年2013年(Phase4)では、山中教授のノーベル賞による記事数の今までにない急速な増大があった。加えて、Phase3の時点で登場し始めていた国策的推進フレームがより明確な形として登場してきたことを見出した。本研究は、「日本の幹細胞・再生医療研究を巡るメディア言論と政策的議論を巡る関心とフレーミング(問題設定の枠組み)の相互作用(Press/Politics)を明らかとし、生命科学をめぐるメディア言論動向の全体像理解に貢献する」ことを目的としている。本研究では、そのために、過去20年の朝日新聞・読売新聞・毎日新聞における幹細胞・再生医療関連記事およそ7400件を対象として、Leydesdorff and Hellstein (2006)の分析アプローチを参考とした共語ネットワーク分析を行った。分析に際しては、対象記事を四つの期間、11990年代2003年、22004年2006年、32007年2011年、42012年2013年に区分し比較分析を行った。期間区分は、記事数の時系列変化と、幹細胞分野の研究者、幹細胞を巡る議論に詳しいメディア研究の専門家らへのインタビューを元に行った。分析の結果、2までに見られた、「倫理」キーワードをめぐるネットワーク構造が、フェーズ3以降に急速に脆弱化することが見出された。これはメディア上において、幹細胞研究をめぐる「倫理」に関する議論が周辺化することを示唆する結果と考えられた。また同時に、「国家的推進」を示唆するキーワードのネットワーク構造が顕在化しつつあることも確認された。これらの結果を元に、国際学術雑誌への論文投稿を行った。修正を伴う掲載可の判定となり、現在修正原稿を提出した所である。本研究は、「日本の幹細胞・再生医療研究を巡るメディア言論と政策的議論を巡る関心とフレーミング(問題設定の枠組み)の相互作用(Press/Politics)を明らかとし、生命科学を巡るメディア言論動向の全体像理解に貢献すること」を目指すものである。そのための朝日新聞・読売新聞・毎日新聞という国内における主要新聞社三媒体を対象として、関連記事を20年分およそ7400件収集した。収集した記事について、Leydesdorff and Hellstein (2006)の分析アプローチを踏襲して共語ネットワーク分析を行い、幹細胞・再生医療研究をめぐる報道のフレーミングの変化を検討した。分析に際しては、記事数の変遷と政策的・科学的イベントの発生経緯の関係性をまず分析し、対象期間を4つに区分して比較した。本研究で得られた主たる結果は以下のものとなる。まず第一に、1981年のマウスES細胞樹立、1997年のヒトES細胞樹立、2006年のマウスiPS細胞樹立という科学的なブレークスルーは、日本における関連新聞記事数に影響していないことが明らかとなった。一方で、関係省庁におけるガイドラインの議論開始や、医療応用を強調するヒトiPS細胞樹立など政策的側面・経済的側面・応用的側面にフォーカスが集まった場合に記事数の急速な増加がみられた。第二の大きな成果として、20042006年期において「倫理」というキーワードを中心に様々なキーワードとテーマのつながりが展開されていたにも関わらず、2007年以降すなわちヒトiPS細胞樹立を契機として、倫理に関わる話題が周辺化していったことが確認された。

このことは、ヒトiPS細胞が科学的に大きな達成であると同時にHypeを引き起こしてしまい、図らずも幹細胞・再生医療研究を巡る倫理的・法的・社会的課題(ELSI)の議論への関心を周辺化してしまったことも含意する。本研究では、「日本の幹細胞・再生医療研究を巡るメディア言論を巡るフレーミング(問題設定の枠組み)」を明らかとすることを目指した。朝日・読売・毎日新聞における幹細胞・再生医療関連記事およそ7400件を対象とした定量テキスト分析結果と政策的・科学的イベント発生経緯の関係性の分析を行い、ファン・ウソク事件までに注目されてきた「倫理」に関する話題が、2007年のヒトiPS細胞樹立以降に周辺化していったことが確認された。このことは、幹細胞・再生医療研究を巡る熱狂(Hype)を明らかとするとともに、その倫理的・法的・社会的課題を巡る議題設定への影響を示唆するものである。新聞記事を対象とした定量テキスト分析から、一定の結果を得ることができ、これらの結果を元に、国際学術雑誌への論文投稿を行った。修正を伴う掲載可の判定となり、現在修正原稿を提出した所である。また、現在、これまでの結果をもとにした、更なる詳細分析の準備を進めると共に、幹細胞・再生医療研究者を対象とした追加調査の計画も進めている。今後の課題としては、データは既に入手と予備分析を進めていた議事録データの更なる追加取得とその分析であるが、採用する分析アプローチは定まっているため、今後鋭意進めていく。科学技術社会論今後の課題としては、データは既に一部入手済みである議事録データの追加取得とその分析である。採用する分析アプローチは定まっているため、今後鋭意進めていく。また、これまでの結果をもとにした、定量テキスト分析と内容分析を組み合わせた更なる詳細分析を進めていく。加えて、これらの結果を活用する形で、実際の幹細胞・再生医療分野の研究者へのインタビューや、彼らのコミュニケーションや政策への意識についての追加調査も併せてみていくことで、現代の生命科学を巡る言論・意識・政策・コミュニケーションについて更に踏み込んだ検討を行う。初年度では、とくに新聞記事を対象とした定量的分析によりフレーミング変化の可視化を試みた。この試みはほぼ達成されたと考えられる。加えて審議会議事録についてはテキストデータの入手を完了し、予備的な分析を終えている。以上の結果を踏まえて、2013年度科学技術社会論学会年次大会にてオーガナイズドセッションを企画し、途中経過を報告した。また、2013年度の結果を元に、2014年度の国際幹細胞学会において報告を行い、現場の幹細胞研究者らのコメントも獲得する予定である。以上のことから、当初の計画をほぼ順調に達成しつつあると判断する。論文投稿に関わる英文校閲にかかる費用が当初予定よりもやや少額で済んだためである。平成26年度は、1での定量テキスト分析によって得られた主要なトピックスやフレーミングの時系列マップを元に、2「特徴的なフレームを含む新聞記事ならびに審議会上の議論を対象とした言説分析」(定性的分析フェーズ)ならびに、3「メディアならびに審議会それぞれにおける言説の定量的・定性的分析結果と政策的展開の対応関係(引用・言及関係)の解明」(Press/Politics検討フェーズ)を進める。
アミオダロン肺臓炎の発生機序に関する研究

1)アミオダロン肺臓炎における炎症性細胞の動態アミオダロンの投与により気管支肺胞洗浄液(BALF)中の肺胞マクロファージ、好中球、リンパ球はいずれも有意に増加し、肺胞マクロファージは細胞質が腫大、泡沫化を示し、ヒトで報告されているのと洞様の特徴的変化を示した。肺間質の炎症細胞もアミオダロン投与により好中球、リンパ球が有意に増加した。BALF中と肺間質の好中球密度はアミオダロン投与5、7週目には有意な正の相関がみられたが、9、12週目には両者に有意な相関はみられなかった。リンパ球は好中球の場合とは逆に9、12週目にBALFと肺間質の密度が有意な正の相関を示した。以上、アミオダロン投与により肺胞領域の炎症が起こるが、BALFは炎症早期には肺間質の好中球密度を、炎症後期には肺間質のリンパ球密度を反映することが明らかとなった。2)アミオダロン肺臓炎におけるサーファクタントアポ蛋白(SA)の動態アミオダロン肺臓炎を起こしたラットではSAはII型肺胞上皮細胞、肺胞マクロファージの細胞質以外に、細胞外にもその局在が認められ一部ではSAが肺胞を充満し肺胞蛋白症に類似した所見を示した。また、アミオダロン投与によりII型肺胞上皮細胞密度の有意な増加がみられた。3)アミオダロン肺臓炎発生における肺胞マクロファージの役割アミオダロン投与により早期より肺胞マクロファージのIL-1α、TNF-α、CINC-1の各mRNAの発現の亢進がみられた。つまり肺胞マクロファージはアミオダロン投与により炎症性サイトカインmRNAを発現し、肺臓炎の発生に関与している可能性が考えられた。1.アミオダロン肺臓炎における炎症細胞の動態アミオダロンの投与3週目より気管支肺胞洗浄液(BALF)中のマクロファージ、好中球、リンパ球は何れも有意に増加した。マクロファージは細胞質が腫大、泡沫化を示し、ヒトで報告されているのと同様の特徴的変化を示した。肺間質の炎症細胞もアミオダロン投与により好中球、リンパ球の有意な増加がみられた。BALFと肺間質の好中球密度の間には全体としてみると有意な正の相関がみられた。アミオダロン投与期間別にみると5、7週目では有意な正の相関がみられ、3週目も比較的強い正の相関を示す傾向がみられたが、9、12週目では両者の間に有意な正の相関はみられなかった。リンパ球についても全体としてみるとBALF中の密度と肺間質の密度は有意な正の相関を示した。アミオダロン投与期間別にみると、好中球の場合とは逆に3、5、7週ではBALFと肺間質のリンパ球密度の間には有意な正の相関は認められず、9、12週になると両者の間に正の有意な相関が成立するようになった。以上、アミオダロン肺臓炎では肺胞領域の炎症がおこるが、BALFは炎症早期には肺間質の好中球密度を、炎症後期には肺間質のリンパ球密度を反映することが明らかとなった。2.アミオダロン肺臓炎におけるサーファクタントアポ蛋白(SA)の動態SAはII型肺胞上皮細胞、肺胞マクロファージの細胞質内に認められるが、アミオダロン肺臓炎をおこしたラットでは細胞外にもその局在が認められ、一部の肺胞ではSAが肺胞を充満していた。

アミオダロン投与ラットではII型肺胞上皮細胞密度が有意に増加しており、その結果SAの産生増加がおこり、これが肺胞マクロファージによるSAの異化を上回り、その結果SAの肺胞腔内への蓄積がおこると考えられる。アミオダロン肺臓炎の発症機序については、薬剤による直接障害や過敏反応などが考えられているが、詳細は不明である。また、肺胞マクロファージは、種々の肺疾患の発症機序に関与していることが報告されている。アミオダロンの投与を受けた患者の気管支肺胞洗浄液中には細胞質が腫大、泡沫化した肺胞マクロファージ(foamy macrophage)が特徴的にみられることが知られているが、この細胞のアミオダロン肺臓炎の発生における役割については不明な点が多い。今回ラットにアミオダロン150mg/kg/日を週5日経口投与することによりアミオダロン肺臓炎を作製した。1、3、5週目に屠殺後、両肺を生食50mlにて洗浄して肺胞マクロファージを採取し、1x10^5に調整。6時間培養後mRNAを採取し、炎症性サイトカインmRNAの発現についてRT-PCR法にて検討した。β-actinを内部コントロールとした。その結果IL-1αmRNAの発現はアミオダロン投与1週目より亢進傾向がみられ、5週目にはその発現は有意に亢進していた。TNF-αmRNAは1週目に有意に発現亢進がみられ、5週目にも発現亢進傾向がみられた。CINC-1mRNAも1週目よりその発現が有意に亢進しており5週目でもその発現は有意に亢進していた。以上の結果から、アミオダロン投与後早期より肺胞マクロファージからの炎症性サイトカインmRNAの発現が亢進していることが明らかとなり、肺胞マクロファージが肺臓炎の発生に関与している可能性が示唆された。
高感度プロテオーム解析手法を用いた細胞初期化におけるタンパク質動態の解明

これまで、本研究者は少ない試料から短時間で網羅的なプロテオーム解析を行うことができる解析手法の開発を行ってきた。昨年度までに、iPS細胞とヒト線維芽細胞(HDF)を試料として用い、ナノ液体クロマトグラフィー-質量分析計(nanoLC-MS/MS)によるプロテオーム解析を行った結果、約10,000遺伝子を同定・定量した。得られたタンパク量とマイクロアレイから得られた転写産物量を比較したところ、HDFと比較してiPS細胞には転写量比は小さくてもタンパク量比が大きい、転写後制御を受けていると考えられる遺伝子群が約800個存在することがわかった。それらの遺伝子群にどのような機能が濃縮されているかを調べたところ、RNA結合タンパク質やヒストン結合タンパク質が有意に濃縮されていた。さらに、iPS細胞における機能を調べるため、high throughput screeningシステムを用いてsiRNAによる約800個の遺伝子ノックダウン実験を行った。その結果、約60%(335個)の遺伝子はノックダウンしてもiPS細胞上での形態変化や増殖能の低下は見られなかった。一方で、約40%(293個)の遺伝子はノックダウンすると細胞のコロニー密度が減少し、iPS細胞の生存に影響がある可能性が示唆された。現在はこれらの遺伝子についてsiRNA実験の確認など詳細な検討を行っており、H28年度内には論文を投稿予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。〈研究背景〉人工多能性幹細胞(iPS細胞)とは体細胞に数種類の初期化因子を導入することで、自己複製能と分化多能性を得た細胞である。その初期化機構解明のために様々な研究が行われているが、特に得られる試料量の少ない初期化過程の細胞に関してタンパク質の網羅的解析(プロテオーム解析)は行われていないのが現状である。その理由として、既存のプロテオーム解析技術には数ミリグラム以上の膨大なタンパク質試料量が必要である一方で、初期化過程の細胞はヘテロな細胞集団を含むため、各細胞集団に分けてしまうと解析に必要なタンパク質量が得られないという問題があった。これまで、申請者は少ない試料量から短時間で網羅的なプロテオーム解析を行うことのできる手法開発を行ってきた。この手法を用いることで、約10^4細胞数(数μgのタンパク質)から約4,000個のヒトタンパク質を一度に同定・定量することが可能である。そこで、本研究では基盤となるプロテオーム解析技術の改善と、それを用いたiPS細胞初期化過程におけるタンパク質動態の解明を目的としている。〈研究実施状況〉本年度は基盤技術開発として、細胞内小器官分画手法の最適化を行うことで同定効率のさらなる改善を行った。細胞を核、細胞質、膜画分に分画した上で試料調整することで、分画しないものと比較して同定効率が約3倍以上改善した。<目的>これまで、本研究者は少ない試料から短時間で網羅的なプロテオーム解析を行うことができる解析手法の開発を行ってきた。本研究では基盤となるプロテオーム解析技術の更なる改善と、それを用いたiPS細胞初期化過程におけるタンパク質動態の解明を目的としている。<研究実施状況>1基盤技術開発:測定試料量の軽減液体クロマトグラフィー-質量分析計(LC-MS/MS)で用いる移動相に5%ジメチルスルホキシド(DMSO)を加えることで、ペプチドの同定数が約20%向上することが分かった。さらに、メートル長モノリス型カラムを用いてLC-MS/MS測定を行った結果、試料量を1/3に抑えてもDMSOを加えない条件とほぼ同数のペプチドが同定可能であることが分かった。DMSOを用いたLC-MS/MSシステムは、測定試料量の軽減および同定数の向上に有益であることが示された。2応用:転写産物量とタンパク量の比較解析今年度は、iPS細胞とヒト線維芽細胞(HDF)を試料とし、メートル長モノリス型カラムを用いて約10,000遺伝子を同定し、iTRAQラベル化法による定量解析を行った。さらに、同じ細胞を用いてマイクロアレイによる転写産物量比を解析し、タンパク量比との比較解析を行った。その結果、タンパク質と転写物で量比が異なる遺伝子が明らかとなった。そのようなiPS細胞で転写後制御を受けている遺伝子群をGO解析した結果、RNA結合タンパク質などの機能が有意に濃縮されていた。このような遺伝子群がiPS細胞の維持に関わっている可能性があるため、siRNAによる遺伝子ノックダウン実験を行い機能解析を行う予定である。

その結果、約60%(335個)の遺伝子はノックダウンしてもiPS細胞上での形態変化や増殖能の低下は見られなかった。一方で、約40%(293個)の遺伝子はノックダウンすると細胞のコロニー密度が減少し、iPS細胞の生存に影響がある可能性が示唆された。現在はこれらの遺伝子についてsiRNA実験の確認など詳細な検討を行っており、H28年度内には論文を投稿予定である。本特別研究員は、人工多能性幹細胞(iPS細胞)作製過程におけるプロテオーム動態の解明を目的として研究を行っている。昨年度に引き続き、当該年度はプロテオーム解析で用いる定量手法の精度・確度改善を行った。その結果、約10,000個の遺伝子についてのタンパク質定量値が得られ、転写産物量と比較した結果、転写後制御を受けている遺伝子群を抽出することに成功した。このような遺伝子群がiPS細胞の制御・維持に関わっている可能性があり、最終年度での検証が期待できるため、研究目的の達成度としてはおおむね順調であると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。今年度明らかとなった、転写後制御を受けている遺伝子群についてどのような細胞機能があるのかということを知るため、siRNAによる遺伝子ノックダウン実験を行う。また、初期化過程の細胞を試料として、タンパク質レベルの変動を明らかにする。本年度は初期化過程の細胞を試料として使うまでには至らなかったが、同定効率の改善および定量手法の精度向上について基盤技術の構築を確実に行えたため。タンパク質の回収率を高めるために様々な回収方法を試すことで網羅的解析に必要な最小細胞数を決定する。その上で初期化過程の細胞を集団ごとに回収しプロテオーム解析を行っていきたいと考えている。
濃度勾配型FACE実験装置の開発

大気中の二酸化炭素濃度上昇の自然生態系や耕地生態系に及ぼす影響予測のために、チャンバー効果のない開放形の実験方法として、二酸化炭素を直接自然生態系あるいは耕地の一部に放出し、その濃度を高めて、植生の反応を調べるFACE(Free Air CO2 Enrichment)実験が注目されている。本研究は、実験地(以下、リング)の二酸化炭素濃度を均一に維持するのではなく、濃度勾配を作り出し、1つのリングで多様な二酸化炭素濃度への植生の反応を調べる実験装置の開発を目的とした。得られた主な結果は次のようである。1.シミュレーションの結果、風が逆から吹いても、二酸化炭素放出位置と強度を調節すれば、濃度勾配を形成できることが分かった。2.二酸化炭素放出装置および放出による場の攪乱(マシーン効果)は、従来の太いパイプから希釈二酸化炭素を高速で放出する方式が一番大きく、灌水用チューブを使って、純二酸化炭素ガスを放出する方式がこれに続き、地面にはわせたパイプから細いチューブを櫛のように垂直にたて、そこから純二酸化炭素ガスを放出する方式が最も小さいことが、風洞実験の結果からわかった。しかし、実際の耕地での実験からは、これらの違いは未確認である。3.灌水チューブを使って、細長い六角形状のリングのFACE実験装置を試作し、風向・風速によるフィードフォワード制御によって純二酸化炭素ガスを放出し、濃度勾配をつくることができるかどうかを耕地で実験した。その結果、5分間平均値で、ほとんどの場合、濃度勾配を作り出すことができた。しかし、風速が0.5m/s以下の弱風の場合と、風が高濃度区側から低濃度区に向かって吹くときは改良の余地があることが分かった。大気中の二酸化炭素濃度の上昇の、耕地などの人工生態系や自然生態系に与える影響評価の解明の手段として、チャンバー効果のない開放形の実験(FACE : Free Air 002 Enrichment)の必要性が叫ばれている。本研究は、既存のFACE実験施設に比べて必要経費および必要土地面積が少ないFACE実験施設の開発を目的とする。具体的には、風向・風速によらず耕地内に一定の二酸化炭素濃度勾配を作り出すように、二酸化炭素放出位置および強度をコンピュータ制御する新しいFACE実験施設を開発する。初年度はシミュレーションによって、風向が逆になった場合、どの程度一定の二酸化炭素濃度勾配を作れるかを確認すること、および濃度勾配型FACE施設のプロトタイプを作成し、その性能評価をすることを主な目的とした。シミュレーションの結果、風向が逆になった場合でも複数個の放出源から適度な強度で二酸化炭素を放出すれば、ほぼ一定の二酸化炭素濃度勾配(最大で約100ppmの差)を維持できることがわかった。このことは濃度勾配型FACE実験の可能性を強く示唆している。CO2放出装置(風が一定方向から吹くことを想定したもの)、CO2濃度分布測定装置や制御プログラムなどのプロトタイプを作成し、実際に耕地での試験をして、予期した性能が得られたことを確かめた。このプロトタイプを使用して、実際の耕地でのCO2放出実験を行った結果、風速が一定以上の場合、比較的安定したCO2濃度勾配が得られたが、極度の弱風の場合濃度勾配は場合により大きく異なった。今後、この弱風の場合の問題の原因を探ると同時に、風速が変動する場合の実験を行う予定である。本年度は、FACEシステムを開発する上で、最近特に注目を集めているマシーンイフェクトを中心に取り組んだ。1996年11月に世界中のFACE研究者が集まったDuke大学でのFACE研究集会、およびその後のe-mail上での討論で大きな話題となったのがマシーンイフェクトであり、この問題は当研究課題でも避けて通れない問題である。マシーンイフェクトとは、二酸化炭素ガスを希釈して放出するパイプの存在やガス放出そのものの影響で、実験区内の乱流拡散が変化し、実験区内の気温や葉温が上昇する現象をいう。アリゾナのFACE実験ではFACEリング内だけ霜がおりない、という現象も観察されている。

本来、チャンバーイフェクトを克服する目的で考案されたFACE実験であるが、マシーンイフェクトは第2のチャンバーイフェクトともいえるもので、FACE実験を進めるうえで克服すべき課題である。そこで、本年度は、風洞実験で、3種類のガス放出装置を使い、それぞれのマシーンイフェクトを検討した。ガス放出装置としては、アリゾナでのFACE実験など現存するFACEシステムのほとんどが採用している比較的太いパイプからガスを放出する方式、施設園芸などで使われている潅水チューブを水平に設置し、ガスを放出する方式、地面に置いたパイプから細いチューブを垂直に多数設置する方式(以後櫛形装置)の3つである。それぞれの装置を置いたときとガスを放出したときの下流の風速、乱流強度の変化、および模擬葉の温度の変化を計測した。その結果、放出部近辺をのぞけば、マシーンイフェクトの効果が一番小さいのは櫛形であることが判明した。この結果を基に、マシーンイフェクトの少ない濃度勾配型FACEシステムの開発に取り組む予定である。本年度は、本科研費の最終年度として、今までの成果に基づき、濃度勾配型FACE実験装置の完成を目指した。今までの成果より、濃度勾配型FACE実験装置には、円形ではなく、船型のFACEリングを作った。放出装置には潅水用チューブを用いた。前年度のマシーンイフェクトの解析結果からは、櫛形が優れていることがわかったが、別途進行中のRICE FACEプロジェクトと連携をとるため、RICE FACEプロジェクトで使用する潅水チューブとした。FACEリングは細長い六角形とし、1本5mのチューブ10本を高さ60cmの位置に配置し、純二酸化炭素ガスを放出する方式とした。長い辺をその場の主風向に垂直になるようにした。二酸化炭素放出制御は強・中・弱・無の4段階とし、それぞれを放出時間で制御した。制御は風向と風速からフィードフォワード方式にし、二酸化炭素濃度の測定値をフィードバックさせる方式は、今後の課題とした。得られた主な結果は次のようである。1.計7回の放出実験のいずれでも、40分くらいの平均値では、濃度勾配を形成することができた。ただし、各実験ごとの濃度勾配は異なった。2.5分平均値でも、ほとんどの場合、濃度勾配が形成できたが、一部、逆濃度勾配になったり、平坦な勾配になった場合があった。3.上記の濃度勾配が形成されなかった場合は、0.5m/s以下の弱風が続く場合と、高濃度設定区側から低濃度設定区域に向かって風が吹く場合であった。以上の結果から、濃度勾配型FACE実験装置のプロタイプが開発されたといえる。しかし、まだ改良の余地は多く(上記3の場合など)、フィードバック制御を取り入れることなどにより改良可能と判断している。
新規Rh(II)錯体の創製:ナイトレノイド形成を機軸とする不斉触媒反応の開発

光学活性N-フタロイルアミノ酸誘導体を架橋配位子として組み込んだロジウム(II)を触媒とする不斉C-Hアミド化反応について検討を行い、以下の知見を得た。1.(4-ニトロフェニルスルホニルイミノ)フェニルヨーディナンを用いた環状芳香族炭化水素のベンジル位C-H結合のアミド化反応において、Rh_2(S-PTTL)_4のフタルイミド基上の水素原子を塩素原子で置き換えたRh_2(S-TCPTTL)_4を触媒に用いると、遷移金属錯体触媒を用いた不斉C-Hアミド化反応としては文献上知られる最高値に匹敵する88%の不斉収率が得られることが分かった。2.鎖状のシリルエノールエーテルを基質とした場合、(2-ニトロフェニルスルホニルイミノ)フェニルヨーディナンをナイトレン前駆体、Rh_2(S-PTTL)_4のフタルイミド基上の水素原子をフッ素原子で置き換えたRh_2(S-TFPTTL)_4を触媒に用いると、二重結合へのアジリジン化を経てα-アミノケトン誘導体が最高不斉収率98%で得られることを見出した。本反応で得られた生成物はGrubbs触媒を用いた閉環メタセシスを経る化学変換によりベンゾモルファン合成中間体に変換することができた。一方、環状ケトン由来のシリルエノールエーテルを基質とした場合、位置およびエナンチオ選択的にアリル位C-H結合への挿入反応が進行し、β-アミノケトン誘導体が不斉収率77%で得られることが分かった。さらに、α,β-不飽和ケトンの連続型ヒドロシリル化-不斉アミド化反応にRh_2(S-TFPTTL)_4を適用したところ、シリルエノールエーテルを基質とした場合と同程度の収率・不斉収率が得られ、ロジウム(II)錯体を用いた不飽和ケトンのヒドロシリル化反応において二核ロジウム(II)錯体が再生していることが明らかになった。光学活性N-フタロイルアミノ酸誘導体を架橋配位子として組み込んだロジウム(II)を用いた不斉C-Hアミド化反応について検討を行い、以下の知見を得た。また、エチルベンゼン誘導体のベンジル位C-H結合へのアミド化反応では、ベンゼン環上の電子供与性置換基の増加に伴い不斉収率が向上することが分かった。2.環状ケトン由来のシリルエノールエーテルを基質とした場合、銅やルテニウム等の遷移金属錯体触媒を用いると二重結合へのアジリジン化を経てα-アミノケトン誘導体が選択的に得られるが、本反応にRh_2(S-TCPTTL)_4を用いると、位置およびエナンチオ選択的にアリル位C-H結合への挿入反応が進行し、β-アミノケトン誘導体が不斉収率68%で得られることが分かった。また、環状α,β-不飽和ケトンの連続型ヒドロシリル化-アリル位C-Hアミド化反応にRh_2(S-TCPTTL)_4を適用したところ、シリルエノールエーテルを基質とした場合と同程度の収率・不斉収率が得られ、ロジウム(II)錯体を用いた不飽和ケトンのヒドロシリル化反応において二核ロジウム(II)錯体が再生していることが明らかになった。現在、本反応の不斉収率向上と適用系拡張を目指し検討中である。

さらに、α,β-不飽和ケトンの連続型ヒドロシリル化-不斉アミド化反応にRh_2(S-TFPTTL)_4を適用したところ、シリルエノールエーテルを基質とした場合と同程度の収率・不斉収率が得られ、ロジウム(II)錯体を用いた不飽和ケトンのヒドロシリル化反応において二核ロジウム(II)錯体が再生していることが明らかになった。
教育実習生が抱いている授業観の効果的変容を求める実習プログラムの開発

貫井は平成11年度は千葉大学附属小学校における教育実習生の実習前後における授業観の変容についての意識調査を中心に研究を実施した。その結果から、実習生の授業観は学生が従来経験してきた知識伝達型の一斉授業をイメージしていることが判明した。また、学習指導案にとらわれ、授業をうまく流すことに精力を注ぎ子どもの実態を把握できていないこともわかった。本年度は昨年の調査をさらに詳しく見るため、教育実習生に各週毎に報告書を提出させ、実習生の時間的変化について調べた。その結果から、4週間の実習期間では授業について、子ども、教師、教材の関係、特に子どもの意識を感じ取る学生は非常に少ないことが分かった。後期実習においては、ポートフォリオにより、実習生自身が自己評価をすることを試みた。しかし、実習が非常に忙しいことから、ポートフォリオの作成に非常に大きな負担がかかることが分かり、今後の課題となった。村井は認知情報処理の実践研究を通して、新しい授業観の確立を試みた。学力の3要素として、(1)知識・理解(2)能力(3)態度があるが、現在はこのうち(2),(3)が強く意識されている。今回は、この3要素の関係を脳科学の新しい知見の基づき、新しい授業観の構築を行った。三宅はイメージマップの研究から学生の意識の変容を探り、表に表出しない意識の解明を試みた。吉田は現在アメリカを中心に盛んに研究されているアクションリサーチの手法を教育実習生の意識調査に活用する基礎的な研究を行った。これらの研究はいずれも平成11年(富山大学),12年(鳴門教育大学)に開催された日本教育工学会で発表した貫井は平成11年度は千葉大学附属小学校における教育実習生の実習前後における授業観の変容についての意識調査を中心に研究を実施した。これらの研究はいずれも平成11年(富山大学),12年(鳴門教育大学)に開催された日本教育工学会で発表した1.教育実習生の授業に対する意識調査を行った。千葉大学附属小学校において実習を行った学生を対象に、実習前後における授業意識の変化についてアンケート調査を行った。2.教育実習生の実習課程をイメージマップでとらえた。1の調査と同じく、イメージマップによって調査した。3.子どもたちの授業中の皮膚抵抗反応の測定を行い、授業課程における子どもの内面変化をとらえた。4.教育実習生の授業を録画し、言語記録をもとに実習生の行動を分析した。教育実習生の通常の授業を録画し、プロとコールを作成して言語分析を行った。5.上記.1の途中経過を日本教育工学会(富山大学)で発表した。これらの研究はいずれも平成11年(富山大学),12年(鳴門教育大学)に開催された日本教育工学会で発表した。
大脳基底核-視床-前頭前野投射とその機能について

前年度に引き続いて、大脳皮質フィールド電位の慢性記録により、前頭葉皮質及び小脳の運動学習における役割を検索した。麻酔下で、サルの前頭前野、運動前野、運動野等の種々の大脳皮質領野の皮質表面と、表面より2.03.0mmの皮質深部に慢性記録電極を設置した。サルの回復後、聴覚刺激(サルの"coo"call)に応じて迅速、的確に発声(聴覚始動性発声)するよう訓練した。この時、運動野の顔面領野には表面陰性-深部陽性電位が刺激後約200msec、発声前約700msecの潜時で記録された。また、片側の小脳外側核・中位核破壊により対側運動野の電位が消失することから、手の反応時間運動の場合と同様、この電位は小脳由来と考えられた。しかし、手の場合と異なり反応時間の延長は認められなかった。この電位の運動学習との関連を調べるために、長期に亙って記録をし、その変化を観察した。振幅、持続時間等は、学習初期より過学習期に至るまで大きな変化は認められなかった。また、反応時間も平均0.9sec程度でこれ以上短縮することはなかった。これは、手を用いた反応時間運動の場合、運動が熟練するに従って振幅は増大し、持続時間は短縮し、反応時間も約0.3secまで短縮するのと、好対照をなしていた。以上より、発声運動では手の運動と違って、小脳からの入力による熟練学習が、必ずしも行われないことが示唆された。これらの結果は、発声運動と手の運動では、運動学習における小脳の役割が異なることを示している。大脳皮質フィールド電位の慢性記録により、前頭前野をはじめとする前頭葉皮質の運動学習における機能を検索した。サル回復後、聴覚刺激(サルの"coo"call)に応じて迅速、的確に発声(聴覚始動性発声)するよう訓練した。玄番ら(Neurosci Lett,190:93-97,1995)が報告しているように、学習初期に表面陰性-深部陽性電位が前頭前野(弓状溝下肢の前壁)において刺激後約70mseeの潜時で出現した。また、運動野の顔面領野には表面陰性-深部陽性電位が刺激後約200msec、発声前約700msecの潜時で記録された。片側の小脳核を破壊すると、対側運動野の表面陰性-深部陽性電位は消失し、発声の周波数成分に変化が認められたことから、久宝ら(Neurosci Lett,230:101-104,1997)によって形態学的に示された小脳-視床後外側腹側核吻側部-運動野顔面領野投射の発声運動への関与が示唆された。しかし、手の運動の場合と異なり反応時間の延長は認められず、発声運動に対する小脳の関与は、手の運動の場合とは異なっていることが推定された。また、前記の学習初期に出現する前頭前野電位は、運動学習における刺激と運動の連合に関連していると考えられるが、この電位の由来は知られていない。前頭前野には大脳基底核より視床を介した入力の存在が報告されており、今後この経路の電気生理学的、形態学的検索が必要と考えられる。
プラセオジムの5d-4f遷移による発光を利用した新規シンチレータ結晶材料の探索

ガンマ線等の高エネルギー粒子検出用には主に単結晶シンチレータが用いられているが、様々な材料系において、酸素欠損やアンチサイト欠陥など、結晶に内在する点欠陥が欠陥準位を形成し、発光量の減少、蛍光寿命の長寿命化などシンチレーション特性に悪影響を与えていることが報告されている。LU_3Al_5O_<12>(LuAG)系シンチレータでは、単結晶を融液成長法で作製した場合Alサイトの一部がREで置換されるアンチサイト欠陥が形成され、これが原因となってLuAG系シンチレータでは、数10nsの寿命を持つ主成分の発光とは別に、μsmsオーダーの長寿命発光がかなりの割合で生じることが報告されている。微量元素の添加による欠陥密度低減などの試みは行われているものの、これら結晶中に存在する点欠陥とそれに影響された物性は、その材料系本来の特性と考えられて来た。本研究では、融液成長で作製されたガーネット系単結晶において、固有の問題と考えられてきたアンチサイト欠陥と発光の長寿命成分について、ホストの化学組成を変化させることにより制御を試みた。LuAG結晶のAlサイトをGaで置換した試料を作製・評価した。10%程度のGa置換によりホスト発光の消失、蛍光寿命の短寿命化・バックグラウンド成分の低減が見られた。この変化は欠陥準位中の電子の輻射再結合に由来する長寿命成分の低下を示しているが、Pr:LuAGの熱励起ルミネッセンス測定結果などから、これはGa置換により欠陥準位が浅くなり、室温領域における欠陥準位の寄与が低下したためと考えられる。今後Ga置換量の最適化や結晶作製条件の改良などによりさらに高い特性も期待できる。シンチレータデバイスはX線検出器・高エネルギー物理・医療用機器など様々な応用分野を持ち、今後更なる普及が予想されるが、現状で最高の特性とされるCe^<3+>の5d-4f遷移を利用した酸化物シンチレータは蛍光寿命が40100ns程度とそれほど短寿命ではないことが課題である。そこでこの問題を克服すべく、Pr^<3+>の5d-4f遷移を利用した新規シンチレータ材料の探索を行った。従来のホスト材料に要求される性質に加え、バンドギャップ・結晶場・屈折率など複数の指針に基づき、マイクロ引き下げ法を用いてコンビナトリアル的に単結晶材料の探索を行った。RE_2SiO_5、YAlO_3といったホスト結晶を用いた場合の特性を明らかにしたほか、高い特性を持つことで注目されているPr:Lu_3Al_5O_<12>(Pr:LuAG)のAlサイトをGaで置換(Pr:LuGAG)することにより特性向上が図れることが分かった。Pr:LuAGのGa置換を行うにより、発光強度自体の若干の低下は見られるものの、高密度化、蛍光寿命の短寿命化、蛍光寿命のバックグラウンド成分の低減という三種類の変化が見られた。特にバックグラウンド成分の低減については、Ga置換量が低い領域でも顕著に発現することが分かった。放射光を用いたVUV領域の励起スペクトル測定などにより、この現象はLuAG結晶のバンドギャップ狭窄化により、結晶欠陥における励起子の捕獲準位が浅くなっていることが原因であることが示唆された。これは束縛励起子の無輻射緩和による失活確率を低減する効果があると考えられ、Ga置換量の最適化により、発光量に関してもPr:LuAGを上回る特性を示す可能性もある。今後はGa置換量の最適化を図るとともに、これらの特性変化のメカニズム解明を目指す。

Lu3Al5O12(LuAG)系シンチレータでは、単結晶を融液成長法で作製した場合Alサイトの一部がREで置換されるアンチサイト欠陥が形成され、これが原因となってLuAG系シンチレータでは、数10nsの寿命を持つ主成分の発光とは別に、μsmsオーダーの長寿命発光がかなりの割合で生じることが報告されている。微量元素の添加による欠陥密度低減などの試みは行われているものの、これら結晶中に存在する点欠陥とそれに影響された物性は、その材料系本来の特性と考えられて来た。本研究では、融液成長で作製されたガーネット系単結晶において、固有の問題と考えられてきたアンチサイト欠陥と発光の長寿命成分について、ホストの化学組成を変化させることにより制御を試みた。LuAG結晶のAlサイトをGaで置換した試料を作製・評価した。10%程度のGa置換によりホスト発光の消失、蛍光寿命の短寿命化・バックグラウンド成分の低減が見られた。この変化は欠陥準位中の電子の輻射再結合に由来する長寿命成分の低下を示しているが、Pr : LuAGの熱励起ルミネッセンス測定結果などから、これはGa置換により欠陥準位が浅くなり、室温領域における欠陥準位の寄与が低下したためと考えられる。今後Ga置換量の最適化や結晶作製条件の改良などによりさらに高い特性も期待できる。
トマトの乱形果発生におよぼす育苗期根温の影響

1.トマトの子室増加に25°C高根温が影響する感受期を明らかにするために、花芽発育ステージが未分化,分化初期,がく形成期,雄ずい形成期,雌ずい形成期に分け,それぞれのステージを組み合わせて根温処理の開始と終了を行った。花芽分化する一節前の発育ステージからがく片形成期以上の間を高根温にすると、子室が有意に増加した。2.子室増加の大きい根温感受期に13,25°C根温で処理した後,胚軸を切断して根系からの溢液を24時間採取し,根が産出すると考えられるジベレリン様活性物質の量を測定した。溢液中には7種以上のジベレリン様活性が存在した。溢液中のジベレリン様活性は25°C根温処理した区が13°C根温で処理したものより5倍以上高かった。溢液量は13°Cが25°Cより多かったので、植物体当たりで示したジベレリン様活性は両温度間に差がなかった。3.子室数増加の大きい根温感受期に13,25°C根温で処理し,水耕培養液からの窒素(消散イオン)および燐酸イオンのシュートの移行量をイオンクロマトグラフィーで測定した。溢液中の硝酸イオン濃度は根温間に大差はなかった。燐酸イオン濃度は13°C根温で高く、25°C根温の3倍強であった。溢液量は25°C根温が13°C根温より11%高く、その結果植物体当たりの硝酸イオン量は両根温でほぼ同じであり、燐酸イオンは13°C根温が25°C根温のそれの2.8倍であった。4.高根温での根の活性、特にジベレリン産出能の高い活性が子室増加と深く関与している可能性が示唆された。
単分子膜形成技術の応用によるペロブスカイト蛍光体発光機構の解明

単分子膜形成技術の応用により、代表的なペロブスカイト蛍光体であるPCSTOの発光機構解明を試みた。紫外線励起であっても電荷注入励起であっても、発光中心であるPrが励起される状態は同一であり、必要な励起エネルギーも同一のほぼ4eVであること、電荷注入励起ではPCSTO/電極界面にトラップされている反対電荷との再結合が重要なことなどから、母結晶が励起されて生じた電子正孔対が直接Prに移るのではなく、その再結合過程からPrへのエネルギー移動が主過程となっていると示唆された。本研究課題では、ペロブスカイト蛍光体の発光機構を探るため、ペロブスカイト蛍光体とその近傍に配置した色素との間のエネルギー移動による増感効果もしくは消光効果の有無を明らかにしようとしている。そのため、まず既に有していたペロブスカイト蛍光体を紫外透過性基板(石英)の上に堆積させる技術の高度化(再現性の向上、蛍光体膜質の向上)を目的に、良質な蛍光体膜の成長を促すために基板上に無機ナノシートを吸着させる方法の検討を行った。この過程では、無機ナノシート(アニオン性)の自由水面及び界面活性剤(カチオン性)により被覆された水面への吸着挙動をLangmuirの考え方に基づいて解析を行って現象を理解することが、技術の改善につながった。また、ペロブスカイト蛍光体との間でエネルギー移動を起こさせる候補物質として、共役鎖長の異なる二種類のシアニン色素(カチオン性)について、長鎖アルキル基が導入されたものを用意して薄膜化の検討を行った。これら色素は純水上に展開するよりも、無機ナノシートの希薄懸濁液上に展開した場合の方が安定な単分子膜を形成することが分かった。すなわち、LB法を用いれば、シアニン色素-無機ナノシートの単分子膜をペロブスカイト蛍光体上に堆積できる可能性が高いと判断できる。さらに、既存設備である楕円鏡付Xeランプ300Wを光源として有効活用する形で蛍光測定装置を組上げることを検討した。このランプは強力であるので回折格子で分光した後でも十分な蛍光励起能力を持つが、一方で熱や紫外線による分光器の劣化が懸念されたので、その問題に対応した特殊な分光器を導入した。これらの成果を基礎とすることで、次年度以降も、本研究課題の目的・計画に沿った着実な進展が期待できる。本年度の一つ目の課題として、予めシード層としてCa_2Nb_3O_<10>ナノシートの単分子膜を吸着させた石英基板上に、ペロブスカイト蛍光体(組成:Pr_<0.002>(Ca_<0.6>Sr_<0.4>)_<0.997>TiO_3)の薄膜を堆積し、その蛍光特性を調べた。励起光源としては、前年度に作製した、楕円鏡付300Wキセノンランプからの光を回折格子で分光して照射する波長連続可変型のものを用いた。発光スペクトルの測定は、回折格子と電子冷却式CCDとを組み合わせたポリクロメータを用いたが、本目的に使用するに際しては制御プログラムの変更が必要であった。アニール前の試料では予想以上に蛍光量子効率が低く、当初の測定条件では励起光源からの迷光が邪魔になっていたが、幾何学的配置を工夫して迷光の混入を小さくすると共に、照射光側にlow-passフィルタをカスケード使用することで、蛍光スペクトルの測定を可能とした。測定の結果、610nm近傍の主ピークのみならず、500,700,830,880nm近傍の各副ピークの形状やそれらの間の強度比が、SrTiO_3単結晶基板上に作製された単結晶薄膜試料の場合と一致していることが分かった。また、石英基板上試料に対する励起光の波長を240-350nmの範囲で変化させた場合にも、主ピーク・各副ピークの形状やそれらの間の強度比に変化は見られなかった。この結果は、励起光の照射により母結晶たるCa_<0.6>Sr_<0.4>TiO_3の価電子帯から導電帯に励起されたキャリアが発光中心であるPrを励起し、f電子軌道間の遷移を経て最終的に発光に至るまでの過程を考える上で、重要な示唆を与える。二つ目の課題として、石英基板上に堆積したペロブスカイト蛍光体薄膜の上に、さらに有機色素の単分子膜を吸着させて所期の試料系を構成することに取り組んだ。長鎖アルキル基を導入したシアニン色素はカチオン性界面活性剤であり、ポリアニオンであるCa_2Nb_3O_<10>ナノシートと水面上で複合体を形成できることに着目した。