hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
貯蔵環境が青果物の呼吸速度に及ぼす影響の解明と呼吸予測モデルの構築

温度とガス組成の様々な組み合わせによる一定環境下で貯蔵している際の青果物の呼吸速度を計測し、呼吸速度に対する温度、酸素濃度、二酸化炭素濃度の影響を定量的に検討した。貯蔵環境の影響を明確にするため、栽培条件や収穫後から実験開始までの条件を揃える必要があり、実験試料には、当研究室内の人工環境下において水耕栽培したホウレンソウ(品種:メガトン)を用いた。呼吸速度計測は、密閉チヤンバ内の酸素、二酸化炭素濃度変化より計算により求めた、この際、一定ガス環境を仮定するために、2時間ごとに換気を行い、実験期問を通しての濃度変化を0.5%以内に抑えるようにした。温度条件として0、10、30°C、換気ガス濃度条件として、酸素濃度21%、二酸化炭素濃度0、5、10%の組み合わせおよび温度20°Cについては、酸素濃度5%,、21%、二酸化炭素濃度0、5、10%の組み合わせにより、一定環境下における15通りの実験を各々72時間行った。また、L-アスコルビン酸含有量を実験前後で測定した。その結果、温度と累積炭酸ガス放出量の対数値の関係を直線によって回帰し、その傾きは二酸化炭素濃度が高くなるほど大きくなることが分かった。このことから、二酸化炭素による呼吸抑制効果は、温度が低いほど顕著になることが分かった。さらにこの関係式より、二酸化炭素上昇による呼吸抑制効果を、温度低下による呼吸抑制効果に換算することが可能となった。例えば、20°Cにおいて、二酸化炭素濃度10%の効果は、二酸化炭素濃度0%に換算すると、約15°Cで貯蔵したものと同等であることとなる。また20°Cにおいて二酸化炭素5%の呼吸抑制効果は、二酸化炭素0%に対して約78%になった。この効果は、酸素21%、5%いずれにおいても同様であった。また、L-アスコルビン酸含有量と累積炭酸ガス放出量に相関関係が認められた。実験試料には、呼吸速度の高いホウレンソウを用いた。実験試料のもつ個体差を小さくするため、また収穫後から実験開始までの間、常に同じ環境条件となるよう室内にて人工環境のもと水耕栽培によるホウレンソウの栽培を試みた。本年度は、安定的に供給できるほどは栽培できなかったが、次年度はこの試料を用いて全ての実験が可能と予想している。今年度の実験試料は、栽培農家による直販所から購入して用いた。温度条件として10°C、20°C、換気ガス濃度条件として、酸素濃度2%、10%、21%、二酸化炭素濃度0%の組み合わせにより、一定環境下における6通りの実験を各々72時間行った。呼吸速度は2時間毎の平均値として試作した呼吸計測チャンバ内の濃度変化から計算により求めた。また、アスコルビン酸含有量を実験前後で測定した。一定環境を達成するために、2時間毎に濃度を設定した換気ガスにより呼吸計測チャンバ内の換気を行った。換気と換気の間の密閉状態におけるガス組成変化は、約0.5%程度に抑えられ、一定ガス組成とみなした。各温度について酸素濃度21%における二酸化炭素放出速度を基準として、酸素濃度低下に伴う呼吸抑制効果を検討したところ、酸素濃度10%の場合はあまりみられず、酸素濃度2%の場合は約75%程度まで抑制されることが分かった。また、これは温度によらず同様の傾向を示した。一方、アスコルビン酸含有量は、酸素濃度21%で約24%減少し、酸素濃度10%では約14%、酸素濃度2%では約7%減少した。。呼吸抑制効果のあまりみられなかった酸素濃度10%でもアスコルビン酸の保持効果がみられ、呼吸抑制との関係について今後検討する必要がある。また、呼吸予測モデルを構築するためには、呼吸抑制効果が顕著にみられる酸素濃度を特定する必要があろう。
果樹農業地域の肥料成分:無機体交換体を媒体としたゼロエミッション化の検討

本研究は、果樹農村地域における肥料成分について、無機イオン交換体を媒体としたゼロエミッション化を検討することを目的とした。無機イオン交換体の一つハイドロタルサイト系化合物はアニオン★交換性である。この性質を利用すれば、農村や周辺の市街地から排出される家庭雑排水中のリンを農地還元するための吸着材として、また土壌中の窒素成分(硝酸イオン)を吸着してその肥料効果を流亡させないための土壌改良材としての機能が期待できる。本研究においては、(1)数種のハイドロタルサイト系化合物の合成とその機能評価、並びに(2)山梨県内の果樹地帯をモデルケースとし、この地域の窒素やリンのフロー解析と無機イオン交換体使用における有効性の推定・評価を行うよう計画していた。(1)に関しては、ハイドロタルサイト系化合物は硝酸イオン選択性が弱くリン選択性が強いこと、一方パイロライト系化合物はほぼ一様に各陰イオンを交換するがリンの選択性はやや弱いため、硝酸イオン除去に有効であることがわかった。またリンや硝酸イオンの交換における共存イオンとしては炭酸系イオンの影響が大きいことも確認できた。(2)に関しては、今回検討の対象とした地域のリンや窒素のフロー解析のための基礎データとして、山梨県内における施肥量の推定を行った。各県への肥料出荷量は肥料要覧(農林水産省肥料機械課監修)により求められるが、普通肥料の代表的なものについてのデータしかなく、また堆肥等の特殊肥料についての統計値は含まれていない。そこで県内の農協を通じて販売された肥料の販売実績より、施肥量の推算を試みたところ、平成9年度に販売された肥料は約54,000トンであり、これは肥料要覧で本県に出荷されたと記載されている量の1.8倍であった。販売された各肥料中の成分割合から県内に投入された窒素およびリン量を求め、県内の各農業地域における投入量で比較した。
エイズを中心とする抗ウイルス活性を指向した異常ヌクレオシドの合成とその生理活性

近年のエイズ、B型肝炎等のウイルス性疾患は、臨床上重大な問題となっており、強力かつ有効な化学療法剤の開発が緊急の課題となっている。この様な状況下、ヌクレオシド類緑体にその可能性を求めて多くの研究がなされている。本研究では、新規四員環糖(オキセタノ-ス)を構成糖とするアデニン型ヌクレオシド抗生物質オキセタノシンをリ-ド化合物として合成研究を行なった。1.2ーデオキシー2ーヒドロキシメチルーDーエリスロオキセタノ-スおよびDーエリスロオキセタノ-スのグリコシル化に関して、水酸基の保護基を種々変化させて、反応成績体を検討した。その結果、報告者が見出した四員環糖に適応される七員環隣接基関与によるグリコシル化反応は4'位の置換基の反応性、あるいはそれに伴う五員環糖への環拡大が重要な因子を占めることが判明した。とくに、オキセタノ-スはピラノ-スやフラノ-スとは異なりβーラクトンのそれに類似した化学的性質を示すことが判った。2.ガンシクロビル、アシクロビルなどの鎖状抗ウイルス剤の有する立体配座の一つと同様な配座を持つ分枝シクロプロピルヌクレオシドを合成した。3.オキセタン環とヌクレオシド塩基の間にメチレンの存在するオキセタノシルホモヌクレオシドを数種類合成することが出来た。4.ショ-ドマイシン型ヌクレオシドの合成を行ない、オキセタノシルマレイミドを合成し、さらにフォルマイシン型ヌクレオシドの合成を試み、重要な中間体であるピラゾ-ル誘導体を合成した。5.現在、オキセタノシンの炭素環類縁体は、顕著な生理作用により医薬品化が期待されているが、本研究において、その前駆体となる光学活性シクロブタン誘導体の簡便な合成法の開発を行なった。上記合成されたヌクレオシド類は、現在生理活性試験に供しているところである。
中国辺境地区における農業総合開発万策に関する日中共同調査研究

平成9年度は予定どおり、中国側研究者が来日し、日中研究者が合同して、根室支庁中標津町の新酪農村と、宗谷支庁の猿払村及びサラキトマイ地区において、関係機関調査及び農家実態調査を行った。また、それら調査地区は酪農地帯であるので、時期を違えて稲作地帯である新篠津村及び新十津川町において開拓過程に関する補足調査を実施した。主たる知見は以下のとおりである。1農村整備の実態を社会資本整備と地域組織整備の両面からみると、戦後開拓地のとくに酪農地帯においては、祉会資本ストックの低位性によりとくに生産基盤整備が要請された。道路整備や除雪体制の確立等が進められたが、このような生産基盤整備は生活環境にも波及して多義的な意味合いをもっていた。2一方、これに平行して集落組織が形成されていき、専門化・規模拡大が進展する中で経営展開の方向が次第に確立するに伴い、開拓事業中心の農家の共同関係は、本格的な生乳生産・出荷に係わる関係へと変化していった。その重要な転機は、不足払い制度の発足に伴う酪農振興会の設立であり、以後、酪農振興会を中心とする生産基盤整備体制の下で集落組織の整備が進められた。社会資本整備を補完するため地域組織の整備が農村整備の一環として位置づけられたといえる。3稲作地帯においては、戦後の食糧増産政策の推進によって、酪農地帯よりもより早く各種農村整備体制が進められたといえるが、しかし高位泥炭地域ににおいては、酪農地帯に劣らずその整備には世界銀行などによる社会的資本が要請された。同時に、このような社会的資本投下を実効あるものにするためには、稲作地帯では「土功組合」など地域組織の整備が重要性をもっていた。4このように、北海道における開拓過程の経験からは、社会資本の整備と同時にその受け皿となる地域組織の整備が必要であることが分かった。とくに各地域の農協の役割は単に農業支援の側面ばかりではなく、開拓生活を支える存在であったといえる。平成7年度(初年度)は当初予定どおり、雲南省の西奴版納地区格朗郷(哈尼族)、および孟遮郷(タイ族)、大理地区平坂郷(白族)および河西郷(イ族)、貴州省では普定県龍場郷(漢族)および上郷(苗族・イ族)において実態調査を実施した。主たる知見は以下の通りである。1.中国辺境地区においても地域発展計画をもっているところが多いが、扶持貧困地区として政府の援助を前提にしたものがほとんどであり、自律的、自助的努力発揮にかかわる工夫・構想・計画について、欠如していることが分かった。2.そのような地域発展計画は、それを実現していくにはいくぶん無理のある数値を掲げており、それぞれの地元研究機関等において、計画の妥当性についての検討が加えられるべきといえる。3.漢民族地区では、経済発展地域である沿海州などへの出稼ぎ、あるいはいわゆる盲流・下海などの現象がみられたが、少数民族地区ではそのような意識はほとんど見られず、地域外への移動・流出についてはむしろ農民自ら意識的に避けているとみられ、基本的には少数民族地区における教育問題、あるいは情報問題にかかわっているとみられた。4.雲南省および貴州省における各集落調査の結果、各地区の諸条件について大きく異なるため、発展方策の道筋、投資の序列など、その方法は異なるべきものと思われた。とくに、道路整備の程度、土地形状のあり方、観光資源のあり方、教育現場のとくに人的資源のあり方については、大きく条件が異なるものといえる。

平成8年度(2年目)は予定どおり、初年目に引き続き貴州省普定県白石郷および織金郷において継続調査を行い、また新彊ウイグル自治区では屯田地帯である石河子市、博楽市小営盤鎮において実態調査を実施した。主たる知見は以下の通りである。1.中国国土がもつ多様な自然条件が、貴州省内に限ってみても、交通網の未整備をもたらし、それが物的流通のみでなく、各種の情報、教育の機会、あるいは医療サービスの相対的低位性をもたらしているといえる。農業についてみると、生産力発現にとってもそれら物的流通、情報、教育における低位性が支障となっているといえる。2.このような状況下で農業経営では、家畜飼養による有機農業を行い自助努力を重ねており、自己資金の範囲ではあるが基盤整備も行っていた。しかし零細分散錯圃であり、何らかの土地改革がない限り効率性は望めないといえる。この点で、新彊ウイグル自治区石河子市の農業師団(屯田)では、かつての人民公社制のまま集団的農業展開を行い生産力を発揮させていた。生産個別請負制は、農民のやる気を助長した画期的な制度であり、多くの農民はかつての集団農業には戻りたくないと考えているにも拘らず、農業生産力発揮においては経営耕地が小さすぎて非効率という矛盾に陥っている。かつての集団制とは性格を異にし、農家の理解をえられるような集団的農業展開が模索されるべきである。3.このような現状から、一般的に農家においては出稼ぎに積極的対応がとられ、農業生産の新・革新技術の導入には消極的対応がみられた。農家の現金収入について充分な配慮をしながら、農業改良技術の普及をいかに取り組んでいくか、極めて困難な課題があるといえる。4.国が食糧農産物を農家の庭先から買い入れることによって国内の食糧確保、流通、価格安定化に寄与する一方、農家の食糧生産に対する意欲を惹起させるためにも価格、資材供給などにおいてなんらかの措置を必要としている。現状では政府に供出せず重たい農産物をかなり遠くの市場まで運ぶという現象がみられる。平成9年度は予定どおり、中国側研究者が来日し、日中研究者が合同して、根室支庁中標津町の新酪農村と、宗谷支庁の猿払村及びサラキトマイ地区において、関係機関調査及び農家実態調査を行った。また、それら調査地区は酪農地帯であるので、時期を違えて稲作地帯である新篠津村及び新十津川町において開拓過程に関する補足調査を実施した。主たる知見は以下のとおりである。1農村整備の実態を社会資本整備と地域組織整備の両面からみると、戦後開拓地のとくに酪農地帯においては、社会資本ストックの低位性によりとくに生産基盤整備が要請された。道路整備や除雪体制の確立等が進められたが、このような生産基盤整備は生活環境にも波及して多義的な意味合いをもっていた。2一方、これに平行して集落組織が形成されていき、専門化・規模拡大が進展する中で経営展開の方向が次第に確立するに伴い、開拓事業中心の農家の共同関係は、本格的な生乳生産・出荷に係わる関係へと変化していった。その重要な転機は、不足払い制度の発足に伴う酪農振興会の設立であり、以後、酪農振興会を中心とする生産基盤整備体制の下で集落組織の整備が進められた。社会資本整備を補完するため地域組織の整備が農村整備の一環として位置づけられたといえる。
現地土壌特性の評価に基づく流域斜面域の表面流出機構に関する研究

本年度の研究により以下の成果が得られた。土壌特性については、昨年度の研究では、現地採取試料を用いた室内試験結果より求めた水分特性曲線により、流域斜面土壌特性の平面および深度方向の変動性について整理した。本年度は、現地での土壌特性を評価する手法について検討するとともに、既往の現地不飽和帯水分観測デ-タ、人工降雨装置を用いた室内浸透実験デ-タ、および浸透方程式を用いた数値シミュレ-ションにより、まず、土壌の透水特性と表面湛水発生条件との関係について考察した。自然林地では降雨浸透がほとんど不飽和の状態で進行するのに対し、都市化域の土壌では地表面に近い浅い層の吸引圧変化が非常に速く、飽和に近いところまで変化する。この差は有効間隙の大小に関係しており、都市化域では浸透水を下方に伝達する場合に効果を持つ大間隙が少ないために、特に転圧度の大きい土層の透水性が極度に低下していることが原因となっている。したがって、都市化域での表面湛水の発生には、不飽和帯浅層部の転圧土壌の存在が大きく関与しており、これと表層部の飽和透水係数との関係で発生条件が規定されていることが定量的に明らかにされた。次に、実流域斜面を対象としてFEMモデルを用いて、流域斜面の土壌構成および初期・境界条件が不飽和帯水分挙動ならびに表面流出発生機構に及ぼす影響について検討した。斜面のいずれの部位においても地表に近い部分は降雨に対する反応がきわめて速く吸引圧の急激な低下が見られる。斜面中腹より上流側は鉛直浸透が卓越し、下流側では地下水位の上昇、表面流出寄与域の拡大の影響が顕著に表れている。これは、下流域では地下水位が浅く、不飽和帯への地下水からの水分供給があることによる。本研究は流域斜面域での表面流出機構を、土壌の物理的特性との関連で評価することを目的としており、本年度の研究により以下の成果が得られた。1)自然林地を対象として、まず、流域斜面土壌特性の平面および深度方向の変動性について検討した。現地採取試料を用いた室内試験結果より求めた水分特性曲線によれば、斜面の地形上の位置による相違はあまり大きくないが、斜面部位による相違はある程度みられ、尾根部から谷地部に向って粗大間隙が減少する傾向にある。また、飽和透水係数は谷型斜面の中・底位部と尾根型斜面の底位部でかなり低いオ-ダ-を示しており、谷地部はやや透水性の低い土壌により構成されている。2)都市化域での転圧土壌における降雨浸透特性を、既往の不飽和帯水分観測デ-タおよび浸透方程式を用いた数値シミュレ-ションによって検討した結果に基づき、土壌の透水特性(特に飽和透水係数)と表面流出発生条件との関係を整理した。3)現地散水実験を実施するに先立ち、降雨発生装置の製作を行った。当初は現地実験にのみ対応する降雨装置を計画していたが、最終的には、降雨強度および降雨波形を任意に発生でき、室内実験にも対応し得るように設計変更した。また、給水管および開閉バルブを多系統に配置することにより、斜面においても均一な降雨が発生可能なものとしている。今年度は、この装置を用いて、予備実験としての室内実験を行い、装置の改良を図った。4)流域斜面を対象としたFEMモデルを用いて、流域斜面の土壌構成が不飽和帯水分挙動ならびに表面流出発生機構に及ぼす影響について解析を重ねるとともに、これらを統合した概念モデルについても構築を進めている。

本年度は、現地での土壌特性を評価する手法について検討するとともに、既往の現地不飽和帯水分観測デ-タ、人工降雨装置を用いた室内浸透実験デ-タ、および浸透方程式を用いた数値シミュレ-ションにより、まず、土壌の透水特性と表面湛水発生条件との関係について考察した。自然林地では降雨浸透がほとんど不飽和の状態で進行するのに対し、都市化域の土壌では地表面に近い浅い層の吸引圧変化が非常に速く、飽和に近いところまで変化する。この差は有効間隙の大小に関係しており、都市化域では浸透水を下方に伝達する場合に効果を持つ大間隙が少ないために、特に転圧度に大きい土層の透水性が極度に低下していることが原因となっている。したがって、都市化域での表面湛水の発生には、不飽和帯浅層部の転圧土壌の存在が大きく関与しており、これと表層部の飽和透水係数との関係で発生条件が規定されていることが定量的に明らかにされた。次に、実流域斜面を対象としたFEMモデルを用いて、流域斜面の土壌構成および初期・境界条件が不飽和帯水分挙動ならびに表面流出発生機構に及ぼす影響について検討した。斜面のいずれの部位においても地表に近い部分は降雨に対する反応がきわめて速く吸引圧の急激な低下が見られる。斜面中腹より上流側は鉛直浸透が卓越し、下流側では地下水位の上昇、表面流出寄与域の拡大の影響が顕著に表れている。これは、下流域では地下水位が浅く、不飽和帯への地下水からの水分供給があることによる。
ストレスファイバーの分子構築と機能に関する細胞生物学的研究

ストレスファイバーは培養細胞の細胞質中に発達するアクチン線維などからなる収縮性の棒状構造物で、細胞接着に関与すること考えられている。培養細胞のほか、血管内皮細胞などの組織細胞中にもストレスファイバーの存在が証明されている。その、分枝構築に関してはまだ不明な点が多い。私は、腎臓上皮細胞中にもストレスファイバーが存在することを確認した。そこで実験動物の腎皮質からストレスファイバーを単離することを試みた。ラット腎皮質を破砕し遠心により分画し、蛍光標識ファロイジンで染色した。これを蛍光顕微鏡で観察すると、針状、星状あるいは櫛状のアクチン線維の束が組織片に混じってみいだされた。アクチン線維とミオシン線維からなる束がこのような形態をとることが知られていることから、得られたアクチンの束が腎臓上皮細胞のストレスファイバー由来であると思われた。しかしこれをSDS電気泳動したところ、ストレスファイバーに存在することが知られている蛋白成分の濃縮は不十分だった。さらにショ糖勾配遠心などにより分画を試みたが、著しい濃縮は得られていない。さらに分画方法の検討が必要である。一方、生きた培養細胞の膜動態を調べる目的で、培養細胞を蛍光膜プローブで染色し生きたまま共焦点レーザー走査顕微鏡で観察した。共焦点レーザー走査顕微鏡を用いることにより、膜オルガネラの構造を従来の蛍光顕微鏡では得られなかった細部まで観察でき、さらにその立体構造まで画像化することができた。蛍光標識した蛋白質分子を顕微注入するなどして、細胞骨格や細胞接着構造と膜構造との関連を生きた培養細胞で調べることを検討中である。
暗期特異的遺伝子を用いた花芽誘導過程の分子的機構の研究

高等植物の花芽形成過程の分子メカニズムを解明するため、花芽誘導時、および花芽形成初期に発現する遺伝子群をSuppressive Subtraction Hybridization法(SSH法)で単離同定し、その働きを調べることを目指した。暗期特異的に子葉中で発現する、ヒートショックタンパク質と相同性の高いPNJ1を過剰発現するトランスジェニック植物PNJ1oxと、そのオルトログであるAJ11遺伝子のRNAiコンストラクトを発現する形質転換アラビドプシス植物AJ11iを作出し、花芽形成に対する光周期の影響を調べた。長日条件(L:D=16:8)では、PNJ1oxはコントロールに比べて花芽形成が遅く、また花芽形成時に生じた葉数も多かった。一方、AJ11iはコントロールと有意な差が見られなかった。短日条件では、いずれも開花までに90日以上を要し、遺伝子導入の効果は見られなかった。しかし、低光量条件下でPNJ1oxはコントロールに比べて成長が早く、この遺伝子が光合成産物の可動化を介して成長へ分配することに関わることが示唆された。また、短日条件を与えた茎頂分裂組織に特異的に発現する遺伝子1-396の全配列をゲノムライブラリーから単離し、その全配列を解析した。その結果、この遺伝子はグリコール酸オキシダーゼをコードすることがわかった。栄養成長している茎頂分裂組織では、花芽形成に発生運命が転換するとき、多くの器官が光合成を停止するが、その際に光エネルギー供給が炭酸固定による消費を上回るとフリーラジカルが生成する危険性がある。グリコール酸オキシダーゼは、光呼吸を促進して不必要な光エネルギーを消去することによって、フリーラジカルによる生殖器官の劣化を防ぐために発現が促進されるものと考えられる。現在、この遺伝子のRNAiアラビドプシス植物を作製中である。植物の花芽誘導・形成過程の分子的メカニズムを明らかにするため、一回の臨界暗期により花芽形成が誘導される短日植物のアサガオ(Pharbitis nil)を材料に、臨界暗期を与えた子葉から花芽誘導に関わる遺伝子、および茎頂分裂組織から花芽形成過程に関わる遺伝子の単離を試みた。SSH法を用いて、子葉からは2種類の遺伝子断片が、また茎頂分裂組織からは約40種類の遺伝子断片が得られた。子葉由来の遺伝子の一つ、PNJ1はheat shock proteinの一種であるDnaJタンパク質と高い相同性を持つポリペプチドをコードしており、葉緑体に局在することが予想された。この遺伝子の発現は暗所で強く促進される一方、白色光下では強く抑制された。PNJ1 mRNAの半減期は4.3分程度で、植物の転写産物の中では極めて短命であることが明らかになった。また、PNJ1 mRNAの発現抑制に対する青色光と赤色光の効果が大きく異なることがわかった。この遺伝子産物の生理的役割を明らかにする目的で、35SプロモーターにPNJ1遺伝子をつなげたコンストラクトをタバコ、およびアラビドプシスに導入し、現在育苗中である。また、PNJ1の特殊な発現調節を調べるため、PNJ1遺伝子のプロモーター領域をGUS遺伝子につないだコンストラクトも作製し、現在導入を試みている。一方、茎頂分裂組織由来の遺伝子の一つ、PnADHはshort-chainalcohol dehydrogenaseと相同性の高いポリペプチドをコードしていた。花芽形成過程の代謝調節はこれまでほとんど研究されてこなかったので、この遺伝子を詳細に調べた。In situハイブリダイゼーションから、この遺伝子は花芽形成初期のドーム中央表皮、およびがく背軸側表皮に比較的強く発現していることが示された。植物の花芽形成メカニズムを分子レベルで解明するため、花芽誘導時、および花芽形成初期に発現する遺伝子群を同定し、その働きを調べることを目指した。アサガオ(Pharbitis nil)の臨界暗期処理した子葉から、アニオントランスポーターと相同性の高いPnAOTが得られた。コードするタンパク質は7回膜貫通ドメインを持ち、上流プロモーター領域の配列にジベレリン因子をもつことが見出され、事実ジベレリンによって発現誘導されることを確認した。また、花芽形成初期の分裂組織から単離されたプロテインホスファターゼ様タンパク質をコードするPnPP2C遺伝子は核局在シグナルを有していることから、転写因子などのリン酸化状態を介して花芽形成過程に働いている可能性が示唆された。いずれの遺伝子も、その生理的役割を明らかにする目的で、過剰発現プロモーターを用いた形質転換植物の作出を試みている。一方、前年度に単離されたPNJ1を過剰発現するトランスジェニックタバコを作出し、生理的解析を行なったところ、野生型に比べ葉内のデンプン量が低下していることが明らかになった。特に暗所でインキュベートしたときにその傾向が強いことから、PNJ1は暗期の糖のシンク・ソース転流に関わっていることが示唆された。花芽形成初期過程で糖の輸送量が著しく変化することとの関連性をさらに調べるため、アラビドプシスで形質転換体を作出する予定である。また、PnADHと相同性の高いABA2をノックダウンしたRNAiアラビドプシス植物を作出し解析したところ、種子形成が部分的に抑制されるほか、主根の伸長阻害と側根の形成促進が見られたことから、配偶子形成や分裂組織の維持などに関わっていると考えられた。さらに形質転換体の解析を進める予定である。

高等植物の花芽形成過程の分子メカニズムを解明するため、花芽誘導時、および花芽形成初期に発現する遺伝子群をSuppressive Subtraction Hybridization法(SSH法)で単離同定し、その働きを調べることを目指した。暗期特異的に子葉中で発現する、ヒートショックタンパク質と相同性の高いPNJ1を過剰発現するトランスジェニック植物PNJ1oxと、そのオルトログであるAJ11遺伝子のRNAiコンストラクトを発現する形質転換アラビドプシス植物AJ11iを作出し、花芽形成に対する光周期の影響を調べた。長日条件(L:D=16:8)では、PNJ1oxはコントロールに比べて花芽形成が遅く、また花芽形成時に生じた葉数も多かった。一方、AJ11iはコントロールと有意な差が見られなかった。短日条件では、いずれも開花までに90日以上を要し、遺伝子導入の効果は見られなかった。しかし、低光量条件下でPNJ1oxはコントロールに比べて成長が早く、この遺伝子が光合成産物の可動化を介して成長へ分配することに関わることが示唆された。また、短日条件を与えた茎頂分裂組織に特異的に発現する遺伝子1-396の全配列をゲノムライブラリーから単離し、その全配列を解析した。その結果、この遺伝子はグリコール酸オキシダーゼをコードすることがわかった。栄養成長している茎頂分裂組織では、花芽形成に発生運命が転換するとき、多くの器官が光合成を停止するが、その際に光エネルギー供給が炭酸固定による消費を上回るとフリーラジカルが生成する危険性がある。グリコール酸オキシダーゼは、光呼吸を促進して不必要な光エネルギーを消去することによって、フリーラジカルによる生殖器官の劣化を防ぐために発現が促進されるものと考えられる。現在、この遺伝子のRNAiアラビドプシス植物を作製中である。
日英パラレルコーパスを利用した英語指導法の確立

日英パラレルコーパスを利用した英語指導法と教材開発を行い,指導実践によってそれらの学習効果を検証した。さらに,コーパス検索サイトの開発を推進した。主な研究成果を国際学会(AsiaTEFL国際会議,台湾教育学会, TaLC, World CALL)および国内学会(JACET,英語コーパス学会)において報告し,開発した指導法等の詳細を公刊した。本課題に関する論文を掲載した著書がRodopi(アムステルダム)と松柏社(東京)より出版された。研究代表者は本課題に関連して2008年度英語コーパス学会賞を受賞した。本研究の主な目的は,効果が期待されながら,具体的な活用事例がこれまでほとんどなかった日英パラレルコーパスを使ってデータ駆動型の英語指導法を実践し,その教育効果を検証することである。具体的には,1)パラレルコーパスを利用した指導法の提案と教材の開発,2)開発した教材の指導実践と学習効果の測定,3)コーパス検索サイトの開設やワークショップの開催によるコーパス利用の推進である。平成19年度の実績は以下のとおりである。実施した事項のうち研究目的1)については,第二言語習得研究に基づく認知プロセスに沿う形で,一般英語授業における,コーパス利用学習を組み込んだデータ駆動型の英語指導法を提案した。研究目的2)については,名詞句構造と動詞句構造を重点的に学習する教材を開発し,指導実践を行い,学習効果を検証した。その結果,開発した教材は英文理解の基礎となる種々の文法項目の能力を向上させることが確認できた。研究目的3)については,パラレルコーパス専用のウェブ検索プログラムのプロトタイプ作成を完了し,今後,試用しながら改良を加えていく予定である。研究成果としては,基礎研究として行った日英パラレルコーパスの教材レベルに関する論文が,E..Hidalgo他(編)の著書に採録され,Rodopi(アムステルダム)より出版された。開発した教材を使った指導実践とその効果についてはAsiaTEFL国際会議(6/10/2007)にて報告し,同会議発表論文集に論文を公刊した。また,開発した指導法およびコースウェアの詳細を日本大学生産工学部研究報告Bに公刊した。さらに,普及促進活動として,英語教員,英語教員養成課程学生対象にワークショップを千葉大学にて開催した(11/30/2007)。今後,改良した教材・指導法・検索プログラムについて,国内・国際学会において報告する予定である。本研究の主な目的は,有効な学習教材として効果が期待されながら,具体的な活用事例かこれまでほとんどなかったコーパスを利用したデータ駆動型の英語指導を実践し,その教育効果を検証することであった。具体的には,1)日英パラレルコーパスを利用した指導法の提案と教材の開発,2)開発した教材の指導実践と学習効果の測定,3)コーパス検索サイトの開設等によるコーパス利用の推進である。平成20年度の実績は以下のとおりである。実施した事項のうち,研究目的1)については,平成19年度の実践結果で判明した問題点を改良した名詞句構造と動詞句構造を重点的に学習する教材を作成し,一般英語授業において通年の,コーパス利用学習を組み込んだ英語指導実践を行った。さらに,データ駆動型学習によって習得した知識を発表活動につなげる発展的試みとして,「英会話」の授業と連動させる科目横断型の教材を開発した。実践は今後の課題である。研究目的2)については,開発した教材を使用して学習効果を検証することができた。研究目的3)については,パラレルコーパス専用のウェブ検索プログラムを整備し,次年度から授業での試用を予定している。研究成果としては,日英パラレルコーパスの指導実践に関する論文が,中村純作他(編)の著書『コーパスと英語教育の接点』(松柏社)に収録され出版された。また,開発した教材を使った指導実践とその種々の効果の分析結果を,台湾教育学会(5/3/2008),TaLC(7/5/2008),World CALL(8/7/2008)の3つの国際学会,および国内学会(JACET,9/12/2008)にて報告した。また,開発した指導法および指導効果の詳細を『日本大学生産工学部研究報告B(文系)』に公刊した。
危機対応マネジメント育成のための社会系教科授業のインストラクショナルデザイン

これからの時代には,平和で民主的な国家及び社会の形成者として求められる力や,安全な生活や社会づくりに必要な資質・能力を育んでいくことが必要である。その際,ICTの積極的活用や多様なデジタル・コンテンツを活用していくリテラシーはもちろんのこと,情報や情報手段を主体的に選択し活用していく情報活用能力は必須のライフスキルである。また,物事を多角的・多面的に吟味し見定めていく批判的思考力,統計的な分析に基づき判断する力などの育成に社会系教科が担う役割は大きい。地域の社会関係資本(=地域にある人・モノ・ことすべて貴重な資源)や校種間の連携など,ホリスティックな学びや総合化の視点で取り組んでいきたい。
中枢神経系の可塑性を制御する糖鎖暗号の解読

申請者の所属する研究室では、脊髄損傷後の軸索再生過程においてグリコサミノグリカンの1種であるケラタン硫酸がコンドロイチン硫酸と同じ土俵で、軸索再生を強力に阻害する効果を持つことを明らかにしていた。これを受けて申請者は本研究で、軸索再生を阻害するKS/CSPGの同定と神経細胞によるKS/CSPGの認識機構を明らかにすることを目標に掲げた。損傷を受けた脊髄組織、成長因子によって活性化されたアストロサイトから精製したKS/CSPGを各種カラムクロマトグラフィーで精製し、ショットガンプロテオミクス法で網羅的に同定した。その結果、当該KS/CSPGがホスファカンであることが明らかになった。また興味深いことに脳神経発達期に当たる生後1日齢の脳組織から精製されたKS/CSPGも同様に軸索伸長阻害効果を有していた。このKS/CSPGもホスファカンであることが同定されたことから、損傷後の軸索再生阻害と神経ネットワーク発達期の軸索ガイダンス機構ではホスファカンが共通した機構で神経細胞に認識されている可能性が考えられた。さらに、培養細胞で作製したKSを有するリコンビナントホスファカンは軸索再生を阻害し、KS鎖が結合する領域を欠損させたホスファカンは軸索再生阻害効果が弱いことから、神経細胞はホスファカン上のKS鎖を強く認識して軸索再生阻害を引き起こしているものと考えられた。哺乳1日齢のラットプロテオグリカン画分に含まれる主たるKS/CSPGはホスファカンであることを明らかにした。さらに反応性アストロサイトから分泌されるKS/CSPGも、ホスファカンであった。この結果はホスファカンが真なる軸索再生阻害因子であることを強く示唆する。次にホスファカンが真なる軸索再生阻害分子であるか否かを明らかにするため、タグ融合型リコンビナントホスファカンを作製した。Fc融合型ホスファカンの発現ベクター(PMFc)を構築し、COS-1細胞に対して強制発現した。培養上清からFc融合型ホスファカンを精製し、抗KS抗体でイムノブロットを行った。その結果精製したホスファカンはKS鎖を有していることが明らかになった。また、このホスファカンはコンドロイチナーゼABC処理によって分子量が低下することから、コンドロイチン硫酸も有していることが明らかになった。一方で、KS鎖が結合すると推測される領域を欠損させたホスファカン(PFc)をCOS-1細胞に対して強制発現させるとKS抗体に対する反応性が失われた。興味深いことにこのホスファカンはコンドロイチナーゼABC処理によって分子量が低下することから、コンドロイチン硫酸は有していると考えられた。すなわち、ホスファカン上におけるコンドロイチン硫酸とケラタン硫酸の結合部位は異なる可能性が示唆された。最後にCS鎖とKS鎖の両者をもつホスファカン、CS鎖のみをもつホスファカンを用いて、小脳顆粒細胞に対する軸索伸長阻害効果を調べた。興味深いことに、CS鎖とKS鎖の両者を持つホスファカンは、CS鎖のみを持つホスファカンに比べ軸索伸長阻害活性が強いことが明らかになった。この結果はホスファカン上のCS鎖が軸索伸長を阻害するという先行研究を支持するだけでなく、ホスファカン上のKS鎖がCS鎖に匹敵する軸索伸長阻害因子であることを新たに報告するものである。交通事故、スポーツ事故、脳挫傷などによって損傷を受けた中枢神経の軸索は、末梢神経と異なり再生しない。長年の研究からその理由は成熟神経細胞の再生能力が低いこと、損傷神経周辺部の微小環境に存在する再生阻害物質の存在の2点に帰着しつつある。損傷部位周辺で活性化したアストロサイトから産生されるプロテオグリカン(PG)はタンパク質上にグリコサミノグリカン(GAG)と呼ばれる長大な糖鎖が結合した糖タンパク質であり、強力に軸索再生を阻害する。申請者の研究室ではGAGの1種であるケラタン硫酸(KS)に研究対象を絞り、損傷後の軸索再生阻害効果について調べてきた。その結果、KSの欠損動物やKSを分解処理した動物では脊髄損傷後の機能回復が顕著に促進された。本申請研究はKSPGが神経細胞上に発現したKS鎖受容体に結合し、能動的に軸索再生阻害シグナルを導入していることを証明することを目標としている。

GAGが直接受容体を介して細胞内にシグナルを導入する仮説は、GAGが持つ生物学的機能について新たな知見を提供するものであり、極めて意義の高いものである。この目標達成のため、当該年度は軸索再生を阻害するKSPGの正体を確実に突き止め、同定されたKSPGがKS鎖依存的な軸索再生阻害効果を持つかどうかを明らかにした。また同時に神経細胞上に発現したKS鎖受容体の同定に向け、3種の受容体型チロシンフォスファターゼをクローニングした。具体的にはサイトカイン処理によって活性化されたアストロサイトから産生されるPGを陰イオン交換カラムによって精製後、ショットガンプロテオミクス法によってタンパク質を同定し、当該PGの大部分がホスファカンとニューロカンであることを突き止めた。さらに、抗PG抗体と抗KS抗体を用いた免役沈降とイムノブロットの実験から、ホスファカンに対して選択的にケラタン硫酸が結合していることが確実になった。本研究を遂行するためにはどのようなケラタン硫酸プロテオグリカンが軸索再生を阻害するのかを第一に明らかにし、研究対象とするプロテオグリカンを正確に絞り込むことが必須となる。そのため、平成23年度の研究では研究対象とする軸索再生阻害を司るケラタン硫酸プロテオグリカンの絞り込みについて特に重点を置くように心がけた。具体的には新生ラットの脳抽出液と活性化アストロサイトの培養上清からプロテオグリカンを抽出し、得られたプロテオグリカンが軸索再生を阻害することを確認した。また、これら2種のプロテオグリカン精製物の中には共通してホスファカンが存在していることを明らかにした。そこで次にホスファカンにケラタン硫酸が結合しているかどうかを免疫沈降実験で確認することにした。ホスファカン特異的な抗体は市販品が無いため自ら作製する必要性があった。分子量が大きいことや多くの糖鎖が結合していることから、この実験には多くの時間を費やすことになったが、抗ホスファカン抗体と抗ケラタン硫酸抗体を用いた免疫沈降実験によって、ホスファカンが選択的にケラタン硫酸を有することが明らかになった。また、本研究では次年度以降ホスファカン上のケラタン硫酸鎖に結合する受容体分子の決定を計画している。近年、グリコサミノグリカンの1種であるコンドロイチン硫酸と受容体型チロシンホスファターゼ(PTP)が結合することが報告されており、申請者もPTPがケラタン硫酸とも結合する可能性を考えている。平成23年度にはPTPσ、PTPδ、PTPFの3種類についてコンドロイチン硫酸結合ドメインとタグを融合させた融合タンパク質を作製することに成功した。次年度以降これらのタンパク質を用いてホスファカンとの結合実験を行うことにより、受容体が同定されることが期待できる。以上の成果から概ね実験計画は順調に進行していると判断した。平成23年度までの研究で軸索再生を阻害するKSPGはホスファカンであると決定づけられた。そこで、平成24年度はホスファカン受容体の同定と、受容体が認識する糖鎖構造の決定に重点を置きたい。ホスファカンの受容体同定は以下の2つの方向性で進める予定である。1)前年度に作製した3種の受容体型
2型濾胞ヘルパーT細胞と制御性B細胞を標的とした新しいアレルギー疾患の治療戦略

シラカバ花粉症患者の末梢血リンパ球の解析を行った。結果、非飛散期の段階で患者群のTfh2細胞の割合が増加していた。また、患者群のICOS陽性Tfh細胞の割合は、飛散期に増加した後、非飛散期には減少し、症状スコア、シラカバ特異的IgE値と有意な正の相関を認めた。さらに、シラカバ抗原(Bet v1)特異的MHCクラス2テトラマー陽性となるICOS陽性Tfh細胞が飛散期の患者末梢血中で有意に増加していることを発見した。これらの結果から、Tfh2細胞はアレルギー素因を規定すること、シラカバ抗原特異的ICOS陽性Tfh細胞はシラカバ花粉症の病態形成に重要な役割を担っていることが示唆された。アレルギー疾患の病態形成において濾胞ヘルパーT (Tfh)細胞がどのようにIgE抗体の産生を制御しているのかを検討するために、北海道特有の季節性アレルギー性鼻炎であるシラカバ花粉症の病態形成における血液Tfh細胞の役割について検討した。その結果、シラカバ花粉非飛散期、飛散期共に、シラカバ花粉症患者群で健常者群と比較してtotal Tfh細胞に占めるTfh2細胞の割合が増加していた。しかし、患者群のtotal Tfh細胞、Tfh2細胞の割合は、花粉非飛散期1,飛散期、非飛散期2の3期で有意な変化を認めなかった。そこで我々は、シラカバ花粉症の病態では、Tfh細胞の割合や数の変化ではなく、活性化の程度が変化しているという仮説を立て、活性化T細胞のマーカーとして知られるPD-1とICOSに着目し、血液Tfh細胞において解析を行った。結果、花粉飛散期には患者群で健常者群と比較してICOS陽性Tfh細胞の割合が増加しており、ICOS陽性Tfh細胞の割合は飛散期で増加し、非飛散期には減少していた。さらには、ICOS陽性Tfh細胞の割合は患者群において、症状スコア(total symptom score)、シラカバ特異的IgE値と正の相関を認めた。一方PD-1陽性Tfh細胞はそのような傾向を認めなかった。今回の結果から、Tfh2細胞はアレルギー素因を規定していること、ICOSが飛散期における活性化Tfh細胞の指標となり得ること、ICOS陽性Tfh細胞はシラカバ花粉症の病態形成に重要な役割を担っている可能性が示唆された。今回の研究成果により、ICOS陽性Tfh細胞が抗体産生細胞からのIgE抗体の産生に重要な役割を担っている可能性が示唆された。このことは、アレルギー疾患の病態形成においてTfh細胞がどのようにIgE抗体の産生を制御しているかという、本研究課題の目的を達成する上で重要な知見と考えられる。昨年度に引き続き、抗原特異的IgE抗体の産生機構の解明のため、濾胞ヘルパーT(Tfh)細胞に着目して、北海道に特有の疾患であるシラカバ花粉症の病態形成における役割について検討を行った。これまでに我々は、アレルギー性鼻炎患者では、IL-4を産生し、IgE抗体の産生を誘導するTfh2細胞が相対的に増加(Tfh2細胞にシフト)し、T細胞の免疫反応を抑制する制御性B細胞が減少していること、Tfh2細胞と制御性B細胞の不均衡が、末梢血中の好酸球数と関連があるという知見を報告した(Kamekura R et al. Clin Immunol. 2015)。さらに昨年度には、シラカバ花粉症では飛散期にICOS陽性の活性化Tfh細胞が増加し、その割合が症状スコアやシラカバ特異的IgE値と相関を認めることを発見した。このことは、シラカバ花粉症の病態ではICOS陽性の活性化Tfh細胞がB細胞に対して特異的IgEの産生を誘導している可能性を示唆している。今回我々はシラカバ花粉症におけるTfh細胞の役割をより深く検討するために、シラカバ抗原(Bet v1)特異的なTfh細胞の検討を行った。その結果、Bet v1特異的MHC class2テトラマーを用いた解析で、シラカバ花粉症患者では花粉飛散期に末梢血中のICOS陽性シラカバ特異的Tfh細胞が増加し、非飛散期には減少していた。これらの結果から、ICOS陽性シラカバ特異的Tfh細胞がシラカバ花粉症の病態形成に重要な役割を担っており、新規治療法を開発する上での治療標的となる可能性があると考えられた。今回の研究成果からシラカバ花粉症患者の末梢血中にシラカバ特異的Tfh細胞が存在し、花粉飛散期に合わせて増加するという、これまでに知られていない知見を得ることができた。このことはアレルギー疾患の病態形成における抗原特異的IgE抗体の産生機構の解明という本研究課題の目標達成に向けて重要な知見であると考える。昨年に引き続き、非飛散期と飛散期に得られたシラカバ花粉症患者の末梢血からリンパ球を分離し、フローサイトメトリーにて濾胞ヘルパーT (Tfh)細胞サブセット(Tfh1、Tfh2、Tfh17)、活性化マーカー(ICOS、PD-1)、制御性B細胞の解析を行った。昨年は花粉暴露によるシラカバ抗原特異的Tfh細胞の変化を検出するため、シラカバ抗原であるBet v1と結合したPE標識シラカバ抗原特異的HLAクラスIIテトラマー(HLA-DRB1:1501)を用いて陽性細胞を同定することに成功したこと、シラカバ花粉飛散期におけるICOS陽性Tfh細胞のT細胞抗原受容体とBet v1抗原との結合を確認できたことを報告した。

今年は症例数を増やして同様の検討を行ったところ、シラカバ花粉飛散期にBet v1抗原と結合するT細胞抗原受容体を持つICOS陽性Tfh細胞が患者末梢血中で有意に増加していることを発見した。また、今年度より新たに気管支喘息モデルマウスを用いて検討を行い、吸入による抗原刺激後に末梢血中のICOS陽性Tfh細胞が増加することを確認した。この結果は花粉暴露によるシラカバ花粉症患者での検討と同様の結果であり、今後はこの実験系を用いて、抗原刺激に伴うICOS陽性Tfh細胞の増加を抑える薬物の探索、薬物投与実験を行っていく予定である。将来的にはこのICOS陽性Tfh細胞を標的とした治療薬の開発を目指して研究を進めていきたい。シラカバ花粉症患者の末梢血リンパ球の解析を行った。結果、非飛散期の段階で患者群のTfh2細胞の割合が増加していた。また、患者群のICOS陽性Tfh細胞の割合は、飛散期に増加した後、非飛散期には減少し、症状スコア、シラカバ特異的IgE値と有意な正の相関を認めた。さらに、シラカバ抗原(Bet v1)特異的MHCクラス2テトラマー陽性となるICOS陽性Tfh細胞が飛散期の患者末梢血中で有意に増加していることを発見した。これらの結果から、Tfh2細胞はアレルギー素因を規定すること、シラカバ抗原特異的ICOS陽性Tfh細胞はシラカバ花粉症の病態形成に重要な役割を担っていることが示唆された。抗原暴露によるTfh細胞の活性化機構の解析するために、ヒト扁桃リンパ球または末梢血単核球をシラカバなどの抗原で刺激し、Tfh細胞の活性化を観察したのち、活性化T細胞をセルソーターで単離してB細胞と共培養を行い、IgE抗体の産生を確認する。さらに、同様の系でT細胞の活性化分子であるICOSやPD-1の中和抗体による、IgE抗体産生の変化を検討する。仮説通りに、IgE抗体の産生が抑制された場合には、アレルギー性鼻炎モデルマウスを用いた動物実験でも同様の変化が見られるかを観察する。次に、アレルギー疾患の病態形成に重要とされるTfh2細胞の分化誘導機構の解析のために、ヒト扁桃または末梢血由来のナイーブヘルパーT細胞からTfh2細胞の分化誘導を試みる。TSLPなどのアレルギー性炎症に関与する上皮産生サイトカイン、ヒスタミン、ロイコトリエンなどがTfh2細胞への分化に与える影響について検討する。特にTfh2細胞への分化、増殖を抑制する働きをもつ物質の発見を試み、治療薬としての臨床応用に繋げたい。また、ヒト扁桃または末梢血由来の制御性B細胞との共培養を行い、制御性B細胞がTfh2細胞の分化に及ぼす影響についても検討したい。最後に、制御性B細胞の分化誘導機構の解析を行う。具体的には、アレルギー性鼻炎患者末梢血から制御性B細胞を分離し、DNAマイクロアレイにて未だに不明な制御性B細胞の表面抗原やマスターレギュレーターの検索を行う。その結果をもとに、ヒト扁桃または末梢血由来のナイーブB細胞から制御性B細胞の分化誘導を試みる。この実験系を利用して、分化や増殖を促進するようなサイトカインや化合物の検索を行い、候補が同定された場合には、既存薬ライブラリーを用いたスクリーニングを行い、その効果をin vitroの系で確認したい。今後はシラカバ特異的Tfh細胞をセルソータで単離して、B細胞と共培養を行い、シラカバ
有機物前駆体法により合成された非晶質セラミックスの傾斜結晶化

ポリシラザンから合成されるSi-C-Nセラミックスは,分子レベルで組成制御が可能であり,傾斜機能材料や耐食性皮膜への応用が可能である.しかし,その組成制御に関する詳細は,充分解明されていない.そこで本研究では,ポリシラザン系高分子のセラミゼーションの過程および雰囲気の違い,熱処理温度・時間が組成におよぼす影響を明らかにすることを目的とした.セラミックス前駆体には,ポリシラザン(Si-C-N-H)およびポリボロシラザン(Si-B-C-N-H)高分子を用いた.ポリボロシラザンは,ポリシラザンとトリスジメチルアミノボランをNH_3雰囲気下,トルエン溶媒中で還流(383K,6h)し反応させて合成を行った.ポリシラザンは693K,6h,およびポリボロシラザンは673K,6hでAr雰囲気下において不融化処理(架橋反応)を行い前駆体物質を合成した.これらの試料をAr,NH_3各雰囲気で熱処理温度・保持時間を変化させ,非酸化セラミックスの合成を試みた.その構造変化,組成変化についてFT-IR,元素分析,XPS等を用いて調べた.ポリシラザン,ポリボロシラザンのAr,NH_3雰囲気中1273Kの熱処理でSi-C,Si-N結合を持ったセラミックスが生成することがFT-IRおよび元素分析により明らかになった.Ar,NH_3雰囲気での構造変化は脱水素反応から始まることもFT-IRから確認できた。また,元素分析の結果からNH_3雰囲気での熱処理で炭素の減少が著しいことが確認できた.Ar雰囲気では973Kまで緩やかに炭素量が減少するが,NH_3雰囲気では773Kから973Kの間で急激な炭素量の減少が起きる.さらに,NH_3雰囲気中の熱処理において,0時間保持した試料より2時間保持した試料の方が同じの熱処理温度ではより炭素量が減少する.しかし,1273Kでは試料中の炭素量はAr,NH_3両雰囲気ともほぼ同じになり,炭素の減少は一定量に達するとそれ以上起こらなくなると言える.以上より,ポリシラザン,ポリボロシラザンを前駆体物質としたセラミックスの合成において,熱処理中雰囲気のコントロールは,セラミックスの組成制御・傾斜化に適用できることが示された.ポリシラザンから合成されるSi-C-Nセラミックスは,分子レベルで組成制御が可能であり,傾斜機能材料や耐食性皮膜への応用が可能である.しかし,その組成制御に関する詳細は,充分解明されていない.そこで本研究では,ポリシラザン系高分子のセラミゼーションの過程および雰囲気の違い,熱処理温度・時間が組成におよぼす影響を明らかにすることを目的とした.セラミックス前駆体には,ポリシラザン(Si-C-N-H)およびポリボロシラザン(Si-B-C-N-H)高分子を用いた.ポリボロシラザンは,ポリシラザンとトリスジメチルアミノボランをNH_3雰囲気下,トルエン溶媒中で還流(383K,6h)し反応させて合成を行った.ポリシラザンは693K,6h,およびポリボロシラザンは673K,6hでAr雰囲気下において不融化処理(架橋反応)を行い前駆体物質を合成した.これらの試料をAr,NH_3各雰囲気で熱処理温度・保持時間を変化させ,非酸化セラミックスの合成を試みた.その構造変化,組成変化についてFT-IR,元素分析,XPS等を用いて調べた.ポリシラザン,ポリボロシラザンのAr,NH_3雰囲気中1273Kの熱処理でSi-C,Si-N結合を持ったセラミックスが生成することがFT-IRおよび元素分析により明らかになった.Ar,NH_3雰囲気での構造変化は脱水素反応から始まることもFT-IRから確認できた。また,元素分析の結果からNH_3雰囲気での熱処理で炭素の減少が著しいことが確認できた.Ar雰囲気では973Kまで緩やかに炭素量が減少するが,NH_3雰囲気では773Kから973Kの間で急激な炭素量の減少が起きる.さらに,NH_3雰囲気中の熱処理において,0時間保持した試料より2時間保持した試料の方が同じの熱処理温度ではより炭素量が減少する.しかし,1273Kでは試料中の炭素量はAr,NH_3両雰囲気ともほぼ同じになり,炭素の減少は一定量に達するとそれ以上起こらなくなると言える.以上より,ポリシラザン,ポリボロシラザンを前駆体物質としたセラミックスの合成において,熱処理中雰囲気のコントロールは,セラミックスの組成制御・傾斜化に適用できることが示された.
細胞の力学適応を利用する細胞マイクロマシン

動物細胞や微生物は力学的な刺激を受けると、その機能や形態を変えて、その力学的環境に適応する事実が、80年代以降次第に明らかになって来た。血管系の細胞、肝臓など各種臓器の細胞、微生物、微細藻類などに関しては力学適応に関する興味深い成果が研究代表者らによって出されている。例えば、血管の内皮細胞は力学的刺激を受けて形や機能を変え、さらに血管を増やしてゆく血管新生を起こしている。このように内皮細胞は力学的刺激によって特異に応答する。細胞の性質を利用して所定の力学的刺激を与えると、傷害された生体組織の修復再生を内皮細胞自身によって行うことが可能となる。その結果、内皮細胞や肝細胞をマイクロシステム化してマイクイロマシンを構築し、組織内に留置して力学的刺激で細胞増殖を行い、血管や肝臓の回復を可能とするような細胞マイクロマシンシステムが可能となる。動脈内表面に分布している内皮細胞の挙動に着目し、内皮細胞に微視的なレベルでの力学的環境を制御することによって、細胞による生理活性物質の分泌や物質の取り込みを行い、細胞レベルでのマイクロバイオリアクターを実現させる。実際には内皮細胞による物質取り込みや分泌を蛍光レベルした物質の挙動によって観測した。その結果、流れによる剪断応力が低い所で、物質取り込みが最大となり、剪断応力が増加するにつれて取り込みが逆に減少することがわかった。この挙動を明確にするため、細胞内のミトコンドリアの活性を調べるためにミトコンドリアの膜電位感受性色素によって測定を行い、物質取り込みのエネルギ的側面に関して検討を行った。細胞のエネルギ的側面は、細胞マイクロマシンを実現する際、中心的な役割を果たすため、重要な要因であり、これらの結果から、細胞工学的応用の可能性の切り口を付けることが出来た。