hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
溶存態ケイ素を考慮した有明海優占植物プランクトンの栄養塩応答モデルの構築

沿岸海洋系への溶存態ケイ素(DSi)の影響をみるために有明海北東部海域のDSiを含む栄養塩濃度とプランクトンを調査した。同海域では年二回のDSi濃度の減少がみられた。特に2-3月の濃度減少が大きく、溶存無機態リン(DIP)濃度も枯渇する状況にあった。この減少は大型珪藻Eucampia spp.等の増殖によるものと考えられた。その際の栄養塩比をみるとDSi/DINについては1以下、DSi/DIPについては10以下と、著しく低下していた。このようなDSiを含めた栄養塩比の空間的分布が生じていても、地点間の珪藻プランクトンの発生状況に違いは見られなかった。またDSiについては2-3月の濃度低下時に、窒素・リンよりも制限因子になる状態がみられ、その後2ヶ月程度は珪藻繁殖が抑制されていた。本研究は大別して3つのサブテーマ、(1)有明海の実態調査、(2)有明海植物プランクトンの栄養塩応答実験、(3)栄養塩応答モデルの構築からなる。今年度は、サブテーマ(1)、(2)の調査を実施した。サブテーマ(1)については、(1)-1栄養塩実態調査と、(1)-2プランクトン実態調査の二つのサブサブテーマからなる。これらの現地調査を有明海北東部の11箇所において毎月実施した。各地点で表層・底層サンプルを採取し、栄養塩濃度(溶存態ケイ素DSi、全窒素TN、溶存態無機態窒素DIN、全リンTP、溶存態無機態リンDIP)を分析し、植物プランクトンを計数した。(1)-1栄養塩実態調査の結果として、各栄養塩濃度の範囲と平均値は、DSi0.143.1mg/L(平均値1.2mg/L)、DIN<0.013.7mg/L(平均値0.13mg/L)、DIP<0.0010.091mg/L(平均値0.022mg/L)であった。これらの濃度範囲を利用して、来年度以降の(2)の培養実験濃度に適用する。(1)-2の結果としては、研究対象海域において通年で見られる植物プランクトンと冬季に増加する植物プランクトンが確認された。特に冬季においては2000年にノリの色落ち問題の原因種としてあげられている大型珪藻Rhizosolenia属が優占している月があった。サブテーマ(2)については、培養に向けた条件設定と予備培養を行った。培養については、(1)-2で得られた濃縮生サンプル0.1mlをL1培地(DIN、DIP:固定、DSi:段階的に変化)に植種し、明暗12時間間隔、室温23°C、5日間の条件で実施した。その結果、培地のDSi濃度の増加に伴い、珪藻細胞数の増加が確認された。また培養後には窒素濃度が特に枯渇する状況にあった。このことはDSi濃度が優占植物プランクトンを変化させる因子となりうること、窒素濃度を変化させた栄養塩モデルを作成する必要性を示していた。現地調査を有明海北東部の11箇所において毎月実施した。(1)-1結果:二年間における各栄養塩濃度の範囲と平均値は、DSi<0.014.5mg/L(平均値1.2mg/L)、DIN<0.014.3mg/L(平均値0.16mg/L)、DIP<0.0010.15mg/L(平均値0.022mg/L)であった。とくにDSiについては、一年に2回の濃度減少が確認された。(1)-2結果:研究対象海域において通年で見られる植物プランクトンと冬季に増加する植物プランクトンが確認された。特に2012年の2-3月は大型珪藻のEucampia zodiacuasが大量繁殖しており、その際の栄養塩濃度は多くの地点で定量限界近くまで濃度が減少していた。

サブテーマ(2)の培養については、(1)-2で得られた濃縮生サンプル0.1mlをL1培地(DIN、DIP:固定、DSi:段階的に変化)に植種し、明暗12時間間隔、室温23°C、5日間の条件で実施した。その結果、培地のDSi濃度の増加に伴い、珪藻細胞数の増加が確認され、同一種の珪藻細胞数も増加していた。またDSiの高濃度設定群はDSi濃度が残存していたが、低濃度設定群ではDSiが消費されていた。本研究は大別して3つのサブテーマ、1有明海の実態調査、2有明海植物プランクトンの栄養塩応答実験、3栄養塩応答モデルの構築からなる。今年度は、サブテーマ1の調査を実施した。サブテーマ1については、1ー1栄養塩実態調査と、1ー2プランクトン実態調査の二つのサブサブテーマからなる。現地調査を有明海北東部の11箇所において毎月実施した。各地点で表層・底層サンプルを採取し、栄養塩濃度(溶存態ケイ素DSi、全窒素TN、溶存態無機態窒素DIN、全リンTP、溶存態無機態リンDIP)を分析し、植物プランクトンを計数した。1ー1結果:11箇所から河川域を除いた10地点について、三年間における各栄養塩濃度の範囲と平均値をみた。DSiについては<0.013.75mg/L(平均値1.23mg/L)、DINについては<0.011.26mg/L(平均値0.09mg/L)、DIPについては<0.0010.091mg/L(平均値0.019mg/L)であった。DSiについてみると、一年に2回(10月と3月)の濃度が減少しており、比較的DSi濃度が豊富といわれていた有明海においても枯渇している状況が確認された。DINについてみると、2月から9月の間は低濃度であり、10-12月にかけて濃度が増加する傾向がみられた。DIPについてみると2-3月にかけてと、7-8月に低濃度になる状況が確認された。またこれらは時間的な傾向は同じであるが濃度分布にはばらつきがみられ、空間的にも偏在していることが明らかになった。1ー2結果:研究対象海域において通年で見られる植物プランクトンと冬季に増加する植物プランクトンが確認された。特に2012年及び2013年の冬季は大型珪藻のEucampia zodiacuasが大量繁殖しており、その際の栄養塩濃度は多くの地点で定量限界近くまで濃度が減少していたことと対応していた。二年間の調査を通じて、大型珪藻リゾソレニア、ユーカンピアが増殖する際の栄養塩の分布状況を把握することができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。三種類(DSi、DIN、DIP)の栄養塩濃度に加えて、これらの栄養塩比と植物プランクトン種の優先状況について解析する。またノリの色落ちの原因となっている大型珪藻(Eucampia zodiacuas等)に着目して、栄養塩応答実験を実施する。実施に際して予備培養の方法を確立する。
ストリップ電極型CdTe検出器を用いたコンプトンカメラの開発

検出器結晶内のコンプトン散乱を追跡し、ガンマ線源の位置を測定する装置であるコンプトンカメラの開発を行った。コンプトンカメラは将来的に実験核物理分野のガンマ線核分光用測定装置や医療、化学、生物、工学等の分野への応用が期待できる装置である。まず、ストリップ電極型CdTe検出器(オーミック型、20mm×20mm×5mm、ストリップ電極片面X、片面Y方向に各10本)を製作し、テストを行った。CdTe結晶は様々な利点を持つが、キャリアの移動度と寿命の積の値は小さく、特に正孔の値が電子より一桁小さいため、結晶が厚くなると電荷を集めきれず、結晶内でのガンマ線の相互作用位置によって電荷の収集効率が異なり、波高が変化する。そこで、次に市販の3mm厚のCdTe検出器を用い、分解能、S/N比、光電ピークの効率の向上のための補正法の確立を行い、測定結果をシミュレーションコードGeant4による計算と比較した。プリアンプ信号の波形解析を行い、信号の立ち上がり時間をから検出器内でガンマ線が相互作用した深さを求め、波高を補正した。その結果、S/N比の向上と分解能4%を達成した。さらに、コンプトンカメラに使用する検出器として、CdTeとゲルマニウム、シリコン結晶等を組み合わせた場合の最適条件を考察した。最後に、コンプトンカメラの実験核物理分野への応用を試みた。大阪大学核物理研究センターでビーム照射実験を行い、放出されたガンマ線を14台のゲルマニウム検出器で測定した。コンプトン散乱による角度と検出したガンマ線のエネルギーから、コンプトン散乱イベントを選び出してクロストークのピークを減らし、バックグラウンド軽減に成功した。本研究の目的はストリップ電極型CdTe検出器を用い、コンプトンカメラの開発を行うことである。コンプトンカメラとは、検出器結晶内のコンプトン散乱を追跡し、ガンマ線源の位置を測定する装置である。宇宙線の分野では宇宙ガンマ線観測装置として盛んに研究されているが、本研究では、将来的にこの検出器の実験核物理分野のガンマ線核分光用測定装置や医療、化学、生物、工学等の分野への応用を目指している。CdTe結晶はガンマ線検出器の半導体として最近、急速に開発が進んでいる。大きな原子番号を持つため、ガンマ線に対して、ゲルマニウムやシリコンに比べて大きな検出効率を持ち、また、コンプトン散乱断面積も大きい。更に、ゲルマニウム半導体と比較して価格が低く設定でき、また、室温で使用できることから、メンテナンスが容易で検出器の配置の自由度が大きくなる。今年度はストリップ電極型CdTeの仕様を決定し、製作を行った。CdTe検出器には比較的厚い結晶を使用可能なオーミック型とエネルギー分解能が良いショットキー型が存在する。今回は1MeV程度のエネルギーのガンマ線の検出効率を重要視し、オーミック型を採用した。また、日本で唯一CdTe検出器を製造しているアクロラド社が性能を保証する最大の大きさである20mm×20mm×5mm(Pt/CdTe/Pt)の結晶を用いた。信号処理を簡略化するためにピクセル化せず、片面X、片面Y方向にそれぞれ10本のストリップ電極構造を持たせた。来年度はこの両面ストリップ型CdTe検出器の性能テストを行い、ガンマ線のエネルギー分解能の改善を試み、コンプトンカメラとしての性能評価を行う。将来的に実験核物理分野のガンマ線核分光用測定装置や医療、化学、生物、工学等の分野への応用を目指している。

CdTe結晶はガンマ線検出器の半導体として最近、急速に開発が進んでいる。大きな原子番号を持つため、ガンマ線に対してゲルマニウムやシリコンに比べて大きな検出効率を持ち、また、コンプトン散乱断面積も大きい。ゲルマニウム半導体と比較して価格が低く設定できる。更に、室温で使用できることから、メンテナンスが容易で検出器の配置の自由度が大きくなる。このような利点を持つCdTe検出器ではあるが、他の半導体検出器に比べて、キャリアの移動度と寿命の積μτは小さく、特に正孔のμτ値が電子と比べてさらに一桁小さい。従って、結晶が厚くなると電荷を集めきれず、結晶内でのガンマ線の相互作用位置によって電荷の収集効率が異なり、波高が変化する。つまり、ガンマ線の光電ピークに対してテール成分を形成するという問題点を持つ。今年度は、昨年度製作したストリップ電極型CdTe検出器のテストを行った。また、市販の3mm厚のCdTe検出器を用い、分解能、S/N比、光電ピークの効率の向上のための補正法の確立を行い、測定結果をシミュレーションコードGeant4による計算と比較した。第1の方法として、プリアンプの信号を2つに分け、早い時定数と遅い時定数により電子と正孔の寄与を分別して波高を補正した。第2の方法として、プリアンプ信号の波形を解析することで、立ち上がり時間を求めて波高を補正した。その結果、S/N比の向上と分解能4%を達成した。また、後者の波形解析法では、検出器内でガンマ線が相互作用した深さを求めることにも成功した。本研究の目的はコンプトンカメラの開発を行うことである。コンプトンカメラとは、検出器結晶内のコンプトン散乱を追跡し、ガンマ線源の位置を測定する装置である。将来的に実験核物理分野のガンマ線核分光用測定装置や医療、化学、生物、工学等の分野への応用が考えられる。昨年度は、コンプトンカメラの検出器としての性能を評価するため、製作したストリップ電極型CdTe検出器と市販の3mm厚のCdTe検出器のテストを行った。また、コンプトンカメラに使用する検出器として、ゲルマニウム検出器やシリコン検出器等と組み合わせた場合の最適条件を考察した。今年度は、コンプトンカメラの実験核物理分野への応用を試みた。コンプトンカメラの原理を用い、多数のガンマ線検出器を並べたボールを使用の際に生じるバックグラウンドであるクロストーク(1台の検出器でコンプトン散乱し、2台目でその散乱ガンマ線を検出)のピークを取り除く試みを行った。大阪大学核物理研究センターで、86Krビームを13Cターゲットに照射し、核融合反応で生成した原子核の核異性体やベータ崩壊によるガンマ線を測定した。このテストには、多数の検出器と大きな検出効率を必要としたため、手持ちの14台のゲルマニウム検出器を使用した。2台の検出器のコンプトン散乱による角度と検出したガンマ線のエネルギーから、コンプトン散乱イベントを選び出すことで、クロストークのピークを減らすことに成功した。結晶内でのガンマ線の相互作用位置の確定精度を上げることで、よりバックグラウンドを減らす補正が可能となる見通しが得られ、核物理分野への応用が期待できる。
窒化インジウム系混晶の作製と物性評価に関する研究

窒化物半導体のInGaN混晶はGaNとInNからなる混晶であり、近紫外領域から可視光領域を含み、近赤外領域までの幅広い波長領域の光デバイスに対応できる材料である。高In組成InGaNは温度依存性の小さい光通信帯用レーザーダイオードの応用が期待されている。しかし、InNは解離温度が低いという問題点があり、InGaN混晶は高In組成領域において結晶成長が難しい。近年において、結晶成長技術の一つであるRF-MBE法を用いることによって高品質なInN結晶を作製することが可能となった。これに伴い、高In組成InGaN混晶の結晶成長が報告されるようになったが、その結晶性が悪いという問題点があった。本研究では、高In組成InGaNの高品質化を狙い、InNテンプレート上に高In組成InGaNの結晶成長を行った。下地に用いたInNテンプレートは良好な結晶性が得られる窒化条件を用いて作製したものである。得られたInGaN混晶を従来の低温InNバッファ層上のInGaN混晶と結晶性の比較を行った。InNテンプレート上に成長したInGaNは低温InNバッファ層上に成長したInGaNと比べて、結晶性が改善されていることが確認された。次に、世界で初めてInNテンプレート上にInN/InGaN量子井戸構造を作製した。作製したInN/InGaN量子井戸構造はX線回折法や電子顕微鏡で評価を行った結果、比較的高品質に形成されていることが確認された。ホトルミネッセンス法によって、光学的評価を行った結果、InN井戸層からの発光が観測され、その発光はInN井戸幅の減少に伴い、高エネルギー側へシフトしたことから量子効果を示していることが確認された。以上のように、本研究では、高In組成InGaN結晶の高品質化を実現するとともに、InN/InGaN系量子井戸構造の実現に成功した。
ダイオキシン無発生・アセチレン転化を可能とするPCBのプラズマクラッキング法開発

プラズマを用いたPCBクラッキングによるアセチレン製造法について、ハイブリッドプラズマ装置と反応ガスを清浄化するフィルターを組み合わせたプロセスの提案を行なった。次にプラズマ加熱によるPCB分解における温度とプラズマガス組成について、またフィルター部の通常加熱温度範囲におけるダイオキシンの生成と分解について、研究代表者らが独自に開発した平衡計算プログラム(GOTO法)によりシミュレーションを行なった。その結果、PCBを熱分解する場合アセチレン転化の効率が1500°C2500°Cの温度で約90%に達し、またPCBに溶剤のケロシン等を混合しても同様のアセチレン転化率が得られるという結果を得た。通常加熱温度でのシミュレーションでは、固体炭素の生成を仮定するか否かで、シミュレーション結果が大きく異なること、共存する酸素量が増加することによりダイオキシンが分解する温度が大きく低下することが平衡論的に確かめられた。ダイオキシンの合成および分解を実験的に確かめるため、クロロベンゼン等を少量の酸素とともに電気炉で加熱する実験を行ない、生成した物質をガスクロマト質量分析機で分析を行った。その結果、700°C800°Cの加熱温度でベンゼン環を含む多くの化合物が生成した。反応触媒として銅を用いた実験において、その割合はわずかではあるがダイオキシン類であるジクロロジベンゾフランの生成が確認された。しかし反応温度が600°C以下の条件では、クロロベンゼンの反応はほとんど見られなかった。有害なPCBの処理方法として燃焼法が挙げられるが、不充分な燃焼はPCBと分子構造が類似してさらに毒性の強いダイオキシンの生成につながる。そこで本研究ではハイブリッドプラズマ誘導加熱を用い10000°Cに及ぶ高温でPCBを完全に分解する方法について実験、検討を行っている。プラズマ誘導加熱では、PCBを還元雰囲気で分解することにより化学工業原料として有用なアセチレンを副産することができる。今回の研究では、熱力学平衡計算により、熱分解反応におけるアセチレン、ダイオキシンなどの化合物生成量が種々の条件によりどのように変化するかを評価した。反応において固体炭素の析出を容認する計算条件と、容認しない条件を比較したところ、両者とも2000K以上の高温におけるダイオキシン生成量はきわめて低いと評価されたが、前者ではダイオキシンは低温になるほど生成しにくいという結果となった。これは焼却炉中での反応などで一般的に言われているのと逆の結果である。一方、後者の固体炭素が析出しないとした条件では、より低温ほどダイオキシンの生成量が増加するという一般通念と同様な評価がされ、約1400K以下でダイオキシンが多量に生成する計算結果となった。低温でダイオキシン生成量が多いということは、PCBをプラズマ加熱で分解しても、冷却時にダイオキシンの生成が懸念される。固体炭素が析出しないという後者の条件を用いて、反応系中の元素比率を変化させてシミュレーションを行ったところ、水素元素のモル量を、炭素と塩素元素のモル量の和より少し大きくとる条件で、高温におけるアセチレンの生成量を大きく保ちつつ、かつ冷却時のダイオキシン生成が殆ど無いことが判明した。この条件は、プラズマ中へ供給するPCBの希釈剤の種類、割合を選定することにより、容易に実現できると判断された。PCBの処理方法として最も簡便な方法は燃焼法であるが、不充分な燃焼を行わせると、PCBは分子構造が類似しさらに毒性の強いダイオキシンに転化する恐れがあるの。そこで本研究ではハイブリッドプラズマ誘導加熱を用い10000°Cに及ぶ高温でPCBを完全に分解する方法について、実験および熱力学平衡計算シミュレーションにより検討を行っている。また、PCBを高温の還元雰囲気で分解することにより化学工業原料として有用なアセチレンを副産することをめざしている。今回の研究では、基礎実験として、プラズマ高温加熱より温度が低い通常の電気炉を用い、これもPCBやダイオキシンと化学構造が類似しているトリクロルベンゼン等を加熱し、反応ガスをガスクロマトグラム質量分析計により分析している。

400°Cから800°Cの温度範囲の実験結果では、クロルベンゼンおよびその断片と見られる分化合物が多く検出されているが、ダイオキシン生成は確認されていない。また熱力学平衡計算においては、熱分解反応におけるアセチレン、ダイオキシンなどの化合物生成量が、系中の元素比率や温度などの条件によりどのように変化するか評価を行った。その結果、固体炭素の析出を容認する計算条件と容認しない条件では結果が大きく異なるが、現実の、例えば焼却炉中の反応は、それらの中間であると判断された。また今回、ナトリウム等のアルカリ金属を系中に加えた場合に、燃焼ガス冷却時のダイオキシンの合成が阻止できるかについてシミュレーションを行ったが、ナトリウムを加えない場合に比較して、ダイオキシン生成量を1/10から1/100に減少させられるという計算結果が得られた。
表皮ケラチノサイトの分化誘導におけるオートクリン細胞成長因子の発現と作用の解析

表皮ケラチノサイトの分化と増殖は密接な関係があると考えられる。しかし表皮ケラチノサイトの増殖の制御に重要な働きをするEGFファミリーに属するTGF-alpha,amphiregulin(AR),heparin-binding EGF-like growthfactor(HB-EGF)などの内因性(オートクリン)増殖因子と細胞分化との関連はまだ明らかにされていない。我々は正常表皮においてTGF-alphaとHB-EGFの局在を免疫組織学的に検討した。TGF-alphaは基底細胞より上層の有棘細胞層に、HB-EGFは表皮全層に発現するが上層の方がより強く発現し膜結合型として存在する。即ち両者とも基底細胞ではなく分化した表皮細胞に強く発現していることを明らかにした。TGF-alpha,HB-EGFの表皮ケラチノサイトの細胞分化との関係を培養表皮細胞を用いて細胞の分化誘導に伴いTGF-alpha,HB-EGFの発現は変化するのかを蛍光抗体法にて検討した。即ち低Ca(0.1mM/l)無血清条件下で表皮細胞を培養しsubconfluentに増殖した後に高Ca(1.8mM/l)条件下で24時間培養すると分化が誘導される。ケラチン1、ケラチン10の発現を抗ケラチン1、ケラチン10抗体を用いて蛍光抗体法で染色し蛍光顕微鏡で観察し細胞分化を確認した。次に低Ca条件下と高Ca条件下で分化誘導前後TGF-alpha,HB-EGFの発現を蛍光抗体法にて観察し、これらの発現が増強しているか、局在に変化があるかを検討した。尋常性乾癬は表皮の増殖亢進を一つの特徴とする炎症性角化症の一つである。尋常性乾癬の皮膚組織を免疫組織学的に検討したところ病変部では正常部に比べてHB-EGF,TGF-alphaいずれも発現の増強が認められるがHB-EGFはTGF-alphaより上層の有棘細胞層に強く発現していた。表紙ケラチノサイトの分化と増殖は密接な関係があると考えられる。しかし表皮ケラチノサイトの増殖の制御重要な働きをするEGFファミリーに属するTGF-alpha,amphiregulin(AR),heparin-binding EGF-like growthfactor(HB-EGF)などの内因性(オートクリン)増殖因子と細胞分化との関連はまだ明らかにされていない。本年度はTGF-alpha,HB-EGFの表皮ケラチノサイトの細胞分化との関係を培養表皮細胞を用いて細胞の分化誘導に伴いTGF-alpha,HB-EGFの発現は変化するのかを蛍光抗体法にて検討した。即ち低Ca(0.1mM/I)無血清条件下で表皮細胞を培養しsubconfluentに増殖した後に高Ca(1.8mM/I)条件下で24時間培養すると分化が誘導される。

しかし表皮ケラチノサイトの増殖の制御重要な働きをするEGFファミリーに属するTGF-alpha,amphiregulin(AR),heparin-bindingEGF-likegrowthfactor(HB-EGF)などの内因性(オートクリン)増殖因子と細胞分化との関連はまだ明らかにされていない。我々は正常表皮においてTGF-alphaとHB-EGFの局在を免疫組織学的に検討した。TGF-alphaは基底細胞より上層の有棘細胞層に、HB-EGFは表皮全層に発現するが上層の方がより強く発現し膜結合型として存在する。即ち両者とも基底細胞ではなく分化した表皮細胞に強く発現していることを明らかにした。TGE-alpha,HB-EGFの表皮ケラチノサイトの細胞分化との関係を培養表皮細胞を用いて細胞の分化誘導に伴いTGF-alpha,HB-EGFの発現は変化するのかを蛍光抗体法にて検討した。即ち低Ca(0.1mM/l)無血清条件下で表皮細胞を培養しsubconfluentに増殖した後に高Ca(1.8mM/l)条件下で24時間培養すると分化が誘導される。ケラチン1、ケラチン10の発現を抗ケラチン1、ケラチン10抗体を用いて蛍光抗体法で染色し蛍光顕微鏡で観察し細胞分化を確認した。次に低Ca条件下と高Ca条件下で分化誘導前後TGF-alpha,HB-EGFの発現を蛍光抗体法にて観察し、これらの発現が増強しているか、局在に変化があるかを検討した。尋常性乾溜は表皮の増殖亢進を一つの特徴とする炎症性角化症の一つである。尋常性乾癬の皮膚組織を免疫組織学的に検討したところ病変部では正常部に比べてHB-EGF、TGF-alphaいずれも発現の増強が認められるがHB-EGFはTGF-alphaより上層の有棘細胞層に強く発現していた。
ヒト小脳活動の磁場計測-大脳・小脳間の機能連関についての非侵襲的研究

私共の先行研究を基盤として,詳しく小脳活動の各成分の生理学的背景を探るとともに,同時に記録される大脳皮質体性感覚野の応答との時間関係を解析することにより大脳・小脳間の機能関連を解明するのが本研究の目的であった。これらの研究により小脳への末梢からの入力、小脳から大脳皮質への連絡、大脳皮質から小脳への下行性入力を明らかにし、最終的に大脳.小脳間の機能関連を解明が期待された。そして得られた新しい知見を小脳疾患の病態生理解明と機能診断に応用する予定であった。1.小脳活動の体部位再現についての研究動物では小脳活動の体部位再現の存在が知られている。このような体部位再現がヒトでも存在するかどうかを検討するため、上肢下肢の諸神経を刺激し、小脳活動を計測した。6箇所の異なる神経幹上に電極を配置し、一試行の中でランダムに刺激を与えて、得られた観測データから逆問題を解いて、小脳活動の体部位再現の有無をヒトにおいて検証した結果、明らかな体部位再現の存在は認められなかった。8Hzと16Hzの周期的刺激で正中神経を刺激すると、8Hzに対する小脳近傍の定常状態反応が検出できる例あった。しかし信号源の詳しい位置情報について空間フィルター法を用いて検討した結果、小脳前葉に信号が見られた。3.過渡的小脳反応の複数電流双極子法による位置の推定小脳・後頭部に明らかな双極子パターンを認める健常被験者では約3分の一で複数電流双極子法による小脳反応の位置の推定が可能であった。しかし通常は強大な大脳皮質体性感覚野活動が重畳するため推定精度は必ずしも満足できるものではなかった。したがって小脳の磁場反応を小脳障害の機能診断に応用するための刺激の与え方ならびに解析法についてさらに検討する必要がある。今後の課題としては、磁場環境の良好な場所での実験と解析法の開発が待たれる。磁場計測により正中神経刺激に対する小脳活動を観測しその生理学的背景を探るとともに大脳皮質体性感覚野活動との時間関係を解析することにより大脳・小脳間の機能関連を解明することを目的として実験を行い以下の知見を得た。1.小脳活動誘発のための実験条件に関する研究小脳深部の向かい合う小脳回に形成される電流双極子はお互いに反対方向を向きベクトルとして相互に消去される。すなわち閉電場を形成し小脳深部の活動は外部計測できない。一方小脳前葉上面の小脳回に相対する小脳回は存在しない。すなわちこの部に形成される電流双極子はほぼ一定の方向を向いて、開電場を作り、したがってこの部の活動だけは外部計測の可能性のあることを考察した。刺激頻度を2Hz,4Hz、6Hzと変化させたときの小脳活動の出現率に差を認めなかった。これらの知見は小脳活動の過渡的反応(transient response)が刺激周波数に依存しないことを示している。8Hzと16Hzの周期的刺激で正中神経を刺激すると、8Hzに対する小脳の定常状態反応が検出できた。信号源の詳しい位置情報については空間フィルター法を用いて検討中である。3.小脳反応の複数電流双極子法による位置の推定小脳・後頭部に明らかな双極子パターンを認める健常被験者では約3分の一で複数電流双極子法による小脳反応の位置の推定が可能であった。

私共の先行研究を基盤として,さらに詳しく小脳活動の各成分の生理学的背景を探るとともに,同時に記録される大脳皮質体性感覚野の応答との時間関係を解析することにより大脳・小脳間の機能関連を解明するのが本研究の目的である。これらの研究により小脳への末梢からの入力、小脳から大脳皮質への連絡、大脳皮質から小脳への下行性入力を明らかにし、最終的に大脳・小脳間の機能関連を解明する。得られた新しい知見を小脳疾患の病態生理解明と機能診断に応用する。1.小脳活動の体部位再現についての研究動物では小脳活動の体部位再現の存在が知られている。このような体部位再現がヒトでも存在するかどうかを検討するため、上肢下肢の諸神経を刺激し、小脳活動を計測した。6箇所の異なる神経幹上に電極を配置し、一試行の中でランダムに刺激を与えて、得られた観測データから逆問題を解いて、小脳活動の体部位再現の有無をヒトにおいて検証した結果、明らかな体部位再現の存在は認められなかった。しかし更なる検討を要する。8Hzと16Hzの周期的刺激で正中神経を刺激すると、8Hzに対する小脳近傍の定常状態反応が検出できる例あった。しかし信号源の詳しい位置情報について空間フィルター法を用いて検討した結果、再現性のある情報は得られなかった。3.過渡的小脳反応の複数電流双極子法による位置の推定小脳・後頭部に明らかな双極子パターンを認める健常被験者では約3分の一で複数電流双極子法による小脳反応の位置の推定が可能であった。しかし通常は強大な大脳皮質体性感覚野活動が重畳するため推定精度は必ずしも満足できるものではなかった。したがって小脳の磁場反応を小脳障害の機能診断に応用するための刺激の与え方ならびに解析法についてさらに検討する必要がある。
血管障害後の新生内膜肥厚におけるTGF-βと転写因子の発現に関する研究

経皮的冠動脈形成術後の再狭窄予防法を開発することを目的として、その主原因の一である内膜肥厚における結合織増生の分子機序を解明するため、ラットを用いたballoon denudation後の新生内膜肥厚形成時の血管壁における各種増殖因子、転写因子の動態を検討して以下の結果を得た。1)balloon denudation後の血管壁の変化を1日から6カ月まで検討した。新生内膜肥厚は約5日後頃より形成されるが、新生内膜肥厚の程度は約8週くらいでプラトーに達する。約2週までは主に平滑筋細胞の増殖が主体でその後は結合織の増生が主体となる。2)結合織増生に深く関わると報告されているTransforming Growth Factor β(TGF-β)の抗体を用いた免疫組織染色にて、外膜の変化としては、controlにおいてもある程度染色されるが、次第に染色の程度が強まり、2-8週後にpeakを迎える。中膜に関しては、controlでの僅かの染色がまず減少し、2週後にやや染色性が増すがその後はまた減少する。新生内膜肥厚部に関しては、1週後より次第に染色性の増強が認められ、8週後にpeakを迎え6カ月後には減少する。
観察調査による、自転車走行行動と走行違反・交錯回避行動のメカニズムの解明

国交省は1997年以降、自転車と歩行者を分離する施策を進めているが、肝心の自治体の多くは、市民意識や自転車の安全性の観点から、積極的に自転車に車道を走らせることを躊躇している。この問題を解決するためには、自転車走行行動の実態データの取得が不可欠である。本研究では、異なる2つのアプローチ(フィールド観察調査と被験者による走行実験)から、自転車利用者は、何を基準に走行位置や走行速度、場合によっては走行違反などを起こすのかを、を明らかにすることを目論んでいる。
脳卒中片麻痺患者の体力を制限する因子の特定-呼吸機能における検討-

本研究は、片麻痺者の呼吸機能、および運動機能に特化した評価を行い片麻痺患者の連続歩行を制限する息切れ、疲労感、呼吸苦の因子が運動器の障害であるのか、または呼吸機能の影響なのかを明確にする事で、従来行われてきたアプローチが妥当な対応策であるのか判断することを目的とした。対象患者に100mの連続歩行を行った後に修正ボルグスケールにて呼吸苦の主観性を調査し、呼吸苦有り群・なし群で群分けを行い呼吸機能、非麻痺側下肢伸展筋力、体幹可動性、胸郭拡張差、機能的自立度評価、Functional reachなどを測定した。FEV/HTは、呼吸苦ありが有意に高い値を示しPEF/HTでは呼吸苦ありが有意に低い値を示した。本研究の結果では、片麻痺患者の体力低下は非麻痺側下肢筋力、胸郭拡張差や体幹回旋可動域、機能的自立度評価、Functional reachなどの運動器の影響は少なく、呼吸器によるもの、特に中枢気道の気流制限による影響が大きいという事が推察された。脳卒中片麻痺患者は急性期の管理で臥床を強いられることが多く、その期間が長期化することにより体力の低下をきたすという解釈が一般的になされてきた。患者の多くは息切れをきたすことによって活動が制限されているにも関わらず我々理学療法士を中心とした医療関係者はこの症状に対して体力の低下という判定をしている。過去の先行研究においても息切れに関する検討はなされていないため本研究は片麻痺患者の呼吸機能を中心に検討を行った。本年度は、片麻痺患者慢性期片麻痺患者を対象に息切れがある群と息切れがない群の2群間で身体特性、運動機能、呼吸機能における差異が存在するか比較検討を実施した。身体特性として、身長、体重の2項目、運動機能特性として胸郭可動性、健側膝関節伸展筋力、Functional Reach、FIMの4項目、呼吸機能としてVC、TV、PEF、FEV1.0、ERV、V25、V50、V75の8項目を測定した。結果としては、身体特性、運動機能面においては有意差を認めず、呼吸機能におけるPEF、FEV1.0に有意差を認めた。PEFは中枢気道の抵抗性増大を意味しており肺内で行われた換気を呼出する際のtrappingを表す指標であり、FEV1.0がその量的な指標である。これらの結果から、呼吸苦を訴える片麻痺患者の疾患特性として、構造的な身体特性や運動機能に問題があるのではなく、呼吸機能における問題が明確になっているものと考えられる。これらの先行研究を基に、今年度は制限のあった中枢気道の抵抗性を改善させる治療介入を実施することで、呼吸苦を訴えている患者の「息切れ」に対する主観性の変化や、連続歩行距離、ADL参加状況、健康関連指標などを用いて呼吸機能への介入効果を検証することが今年度の研究課題である。息切れを生じる片麻痺患者の疾患特異性として中枢気道に制限をうける因子の特定を行い、適切な介入を実施することでより効果の得られる介入手法を構築できるものになると考えている。本研究は、片麻痺者の呼吸機能、及び運動機能に特化した評価を行い片麻痺患者の連続歩行を制限する息切れ、呼吸苦の因子が運動器の障害であるか、または呼吸機能の影響なのかを明確にする事で、従来行われてきたリハビリテーション介入が妥当な対応であるのか判断する事を目的とした。対象は内科的に安定しており、医学介入の必要がない片麻痺患者23名であり日常的に歩行を移動手段とする者を対象とした。対象患者に100mの連続歩行を行った後に修正ボルグスケールにて呼吸苦の主観性を調査し、呼吸苦有り群・なし群で分類し呼吸機能、非麻痺側下肢伸展筋力、体幹可動性、胸郭拡張差、機能的自立度評価、Functional reachなどを測定した。呼吸機能はスパイロメーターを用いてVC、TV、IRV、ERV、FEV1.0%、PFE/HT、V75/HT、V50/HT、V25/HTを測定項目とした。他の項目に有意差は認められなかった。本研究の結果では、片麻痺患者の体力低下は非麻痺側下肢筋力、胸郭拡張差や体幹回旋可動域、機能的自立度評価、Functional reachなどの運動機能に影響を与える因子において影響は少なく、呼吸器によるもの、特に中枢気道の気流制限による影響が大きいという事が推察された。

脳血管障害により中枢性の問題が生じたことで自律神経系の調節が破綻して影響を及ぼしたのではないかと推察される。片麻痺患者が訴える「息切れ」は中枢気道の気流制限が影響していると考えられるが一般的に行われているROM-ex、筋力増強訓練や歩行訓練など運動器を中心にした治療介入は呼吸苦を伴い活動制限が生じている片麻痺患者に対して効果は不十分である。運動機能に問題のない片麻痺患者は従来のプログラムに加えて呼吸介入が必要である事が示唆された。
頭部神経堤細胞に由来する組織、器官の形態形成機序の解明

本研究では鰓弓形成におけるエンドセリン-1(ET-1)シグナルの下流遺伝子としてCalpain6(Capn6)を同定した。さらに機能未知であったCapn6が微小管と結合し、その構築を安定化すること。アクチンを含めた細胞骨格の再構築に関与すること。細胞骨格制御を介して、細胞形態、細胞質分裂、細胞運動において重要な役割を果たしていることを明らかとした。その成果は本年度、海外誌Molecular and Cellular Biology,2007年4月号27巻に掲載された。本年度はCapn6の細胞骨格構築に関わる分子機構の解明を試み、低分子量G蛋白質Rac1の活性状態に着目した。実験の結果、Capn6ノックダウン細胞における葉状仮足および細胞運動能の亢進はRac1のRNAiおよび特異的活性阻害剤により抑制され、またCapn6ノックダウン細胞ではRac1のGTPase活性が上昇していることを明らかとした。加えて、Capn6過剰発現細胞にNocodazolを高濃度で処理し微小管とCapn6の結合を乖離すると、細胞は糸状仮足を形成しCapn6はその糸状仮足上に局在を示すようになる。これらの結果はCapn6が微小管とアクチン双方向に親和性を示し、両者へのシャトリングとRacの活性制御を介し細胞骨格構築および運動性を調節していることを示唆するものである。今後Capn6とグアニンヌクレオチド交換因子との相互作用解析が期待されるところである。また、Capn6遺伝子改変マウスの解析が進められ、その中心的な発現組織である筋組織の形態に興味深い所見を見出している。下顎形成においてはET-1下流遺伝子として舌筋形成に寄与している可能性が示唆され、本研究の当初の目的からもCapn6の筋組織形成における役割の解明が分子のレベルから解明されることが期待される。本年度は同定した鰓弓形成に関与するエンドセリン-1(ET-1)ジグナルの下流遺伝子Calpain6(Capn6)の機能解析を重点的に行った。本研究で作製した特異抗体による免疫染色や融合タンパク質の過剰発現からCapn6と細胞骨格を形成する微小管との共局在を明らかとしていた。両者の共局在が特に核周囲で強く認められことやTaxolを用いた免疫染色および共沈試験によりCapn6が安定化した微小管と結合していることを確認した。さらにGST融合タンパク質と重合精製Tubulinの結合試験により両者が直接的に結合すること、微小管への結合がC2 domain様構造をもつDomainIII領域を介していることを明らかとした。そこでCapn6の微小管に対する作用を解析するためHeLa細胞、NIH3T3細胞に強制発現させたところ、細胞質分裂異常による多核化細胞が多数出現し、多くの細胞で核周囲における微小管の束化や細胞質分裂の遅延が認められた。さらにRNAiにより内因性Capn6をノックダウン(KD)すると核周囲を中心に微小管構造の退縮が認められ、GFP-Tubulin融合タンパクを共発現した細胞では微小管の束化が失われる傾向が明らかとなった。また、Capn6のKDにより安定化Tubulinの修飾体であるアセチル化Tubulinの顕著な退縮が認められた。これまでCapn6の機能は未知であったが、本年度の研究により微小管安定化を介して細胞形態や機能維持に関与している可能性が示唆された。なお、解析中のCapn6ノックアウトマウス(KO)は低形質変異体であることから、明らかな形態異常は認められないものの血液系に表現型がみられ、現在解析中である。また現在培養細胞系で得られた知見を基に機能領域を標的としたKOを作製中である。本研究では鰓弓形成におけるエンドセリン-1シグナルの下流遺伝子としてCalpain6(Capn6)を同定した。Capn6はファミリーの中で唯一、酵素活性部位を欠失しており、機能が全く未知であったが、本研究によりCapn6が微小管と結合し、その構築を安定化することを明らかとした。そこで、さらにCapn6の微小管安定化作用が細胞の挙動に与える影響について検討した。まず、Capn6過剰発現細胞では安定化微小管の修飾体であるアセチル化Tubulinが量的に増加し、逆にノックダウン(KD)細胞では減少することを確認した。このことはCapn6が微小管の安定化を介し細胞機能に寄与している可能性を示唆するものであり、続けて細胞骨格が関与する細胞現象とCapn6との関連について解析を行った。その結果、Capn6過剰発現では細胞質分裂に異常が生じ細胞の多核化や細胞質分裂の遅延が起こることが分かった。さらに、Capn6 KD細胞を詳細に解析したところ、KD細胞ではM期から細胞質分裂終了時までの過程でおきる糸状仮足の形成が早まること。また、アクチンの集積体である葉状仮足の形成が著しく亢進し、ラフリング現象が活発化することが分かった。さらに、これら細胞骨格構築への影響が細胞運動を亢進していることをBoyden Chamber法、Scratch wounded assayにより明らかとした。以上のことから、Capn6が微小管の安定化を介しその代謝回転や構築、編成に重要な役割を果たし、細胞の形態や運動能の制御に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。本研究で明らかとしたCapn6の細胞骨格・細胞運動における役割は、これまで全く知られていなかったCapn6の分子機能に新しい知見を提唱したものであり、海外誌Molecular and Cellular Biologyに掲載された。

本研究では鰓弓形成におけるエンドセリン-1(ET-1)シグナルの下流遺伝子としてCalpain6(Capn6)を同定した。さらに機能未知であったCapn6が微小管と結合し、その構築を安定化すること。アクチンを含めた細胞骨格の再構築に関与すること。細胞骨格制御を介して、細胞形態、細胞質分裂、細胞運動において重要な役割を果たしていることを明らかとした。その成果は本年度、海外誌Molecular and Cellular Biology,2007年4月号27巻に掲載された。本年度はCapn6の細胞骨格構築に関わる分子機構の解明を試み、低分子量G蛋白質Rac1の活性状態に着目した。実験の結果、Capn6ノックダウン細胞における葉状仮足および細胞運動能の亢進はRac1のRNAiおよび特異的活性阻害剤により抑制され、またCapn6ノックダウン細胞ではRac1のGTPase活性が上昇していることを明らかとした。加えて、Capn6過剰発現細胞にNocodazolを高濃度で処理し微小管とCapn6の結合を乖離すると、細胞は糸状仮足を形成しCapn6はその糸状仮足上に局在を示すようになる。これらの結果はCapn6が微小管とアクチン双方向に親和性を示し、両者へのシャトリングとRacの活性制御を介し細胞骨格構築および運動性を調節していることを示唆するものである。今後Capn6とグアニンヌクレオチド交換因子との相互作用解析が期待されるところである。また、Capn6遺伝子改変マウスの解析が進められ、その中心的な発現組織である筋組織の形態に興味深い所見を見出している。下顎形成においてはET-1下流遺伝子として舌筋形成に寄与している可能性が示唆され、本研究の当初の目的からもCapn6の筋組織形成における役割の解明が分子のレベルから解明されることが期待される。
高次コミュニケーションシステムの高信頼化設計に関する研究

(1)一つのトークンの命令パケットを2重化し、演算結果の比較で誤りの発生を検出し、誤りの発生時のみ第3の命令パケットを生成し、それらの多数決で誤りをマスクすると言う構想で、プロトタイプを製作し、誤りマスク機能を確認した。次に、ソフトウエアの信頼性を高めるためのバグ除去過程で残存バグ数を推定する超幾何分布モデルを新たに提案し、テストの実データに適用してその実用性を確かめると共に、従来提案されているNHPPモデルとの関係を理論的に明らかにした。(2)概念的表現の例として文章を取り上げ、term間の意味上の矛盾を見いだすことで概念的誤りを検出し、誤り候補の内から前後の矛盾がないものを選ぶという概念的誤り訂正の基本的枠組みを考察した。次に、概念の意味をファジーのメンバーシップ関数で表すものとし、与えられたメンバーシップ関数(概念的表現)を既知のメンバーシップ関数(すなわち既知の概念)の組合せで近似表現する方法を示した。また、ルールのファジー値から、推論結果の確からしさのファジー値を決定するfuzzy prologを開発し、簡単なエキスパートシステムに適用する実験を行った。その他、「真一偽」、「矛盾一不明」という対立関係の両極端の中間の状態とその確からしさを表す尺度を導入したファジーインターバル論理を新たに考案し、文字認識システムに適用してその有効性を示した。(3)複数のデータベースにまたがって収録された個人情報の実効的なアクセス制約レベルを、個々のデータベースのアクセス制約レベルから求める手法を示し、セキューリティ確保のためにアクセス制約レベルを制御する方法を明らかにした。(4)ファイヤー符号の項を因数分解しそれらを二つのグループにわけそれぞれを用いて部分的なサイクリック符号として全体をまとめることで、暗合化と誤り訂正符号化とを効率よく組み合わせて実現する方法を見いだし、画像データの伝送システムに適用した。
電気効果を利用した菌体内有用物質の選択的放出分離回収システムの開発

本研究は,電気効果を生物プロセスの技術に応用発展させ,効率的に菌体からバイオ有用物質を生産するシステムを開発することを目的とする.既に平成14年度には,直流高電圧パルスによる細胞膜破壊を利用した電気放出によって,菌体内有用蛋白質を選択的に放出させる技術を確立するため,高電圧放電パルスを印加する装置を製作し,菌体内に特異的に存在する蛋白質を放出させることに成功した.さらに平成15年度には,従来の煩雑な分離精製工程を減らすため,電気泳動によって菌体内から蛋白質を直接分離する技術を確立するため,菌体と蛋白質を電気泳動により直接分離させることに成功し,また分離した蛋白質を電気泳動によって限外ろ過膜上に回収することも可能となった.本年度は,平成14年度,15年度に製作した装置で得られた結果をもとに,諸々の問題点を再検討した.これまでの問題点を解消し,最終的に透過性の向上した細胞内から連続した蛋白質の回収を可能にするシステムを構築することが可能となった.本研究は,電気効果を生物プロセスの技術に応用発展させ,効率的に菌体からバイオ有用物質を生産するシステムを開発することを目的とする.1.高電圧放電パルス印加による細胞破砕装置を製作既に遺伝子導入実験に使用している自製のコンデンサー充放電による直流高電圧パルス発生装置を改良し,広範囲のパルス条件を試行できる装置を製作した.この装置を用い,酵素が失活し易い従来の機械的な細胞破砕工程に変わり,直流高電圧パルスによる細胞膜破壊を利用した電気破砕放出によって,酵素活性が高い状態で酵母菌体内タンパク質を放出させることが可能となった.2.高電圧パルス印加条件による菌体内からの選択的なタンパク質放出上述の製作した装置を用い,細胞に局在するタンパク質を指標として設定し,パルス印加によって放出されたタンパク質の定量と,その活性・比活性を測定した.これにより放電パルス印加条件によってタンパク質放出率が変化することを明らかにした.また菌体内に局在する酵素の活性を測定することで,選択的なタンパク質放出の可能性を見出した.菌体内の選択的放出によって,従来の機械的破砕法と比べると約2倍の比活性が得られた.これによって以降の分離精製が容易となる利点がある.3.菌体とタンパク質を電気泳動により分離する装置を設計製作従来の固液分離,濃縮,粗精製などの煩雑な工程を減らすため,上述の細胞膜透過性の向上した菌体を用い,電気泳動によって菌体内からタンパク質を直接分離するための装置を設計製作した.本研究は,電気効果を生物プロセスの技術に応用発展させ,効率的に菌体からバイオ有用物質を生産するシステムを開発することを目的とする.1.菌体とタンパク質を分離するため電気泳動装置を用いた泳動条件を検討前年度に製作した,ろ過や遠心分離することなく菌体とタンパク質を分離できる電気泳動装置を用いて,酵素活性を維持させるため泳動緩衝液の組成やゲル担体などを検討し,印加電圧や泳動時間などの条件を明らかにした.2.限外ろ過膜と等電点電気泳動を組み合わせたタンパク質回収装置の設計製作前年度に行ったパルス印加による細胞膜透過性の向上した菌体と,電気泳動による菌体とタンパク質の分離に加え,さらに泳動されたタンパク質を限外ろ過膜上に回収する装置を設計製作した.これにより,限外ろ過膜の分画分子量とタンパク質の等電点の違いを利用することで,回収目的とするタンパク質を限定して回収することが可能となった.3.目的タンパク質を回収するための条件を検討限外ろ過膜の分画分子量や泳動緩衝液のpHなどの条件を検討し,アルコール脱水酵素や酸性フォスファターゼなどの目的タンパク質を回収するための条件を明らかにした.本研究は,電気効果を生物プロセスの技術に応用発展させ,効率的に菌体からバイオ有用物質を生産するシステムを開発することを目的とする.既に平成14年度には,直流高電圧パルスによる細胞膜破壊を利用した電気放出によって,菌体内有用蛋白質を選択的に放出させる技術を確立するため,高電圧放電パルスを印加する装置を製作し,菌体内に特異的に存在する蛋白質を放出させることに成功した.さらに平成15年度には,従来の煩雑な分離精製工程を減らすため,電気泳動によって菌体内から蛋白質を直接分離する技術を確立するため,菌体と蛋白質を電気泳動により直接分離させることに成功し,また分離した蛋白質を電気泳動によって限外ろ過膜上に回収することも可能となった.本年度は,平成14年度,15年度に製作した装置で得られた結果をもとに,諸々の問題点を再検討した.これまでの問題点を解消し,最終的に透過性の向上した細胞内から連続した蛋白質の回収を可能にするシステムを構築することが可能となった.
肝線維化進展におけるテネイシンXの分子機能解析と新規治療法の開発

これまでに、我々は細胞外マトリックスの一つであるテネイシンX(TNX)が、肝臓の線維化に関与することをマウスに高脂肪食を与える実験により明らかにした。肝臓の線維化はコラーゲン等の結合組織が増加し肝臓の構造や肝細胞の機能の低下を引き起こす。本研究では、肝臓の線維化に重要な役割を果たすことが知られている、Transforming growthfactor-β(TGF-β)と肝星細胞に注目し、肝臓の線維化におけるTNXによるTGF-βの発現亢進及びTGF-βの活性化、それに伴う肝星細胞の筋線維芽細胞への活性化機構の解明を目指す。さらには、TNXを用いた肝臓の線維化の改善に向けての新規治療法の開発を目指す。
水棲維管束植物でのリグニン生合成抑制機構の解明

植物バイオマスの有効利用拡大を目的として、リグニン生合成を遺伝子工学的に抑制する試みが多くの研究者によって行われているが、リグニンの量的制御は極めて困難といわざるをえない。本研究ではリグニン生合成を総合的に抑制していると考えられる「微小重力」下に生育する水棲維管束植物の遺伝子系に着目した。維管束植物の中には植物体全体が海水又は淡水に沈水している種がある。このような水棲維管束植物は陸上植物が水中に「戻った」ものと考えられている。いくつかの海水水棲維管束植物の細胞壁成分の分析を行ったところ、耐塩のため細胞質の膨圧を高めるペクチンが多いものの、細胞壁構成多糖の組成は陸上の被子植物のそれとほぼ同じであった。しかし,リグニン量は2-4%と極めて低いものであった。沈水状態は「微小重力」状態であり、陸上植物のように地球重力に抗する植物体の機械的、物理的強度を必要としない。そのために本来存在するであろうリグニン生合成関連遺伝子群の発現がほぼ完全に抑制されていると考えられる。またこのような水棲維管束植物細胞壁中に、ホウ素を経由した多糖間の結合の存在も明らかにされた。海水性水棲維管束植物であるアマモ(Zostera marina L.)、タチアマモ(Zostera caulescens)およびスガモ(Phyllospadix iwatensis)について、根茎、葉など組織に分画した後、各区分について細胞壁構成多糖、ポリフェノールの分析を行ったところ、ポリフェノール画分はリグニンであることが判明した。さらにそれら試料について、これまで収集した種々の植物からとられたDNAプローブを用い、陸上植物のそれらと比較しつつリグニン生合成関連酵素の単離・精製およびDNA、RNAの単離・精製を試みたが、陸上植物のそれとシーケンスが著しく異なっており、水棲維管束植物の遺伝子を取り出すことが出来なかった。本研究ではリグニン生合成を総合的に抑制していると考えられる「微小重力」下に生育する水棲維管束植物のジーンに着目し、。しかし、リグニン量は2-4%と極めて低いものであった。