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自他境界の拡大-縮小メカニズムに関する社会心理学的研究

まず、経済学の手法を用いて、主体間の相互依存性がいかに拡大するかに関してモデル化を試みた。この試みによって、自他境界が自他の相互作用を通して常に変動する様子を単純な線形代数モデルで表現しうることを明らかにした。次に、内集団-外集団文脈の影響を分析した。調査、実験的手法を用いた多面的な検討によって、集団相互間の境界の浸透可能性の程度が、内集団での個人間の境界の変動に大きく影響することが示された。さらに、自己を独立性と差異性の双方で高く認識する者ほど、他者に対する排斥傾向が低くなることが示された。また、自他の一体感の高まりと自己評価ならびに関係満足との関連について縦断的な調査によって検討した。まず、低自尊心者が高自尊心者との問に境界をなくすことは、しばしば適応を損なうことになりがちであることが明らかにされた。また、友人との一体感が高まるほど、人はその友人との間で交換されるソーシャル・サポートの互恵性に対して敏感ではなくなることが示された。自分の境界の中に他者を包摂することで、自他の間で資源の共有化が起こることを反映したものであると考えられる。さらに、サイバー空間での自他境界の拡大-縮小過程に焦点を当て、携帯メールの友人関係形成機能についての検討を行った。1認知的構造化志向性と自他境界の拡大-縮小過メカニズム(担当浦)このテーマについては、(1)社会人を対象とした調査を行った。その結果、構造化志向性の高低によって、上司からのメンタリングの影響の現れ方が異なることが明らかとなった。また(2)自己カテゴリー化過程との関連を扱った実験室実験のデータを分析した。外集団との関係性のあり方が、内集団成員との一体性の程度を調整することが明らかとなった。なお、(1)の研究成果は2001年7月に開催されたアジア社会心理学会(於オーストラリア、メルボルン大学)で発表された。また(2)の研究成果は実験社会心理学研究に投稿後受理され、掲載が決定している。2反映的自己評価の自他境界調節機能(担当長谷川)このテーマについては、ダイアド・データを縦断的デザインによって収集した。現在分析に取り組んでいる。3バーチャルコミュニティーにおける自他境界拡大-縮小メカニズム(担当宮田)Web上でのバーチャル・コミュニティーのメンバーを対象とした調査を行いデータを収集した。4ジェンダーと自他境界の拡大-縮小メカニズム(担当坂田)上記1の(2)の研究で、ジェンダーカテゴリーを扱い、その自他境界の拡大-縮小メカニズムについて検討した。5現代社会における境界の拡大-縮小過程(担当市橋・浦)経営組織(企業)などのような、社会における供給サイドの組織の運動原理(利潤極大化行動)と、そこに帰属する構成員(社長・経営者、管理職、労働者など)の「組織的行動」(決算、昇進、人事、賃上げ、組合、QCなど)の原理とが、(1)相互に影響し合う構造の定式化と、(2)一方が変化した場合に、他方に与える影響の大小や内容の同定などを通じて、組織と構成員との間の相互関係、なかでも、両者における連携の拡大-縮小メカニズムの理論的枠組みを考察した。1認知的構造化志向性と自他境界の拡大-縮小過メカニズム(担当浦)このテーマについては、認知的構造化欲求の水準が内集団の上方比較対象との関係性認知に及ぼす影響を検討した。認知的構造化欲求の低いものはそれの高いものと比較して、内集団の上方比較対象に対する排斥性が低いことが示された。この結果は、本年のアジア社会心理学会で発表予定である。2反映的自己評価の自他境界調節機能(担当長谷川)このテーマについては、縦断的デザインによって収集されたダイアド・データの分析によって、低自尊心者は高自尊心者との一体性を高めるほど、反映的自己評価を低め、また抑鬱を高めることが明らかにされた。この結果は、本年のグループ・ダイナミックス学会における日本学術との合同シンポジウムで報告された。3バーチャル・ネットワークでの自他境界の拡大-縮小メカニズムの分析(担当宮田)携帯電話やe-mailを通してのコミュニケーションが対人関係や個人の適応に及ぼす影響に関して調査を行った。

4ジェンダーと自他境界の拡大-縮小メカニズム(担当坂田)ジェンダーカテゴリーを用いて。集団間比較が集団内比較における比較過程と反映過程に及ぼす影響を検討するための調査と実験を行った。調査の結果については、本年度の日本グループ・ダイナミックス学会で発表した。実験の結果については来年度の日本心理学会で発表予定である。5現代社会における境界の拡大-縮小過程(担当市橋・浦)昨年度から継続して、経営組織(企業)などのような、社会における供給サイドの組織の運動原理と、そこに帰属する構成員の「組織的行動」の原理とが、(1)相互に影響し合う構造の定式化と、(2)一方が変化した場合に、他方に与える影響の大小や内容の同定などを通じて、組織と構成員との間の相互関係、なかでも、両者における連携の拡大-縮小メカニズムの理論的枠組みの構築に取り組んだ。自他境界の拡大-縮小に影響を及ぼす要因と、拡大-縮小の個人ならびに関係に及ぼす影響の探索のため、多面的な検討を行った。まず、経済学の手法を用いて、主体間の相互依存性がいかに拡大するかに関してモデル化を試みた。この試みによって、自他境界が自他の相互作用を通して常に変動する様子を単純な線形代数モデルで表現しうることを明らかにした。次に、内集団一外集団文脈の影響を分析した。調査実験的手法を用いた多面的な検討によって、集団相互間の境界の浸透可能性の程度が、内集団での個人間の境界の変動に大きく影響することが示された。さらに、自己を独立性と差異性の双方で高く認識する者ほど、他者に対する排斥傾向が低くなることが示された。また、自他の一体感の高まりと自己評価ならびに関係満足との関連について縦断的な調査によって検討した。まず、低自尊心者が高自尊心者との間に境界をなくすことは、しましば適応を損なうことになりがちであることが明らかにされた。また、友人との一体感が高まるほど、人はその友人との間で交換されるソーシャル・サポートの互恵性に対して敏感ではなくなることが示された。自分の境界の中に他者を包摂することで、自他の間で資源の共有化が起こることを反映したものであると考えられる。さらに、サイバーコミュニケーションの境界調整メカニズムを検討するため、質問紙調査によって携帯メールの交換の効果を分析した。結果は、携帯メールの交換が弱い紐帯として機能すること、そして関係調整メカニズムを持つことを示していた。
資源選択モデルを用いた野生動物による土地利用確率の地理的分布の推定とその評価

人とクマの軋轢が頻繁な夏季において、季節特有の生息地選択が存在することが明らかになった。未管理林地や放棄農地が多く含まれ、利用可能な夏の食物が辺縁的な土地に限られていることを示していた。従って本研究の結果から、人間の土地利用変化が、クマによる人里周辺の頻繁な利用をまねく間接的しかし究極的な要因であり、ひいてはヒトークマ間の軋轢増大の重大な一因になっていることが示された。クマの生息地選択に与える人の土地利用の影響を知ることで、多様な森林環境の復元・緩衝帯整備・遭遇の事前回避のための特定な場所の優先順位付けができるようになり、ヒトークマ間の軋轢を軽減する効果的な生息地管理が可能となると考えられた。個体群レベルの信頼できる生息地推定をするため、調査対象地域において新たに27頭のツキノワグマを捕獲し、GPS発信機付き首輪を装着し追跡した。長期における追跡を可能にするため測位間隔を1時間おきに設定し、月2回程度の頻度で首輪からデータ回収を行った。結果、平成23年の冬眠前の時点でメス13頭・オス10頭の測位データを生息地解析に利用可能となった。一方、調査対象地域における植生図・数値地図情報・標高データDEMなどの基礎的地理情報データを収集し、より精度の高い植生図を作成するためAROS衛星画像を入手した。ツキノワグマの生息地という視点から衛星画像解析ツールを活用し10の植生に再分類した。また、DEMデータから日射量・土壌水分指数・傾斜角、また、人間による土地利用の影響を見るための道路・林縁・居住地からの距離などの生息地選択の要因となる地理情報レイヤを作成した。GPS測位データからクマの個体毎の行動圏を最外郭法で特定化し、それぞれの行動圏内にいて利用地点と使用可能地点の環境変数を比較することによって得られる資源選択関数を用いて、対象地域全域におけるクマの生息地選択の相対的可能性を示すマップを推定した。さらに夏と秋のクマの生息地選択の違いを見るため、生息地推定モデルの精度を検証した。モデルの検証をした結果、ある程度信頼できるモデルに進展したことが確認できた。それは他頭数のクマのデータ収集と衛星画像などの精度の高い地理情報の活用が、信頼できるモデルを構築するために不可欠であることを示していると思われる。資源選択関数(RSF)モデルは野生動物の生息地選択における人間活動の影響や、自然環境要因との関連など、従来定量的に評価することが困難な課題に新しい知見を生み出す大きなポテンシャルを持っていることが実証された。我々のRSFモデルはツキノワグマの生息地選択の空間明示的で定量的な記述を可能にしてくれた。特に従来、科学的根拠として提示することが困難であった、人間の土地利用が野生動物の生息地に与える影響を示すことができ、ひいては近年の軋轢増大の原因解明への道筋を開くことにも貢献した。中でも重要な発見は、“目に見える"生息地選択推定マップによって、現在の野生動物の生息地の評価が可能になったこと、また人間による土地利用の変化の影響を具体的に定量化・視覚化できる可能性を確認することができ、RSFモデルの有用性とその潜在性が明らかになった。例えば、人間が占有する地域周辺における野生動物のトレードオフ行動を知るために、距離影響モデルを開発した結果、人との軋轢頻度の高い季節(この地域では夏季)において、ツキノワグマは道路・河川・林縁などの線的な景観要素の影響を強く受けていたことが判明した。このことはこの季節における生息地がこの大型の動物を支えるためには極めて限られており、緊急にその季節特異的な生息地の復元が、クマの保全に加えて軋轢軽減のためにも必要であることが示唆された。加えて、地図上で示したツキノワグマが相対的に高い確率で選択するエリアをもとに「人ークマ間の境界領域」をモデル化し、オス・メスの違いや季節による違いを視覚的に推定することができた。この予測地図は、例えばクマのような大型の食肉目動物との頻繁な遭遇や農作物被害を回避するため、対策を実施する特定の場所の選択など、実際の野生動物保全管理の現場で非常に有用であることが明らかになった。一年を通した生息地選択の季節変化を把握するため,調査対象地域である中央アルプス北部地域において,さらに26頭のツキノワグマの捕獲・追跡を行い,冬眠時期以外の3つの季節のGPS測位データを入手した。資源選択関数(RSF)モデルの基本的開発プロセスを確認した後,さらにモデルの精度を高めるため,モデルの基本となる解析手法の改善を行った。具体的にはツキノワグマの個体差を反映させるため,標本数のバラツキを考慮に入れた混合ロジスティック回帰モデル手法を導入した。

一方で,博士課程の学生をカナダ・アルバータ大学のS.E.Nielsen教授の元に派遣し,最先端の資源選択関数(RSF)モデルの技術を取得しつつ本調査で取得した動物のデータに適用した。さらに現在先進国を中心に急速に普及しつつあるこのモデルについての文献調査を補足的に行い,今後の野生動物生息地の研究及び教育における基礎固めを図った。そこで,アジア・アフリカなどで頻繁に起きている人と野生動物との軋轢におけるRSFモデルの適用がまだ十分なされていないことが明らかになり,この分野での応用の必要性を確認した。そこで,RSFモデルの応用展開の潜在性を生かし,生息地と生息数との関連を把握するアプローチ,潜在的に人と野生動物の軋轢発生が起こりやすい地域の特定,また,人間利用地とツキノワグマの生息地の境界領域の特定のための推定マップの作成などを行い,資源選択関数(RSF)モデルが人と野生動物の軋轢発生のメカニズムや,その長期的な解決のために非常に有効な推定方法であることが実証できた。新たなツキノワグマの捕獲が思いのほか順調に進み、解析のために必須となる基礎データの収集が順調に進行している。また、精度の高い衛星画像をもとに、植生や地形などのデータフレームの作成は順調に進んでいる。おおよそ当初計画通りに研究が進展中である。25年度が最終年度であるため、記入しない。まもなく、生息環境要因のデータフレームの作成には完成へ向けての目途が立つと考えられる。今後は、GISシステム上において、実際のツキノワグマの位置データとデータフレームを実際に重ね合わせ、RSFモデルの推定精度の検証を進める。おおむね当初計画通りに研究は進展中であり、今後も計画を変更する必要性はないと判断される。生息環境要因のデータフレームの作成には完成へ向けての目途が立った。今後は、GISシステム上において、実際のツキノワグマの位置データとデータフレームを実際に重ね合わせ、RSFモデルの推定精度の検証を進めている。ツキノワグマの生息地選択を決定付ける環境要因候補のリストをもとに、最適モデル動物の生息地選択を最も良く説明できる変数を組み合わせ、AICが低い値の変数のセットの選択、単変数回帰解析による、個々の変数ごとのワルド値とAIC値の比較を進めた。この結果をもとにカナダ・アルバータ大学のDr. S.E.Nielsenとの議論を深め、クマは個体差が大きいためIndividual Modelを採用により解析を進めることとした。この成果は、現在Identifying key habitatselection and delineating human-wildlife boundary;Acase of Asiatic black bear forfine scale conflict migrationとして作成中である。
胃癌腹膜播種におけるTGFβおよびアンギオテンシン系を介した分子標的治療の開発

アンギオテンシンIIを介した細胞の増殖や間質の線維化および抗アポトーシスが胃癌の腹膜播種の成立に関与していると予想し、そのメカニズムの解明および治療への応用が可能か否かを検討した。その結果、胃癌組織中のアンギオテンシンII濃度は正常胃組織と比較して有意に高濃度であり、腫瘍周囲に浸潤した肥満細胞から発現されるmast cell tryptaseによって生成されることが明らかとなった。また、アンギオテンシンIIの受容体であるAT1は胃癌原発巣や腹膜播種巣に高率に発現していた。肥満細胞の機能を抑制し、かつTGFbの機能も抑制するトラニラストおよびAT1アンタゴニストのcandesartanを用いてマウス腹膜播種モデルにおいて播種が抑制されることを解明した。(1)アンギオテンシンIIによるTGF-β発現誘導胃癌細胞株OCUM-2MD3にアンギオテンシンI型受容体が発現していることをウエスタンブロット法にて確認後,アンギオテンシンIIを1μMで処理したところ,培養上清中のTGF-βの濃度は上昇したが,アンギオテンシンI型受容体の拮抗剤であるCandesartan同時投与においては,TGF-βの濃度上昇を認めなかった。これらの濃度変化はOCUM-2MD3から分泌されたTGF-βによるものであることをRT-PCRにて確認した。(2)高度腹膜転移株であるOCUM-2MD3をヌードマウスに1x10^7個腹腔内投与し,投与後1週間目よりCandesartanを連日経口投与したところ,コントロール群に比較し,生存率の延長を認めた。今後,Tranilast単独投与およびCandesartan,Tranilast併用療法について検討する予定である。(3)胃癌におけるアンギオテンシン系の意義を胃癌細胞株および臨床切除標本をもちいて検討した。胃癌細胞株5株中4株(80%)にアンギオテンシンI型受容体が発現していた。また,胃癌原発巣では67%,腹膜播種巣においても71%にアンギオテンシンI型受容体が発現していた。さらに胃癌原発巣におけるアンギオテンシンIIの組織内濃度は非癌部の胃粘膜に比べ有意に高濃度であり,胃癌の増殖進展にアンギオテンシン系が関与していることが強く示唆された。これらの増殖抑制効果はCaspese3の活性化や抗アポトーシス蛋白であるSurvivinの発現低下によるアポトーシスによるものであることをWesternblot法にて証明した。(2)胃癌組織における肥満細胞浸潤とtriptase発現についての検討胃癌切除標本をトルイジンブルー染色すると、非癌部ではほとんど肥満細胞は認められないが、癌浸潤部周辺に多くの肥満細胞を認めた。さらに、肥満細胞から分泌されるMast cell tryptaseが肥満細胞に一致して強い発現を認めた。胃癌組織中のAngio tensin II濃度が正常組織に比べ高濃度である機序として肥満細胞から分泌されるMastcell tryptaseによるAngiotensinogenからAngiotensin IIへの変換が関与しているものと考えられた。(3)マウス腹膜播種モデルにおけるTranilastの効果胃癌腹膜播種細胞株OCUM-2M-D3を1×10^7個腹腔内投与し、移植1週後からTranilastを10mg/kg投与したが、コントロールと比べ生存率に差を認めなかった。
子宮頸部発癌の分子機構解明とその結果の臨床応用

ハイリスク型ヒトパピローマウイルス(HPV)の同定およびモニタリングは、1世界におけるHPV型の分布を知ること2感染予防ワクチンの予防効果のモニタリング3今後ワクチンが普及するにつれ、検出されるHPV型の分布に変化がみられるか否かなどの点で重要である。従来から行われている頸部擦過細胞検体から得られたHPVの型判定法は多重感染も高頻度に検出される方法であり、ワクチン効果のモニタリングが難しい。しかしながら、統計処理により集団におけるHPV感染型を統計学的に補正処理することでHPV感染予防ワクチンの効果を推定することが可能となった。1手術にて採取されたホルマリン固定パラフィン包埋切片(FFPE検体)を用い、DNAを抽出し、リアルタイムPCR法(J Clin Virol 44,302,2009の変法)にて解析したところ、ハイリスクHPVの多重感染が観察された。実験によるコンタミネーションの可能性を考慮し、慶應義塾大学にてマイクロダイセクションにより病変部および健常部を特異的に切り出しを行い、国立感染研究所に検体を送付し、再度HPVのDNA検出実験を行った。FFPE特有のDNA断片化により通常のPCR法では判定が困難であることがわかった。しかしながら、国立感染研究所が行っている方法の一つであるMGPL1法(J Clin Microbiol 47,541,2009)を用いた解析により、藤田保健衛生大学と国立感染研究所の解析結果は一致した。通常の癌組織ではモノクローナル発生のため、検出されるHPVのDNAは単独感染と言われている。今回解析を行った患者は既往に多重がんを発症しており、特殊な環境の中での発癌と考えられ、HPV多重感染のメカニズムが存在する可能性がある。今回の解析結果は2015年秋の第53回日本癌治療学会にて報告する予定である。今回の検体は臨床的にもきわめて稀な経過を辿った症例であることから、今後は通常の臨床経過を辿った患者の検体を用い、同様の検出系で現在、解析を行っている。2PARKINの癌抑制能を検証する為に、既存の子宮頸癌細胞株にtetracyclin誘導性PARKIN発現細胞株を作製し、基質候補タンパクの変化を調べたが顕著な変化は認められなかった。この結果から子宮頸癌ではPARKINと相互作用して機能するタンパクも抑制されている可能性が示唆され、その候補遺伝子を探索する予定である。1)HPV感染と腫瘍性病変との関連子宮頸部前がん病変および癌組織に感染しているHPV型判定を行う場合、頸部擦過細胞を検体として利用しているが、実際には病変を形成していない一過性のHPV感染も検出されてしまうため、結果として複数のハイリスクHPVのDNA型が検出されることも多い。結果として病変形成に関わった真のHPV型の同定が困難である。そこで、ホルマリン固定組織標本検体(FFPE)からDNAを抽出し、ウイルスDNAの塩基配列を決定して病変と関連のあるハイリスクHPV型を同定することを試みた。そして既存の方法による型判定の方法との違いを明らかにして、臨床的有用性を検討した。我々の解析では、HPV型判定にあたり、材料と方法により検出されるHPV型が異なることがわかった。病変を組織学的に確認できるFFPEを用いた方法が最も型判定において信頼される方法とされるが、ホルマリン固定により、そのDNAの質の劣化に起因してHPV型検出頻度が下がることが危惧される。一方、擦過細胞を用いたDNAでは病変とは関連のない一過性感染のHPVを検出している可能性がある。HPVワクチンの効率を解析するうえで、HPV型判定法は極めて重要であるが、その方法によりHPVワクチン効率の評価が変わる可能性が示唆された。2)頸管粘液中に発現する分子の解析CIN(前癌病変)、子宮頸癌患者から腟分泌物を採取し、約2800種類が搭載されているヒトmiRNAアレィにてスクリーニングをかけたところ、病変の違いにより、33種類のmiRNAの発現に有意な差があることがわかった。同様に病変の違いがある患者血清を用いたスクリーニングでは24種類が抽出された。血清と分泌物ともに変化が認められたものは17種類みつかった。miRNAはあらたなバイオマーカーとして有用である可能性があり、その正当性を今後さらに評価してゆく。CINのHPV感染状況についての解析は、順調に進んでいる。腟内分泌物の生体内分子の検索についてはmiRNAの解析は順調に進んでいる。腟内分泌物のサイトカインの検索も網羅的に行っており、実験系としては順調に構築されている。アレイの結果で選択されたmiRNAがサイトカイン発現異常を引き起こす可能性については、データベース検索上では示唆されているので、その実証に向けて更なる解析を行う予定である。前癌病変および癌組織に感染しているHPV型判定を行う場合、子宮頸部擦過細胞を検体として用いると病変を形成していないHPV感染も検出されてしまう可能性がある。結果として複数のハイリスクHPV型のDNAが検出されることも多く、病変形成に関わった真のHPV型の同定が困難である。そこで、既に診断の得られている子宮頸部腫瘍のホルマリン固定パラフィン包埋組織検体(FFPE)からHPV型を同定し、この結果を従来から行われている頸部擦過細胞検体から得られたHPVの型判定と比較することで、既存の方法による型判定との違いを検証した。型判定法については擦過細胞を用いたクリニチップ法(C-chip)と擦過細胞とFFPEを用いたPCR-MGP法を採用する。

合計3つの解析結果を照合し、方法の違いによるHPV型判定の違いを比較した。HPVの型が複数検出される場合には既報の方法によるhierarchical attribution法およびproportional attribution法にて解析した。3つの方法では、全体の一致率は88.5%-92.1%であった。型別一致率は83.9%-100%であった。ハイリスク型ヒトパピローマウイルス(HPV)の同定およびモニタリングは、1世界におけるHPV型の分布を知ること2感染予防ワクチンの予防効果のモニタリング3今後ワクチンが普及するにつれ、検出されるHPV型の分布に変化がみられるか否かなどの点で重要である。従来から行われている頸部擦過細胞検体から得られたHPVの型判定法は多重感染も高頻度に検出される方法であり、ワクチン効果のモニタリングが難しい。しかしながら、統計処理により集団におけるHPV感染型を統計学的に補正処理することでHPV感染予防ワクチンの効果を推定することが可能となった。当初研究室の改修に伴い、研究材料の集積開始が遅れたが、サイトカインおよびmicroRNAの解析については患者の同意のもと2014年6月より患者血清の採取を開始し、同年10月より腟内より検体採取を開始した。腟内からの検体採取は2015年3月の段階でおよそ120検体となっており順調な検体採取数と考えている。予備的な実験において子宮頸部粘液から良好なmicoRNAが採取されることがわかり、microRNAarrayにて解析が可能なことは確かめている。患者検体を用いたサイトカインおよびmicroRNAの解析は検体数が集積されたところで分析を開始する。予備的な実験として培養細胞を用いたアッセイ系を確立するために培養細胞からRNA抽出準備を進めている。実験を速やかに遂行するためにはマンパワーも動員する必要がある。今年から大学院生が新たに入学してきたので、すみやかに実験開始ができるように準備を進める。HPVの型判定の質の保証については世界でも重要なトピックとして挙げられている。FFPEを用いた研究については藤田保健衛生大学でおこなったHPVのDNA解析と国立感染研究室において行ったデータの一致を見た。しかしながら、藤田保健衛生大学では限定的なHPV型検査であることから、まずはWHOの定点検査の拠点ともなっている国立感染研究所において網羅的なHPV型判定を行い、得られたデータをもとに今後の方向性について再度検討することにした。サイトカイン、microRNAの検索については患者検体の採取はおおむね順調に採取されてきているので引き続き検体採取を行う。解析に際しては、患者検体の個体差を打ち消すために臨床データがそろった検体数が十分に準備できて、統計解析ができる段階になったところで解析を進めていく。2014年4月の消費税増税に伴い、予定していた研究室機器備品の納入が遅れたことから、結果として研究用検体保存開始が遅れることとなった。しかしながら、現在は研究機器備品もそろい、研究用検体は順調に採取されている。研究検体を処理するための消耗品を中心とした試薬の購入の一部を来年度に行うが、今後の研究計画に問題はないと考えている。
複合電解研磨への応用のためのAE信号解析による腐食摩耗の表面状態のモニタリング

新規購入したAEトランスデューサ,プリアンプ,メインアンプおよび超高速ADコンバータと既存のパソコンを用いてAE信号の計測システムを構成した.本システム上では,超高速ADボードの制御プログラムと測定したAE信号を解析するプログラムをC言語により作成した.成分の異なるSUS304,SUS316,SUS440C,S15C,SK4のピン試験片をエメリ-紙上で摩擦する摩耗実験を行い,そのとき発生するAE信号を測定した.その結果,成分の差により発生するAE信号の周波数分布が異なることが示された.これにより,放電加工面の研磨などでは,表面の加工変質層と下地を研磨する場合発生するAE信号の周波数分布形状に差が出ることが予想される.既存の複合電解研磨装置を改造し,試験片にAEトランスデューサを取り付けAE信号を測定できるようにした.放電加工された金型材料であるSKD61を0.1mol/lのNa2SO4溶液中において所定の電位に保持し,アルミナ球で往復摩擦する複合電解研磨実験を行い,研磨中のAE信号を測定した.このときの,研磨(摩耗)深さは20000回の摺動回数で約30μmになった.測定されたAE信号に対し,FFT解析とARモデル解析を行った.FFT解析では,研磨の進行に伴い,周波数分布形状が変化することが示された.また,ARモデル解析は10次で行った.得られたARパラメータに対し,主成分分析を行った.その結果,第一主成分の増加量は加工変質層が除去された状態に対応する摺動回数20000回まで0.3付近まで増加し,その後約0.1の変動幅で増減することが分かった.これにより,第一主成分により研磨している表面状態をモニタリングできることが示されたた.新規購入したAEトランスデューサ,プリアンプ,メインアンプおよび超高速ADコンバータと既存のパソコンを用いてAE信号の計測システムを構成した.本システム上では,超高速ADボードの制御プログラムと測定したAE信号を解析するプログラムをC言語により作成した.成分の異なるSUS304,SUS316,SUS440C,S15C,SK4のピン試験片をエメリ-紙上で摩擦する摩耗実験を行い,そのとき発生するAE信号を測定した.その結果,成分の差により発生するAE信号の周波数分布が異なることが示された.これにより,放電加工面の研磨などでは,表面の加工変質層と下地を研磨する場合発生するAE信号の周波数分布形状に差が出ることが予想される.既存の複合電解研磨装置を改造し,試験片にAEトランスデューサを取り付けAE信号を測定できるようにした.放電加工された金型材料であるSKD61を0.1mol/lのNa2SO4溶液中において所定の電位に保持し,アルミナ球で往復摩擦する複合電解研磨実験を行い,研磨中のAE信号を測定した.このときの,研磨(摩耗)深さは20000回の摺動回数で約30μmになった.測定されたAE信号に対し,FFT解析とARモデル解析を行った.FFT解析では,研磨の進行に伴い,周波数分布形状が変化することが示された.また,ARモデル解析は10次で行った.得られたARパラメータに対し,主成分分析を行った.その結果,第一主成分の増加量は加工変質層が除去された状態に対応する摺動回数20000回まで0.3付近まで増加し,その後約0.1の変動幅で増減することが分かった.これにより,第一主成分により研磨している表面状態をモニタリングできることが示されたた.
脊椎動物の排卵における卵胞壁溶解機構

本研究では、哺乳類のみならず魚類や両生類を用いて排卵における卵胞壁溶解機構の解明を目指すことを目的とした。(1)哺乳類卵巣内ブラジキニン産生系の発見とその生理的意義哺乳類の排卵にブラジキニンが関与することは知られている。そこで、研究代表者らは、哺乳類卵巣にブラジキニン産生系が存在することを証明した。続いて、ブタ卵巣を材料としてブラジキニンB2受容体が全ての卵胞の莢膜細胞および顆粒膜細胞に発現しており、ブラジキニン処理したブタ卵巣顆粒膜細胞ではマトリックスメタロプロテアーゼー20(MMP-20)遺伝子の発現が顕著に誘導されること示した。(2)哺乳類卵巣に発現する新規マトリックスメタロプロテアーゼの発見研究代表者らが卵巣特異的に発現する新規マトリックスメタロプロテアーゼ(現在はMMP-23と呼ばれている)を発見した。さらに検討した結果、この新規酵素は排卵過程ではなく、卵胞の成長過程で重要な役割を果たしている可能性があることを示した。(3)メダカを用いた排卵酵素の探索研究メダカ卵巣に発現するマトリックスメタロプロテアーゼ8種のcDNAクローニングと解析を行った。試験管内排卵実験系を用いて排卵実行酵素の探索を試みた結果、MT2-MMP(膜結合性マトリックスメタロプロテアーゼ)が排卵過程で主役的な役割を果たしていることを見出した。本研究によって、脊椎動物に共通する排卵機構の全容を解明する基盤が確立できた。排卵は、卵巣を包む最外層の固い被膜が溶解され卵胞内の受精可能な卵母細胞が放出される過程である。この卵胞壁溶解現象の実動因子として最も重要な分子がマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)であるという共通認識はすでにあるが、排卵MMPはまだ同定されていない。本研究では、哺乳類のみならず魚類や両生類を用いて排卵における卵胞壁溶解機構の解明を目指すことを目的としている。(1)哺乳類の排卵MMPの探索実験申請者らは、哺乳類卵巣に発現する新規酵素MIFR(Matrix Metalloprotease in Female Reproductive Tract)を発見している。本年度ではラット酵素について生物学的視点からさらに解析した。雌ラットの性周期における遺伝子発現が小卵胞では顆粒膜細胞に認められるが、排卵が近い大卵胞では外莢膜に限局していることを明らかにした。この発現パターンはMIFRが排卵MMPであることを強く支持する結果である。またブタ卵巣から2種類のマトリライシンmRNAを見出した。(2)魚類および両生類の排卵MMPの探索実験メダカ卵巣を材料として排卵MMPを探索する試みを開始し、ゼラチナーゼ2種と膜結合性MMP2種をクローニングした。ゼラチナーゼ2種についてはin situハイブリダイゼーション法により卵巣での遺伝子発現部位を決定した(論文投稿中)。両生類(アフリカツメガエル)を用いた排卵MMPの探索実験にも着手している。(3)その他の関連実験哺乳類卵巣の機能に関わる因子の研究を進め、プロリルオリゴペプチダーゼの性周期における動態を明らかにするとともに、卵巣内ブラジキニン産生系の存在を実証した。この年度では、(1)ラット排卵MMPの特定および(2)魚類における排卵MMP分子の探索を試みた。当研究室において発見されたMMP(即ちMIFR)が、哺乳類の排卵で重要な役割を果たしているかどうかを検討するため、遺伝子発現について形態学的に精査した。

その結果、ラット卵巣においては本遺伝子が恒常的に発現していること、さらに卵胞成長過程での発現分布の変化を追跡したところ、当初は卵胞の顆粒膜細胞に発現が見られるが、次第に外莢膜細胞層へと移行することが明らかになった。この新しい知見を基に、MIFRが排卵MMPとして機能するかどうかについてさらに解析を進める必要がでてきた。今年度は、メダカ卵巣から新たにコラゲナーゼ、ストロムライシン、MT2-MMP、MT3-MMPおよびMT5-MMPに対応するcDNAクローンを単離した。またこの年度では、メダカ卵巣の「くりぬき卵胞を利用した試験管内排卵評価系」を導入して、排卵現象に直接関わる可能性をもつMMPの探索を行った。その結果、ゼラチナーゼA、ストロムライシン、MT2-MMP、MT3-MMPの4種を排卵MMPの候補となり得ることを明らかにした。当初は両生類(Xenopus)を用いた排卵MMPの探索を実施する計画であったが、時間的制約のため手付かずに終わり、これは次年度の継続課題とする。本研究では、哺乳類のみならず魚類や両生類を用いて排卵における卵胞壁溶解機構の解明を目指すことを目的とした。(1)哺乳類卵巣内ブラジキニン産生系の発見とその生理的意義哺乳類の排卵にブラジキニンが関与することは知られている。研究代表者らは、昨年度に哺乳類卵巣にブラジキニン産生系が存在することを明らかにした。本年度では、ブタ卵巣を材料としてブラジキニンB2受容体が全ての卵胞の莢膜細胞および顆粒膜細胞に発現しており、ブラジキニン処理したブタ卵巣顆粒膜細胞ではマトリックスメタロプロテアーゼ-20(MMP-20)遺伝子の発現が顕著に誘導されることを実証した。(2)哺乳類卵巣に発現する新規マトリックスメタロプロテアーゼの発見研究代表者らが卵巣特異的に発現する新規マトリックスメタロプロテアーゼ(現在はMMP-23と呼ばれている)を発見したことはすでに報告している。本年度の研究では、この新規酵素は排卵過程ではなく、卵胞の成長過程で重要な役割を果たしている可能性があることを明らかにした。(3)メダカを用いた排卵酵素の探索研究メダカ卵巣に発現するマトリックスメタロプロテアーゼ8種のcDNAクローニングと解析を行った。試験管内排卵実験系を用いて排卵実行酵素の探索を試みた結果、MT2-MMP(膜結合性マトリックスメタロプロテアーゼ)が排卵過程で主役的な役割を果たしていることを見出した。従来のように哺乳類を材料にすることにはとらわれず、メダカという優れた実験動物に目を向けたことが、排卵マトリックスメタロプロテアーゼ候補をあぶり出すことができた大きな理由である。
IVR低コントラスト改善のための複合フィルタのエネルギー解析

人体組織を非浸襲的に画像化ため、X線、超音波、核磁気共鳴などを用いているが、組織の性質によって異なる線減弱係数の違いを利用するX線診断がもっとも一般的である。それは骨組織と軟部組織や、空気含有器官と筋組織などではその線減弱係数が大きく異なるので画像化したとき、その変化や様相の変形の認識は容易だからである。人体組織の中で、筋組織や軟部組織の微妙な変化は線減弱係数の差が小さく被写体コントラストとしては低くなるので、撮影条件が検討されている。その描出能を向上させるには、管電圧を低くすれば線減弱係数の差が大きくなり、大きな変化分で診断率を向上させることができる。そこで、管電圧を高く設定し、付加フィルタを用いて被曝の多い低エネルギーを除去しさらにコントラストを悪くする高エネルギー成分を吸収させている。これに関して、K吸収端から最高管電圧までのスペクトル解析をしたところ、ニオブ、モリブデン、ロジウムなどK吸収端が20keV前後のフィルタはアルミニウム、銅などと比較して高エネルギー領域の透過性は高く、低いエネルギー領域の減弱が大きいことを報告した。したがって、高エネルギー領域における解析では、フィルタ材質の最適厚さ解析およびアルミニウムや銅などとの複数フィルタとの共用が必要と考えられる。これら分析をおこなった要点を列挙する。1)被検体コントラストの評価には、診断用X線装置からのX線スペクトルを考慮すると人体組織組成に最も近いMix-Dpを使用した方がよい。2)K吸収端のエネルギーが高いタングステン付加フィルタの厚さは0.001cmが適当である。3)K吸収端のエネルギーが低い物質を用いるとき、ニオブの原子番号より低い原子番号の物質が適当である。4)K吸収端の低いエネルギーの物質を用いるとき、その厚さは散乱線含有率および写真フィルムのγによって異なる。低コントラストの組織を抽出するには、管電圧を低くすれば呼吸係数が大きくなり、変化分を大きくすることができる。しかし、人体組織の透過線量を考えると管電圧を高くしなければならない。そこで、付加フィルタを用いて、被曝の多い低エネルギーを除去しさらにコントラストを悪くする高エネルギー成分を吸収させている。したがって、高エネルギー領域における解析では、フィルタ材質の最適厚さ解析およびアルミニウムや銅などの複数フィルタとの共用が必要と考えられるので、これら分析を行った。(1)既存のX線スペクトル測定装置により、IVR手技中におけるX線透視条件でのX線スペクトルの測定を複数付加フィルタの組合せでファントム厚変化によるX線線質の相違を解析中である。(2)X線の出力が常時一定に保たれているかを考慮しつつ管電圧の変化を検討した。これは、X線スペクトル解析において、管電圧の変化がスペクトルの形状に影響するからであるが、インバータ装置を用いるかぎり変動は数%以内であった。ただし、管電圧が65kV以下のとき変動が徐々に大きくなっている。(3)付加フィルター装着により、K吸収端前後のエネルギー計測したX線スペクトル解析を行っている途中である。(4)低コントラスト分解能テストツールにより、低コントラスト領域の示現能とX線スペクトルの関連性を解析中である。

その描出能を向上させるには、管電圧を低くすれば線減弱係数の差が大きくなり、大きな変化分で診断率を向上させることができる。そこで、管電圧を高く設定し、付加フィルタを用いて被曝の多い低エネルギーを除去しさらにコントラストを悪くする高エネルギー成分を吸収させている。これに関して、K吸収端から最高管電圧までのスペクトル解析をしたところ、ニオブ、モリブデン、ロジウムなどK吸収端が20keV前後のフィルタはアルミニウム、銅などと比較して高エネルギー領域の透過性は高く、低いエネルギー領域の減弱が大きいことを報告した。したがって、高エネルギー領域における解析では、フィルタ材質の最適厚さ解析およびアルミニウムや銅などとの複数フィルタとの共用が必要と考えられる。これら分析をおこなった要点を列挙する。1)被検体コントラストの評価には、診断用X線装置からのX線スペクトルを考慮すると人体組織組成に最も近いMix-Dpを使用した方がよい。2) K吸収端のエネルギーが高いタングステン付加フィルタの厚さは0.001cmが適当である。3) K吸収端のエネルギーが低い物質を用いるとき、ニオブの原子番号より低い原子番号の物質が適当である。4) K吸収端の低いエネルギーの物質を用いるとき、その厚さは散乱線含有率および写真フィルムのγによって異なる。
双環式トリシランユニットを用いたポリシラン立体配座制御法の確立

ケイ素-ケイ素単結合を主鎖とする化合物であるポリシランにおける,主鎖立体配座とシグマ共役の相関については,理論的および簡単なモデルを用いた実験的研究による議論がなされており,SiSiSiSi二面角が180°であるanti配座が共役の拡張に最も効果的であると言われていた.ところが,単結合周りの自由回転を抑制し,立体配座を自在に制御する手段は限られていた.そこで本研究では,双環トリシランである1,6,11-トリシラビシクロ[4.4.1]ウンデカン骨格を用いて,ケイ素鎖の立体配座を完全all-antiに制御する方法の確立をおこない,これまでにこのユニットから構成されるペンタシランおよびオクタシラン化合物の合成に成功し,X線結晶構造解析からその主鎖構造が設計通りall-anti配座をとること,UV吸収スペクトルからシグマ共役が効果的に拡張していることを確認した.平成18年度はこのような構造的・電子的特徴を有するオリゴシラン化合物の蛍光測定を検討した.その結果,ペンタシラン化合物において特異な現象が観測された.すなわち,立体配座が制御されていない化合物(n-Si_5Me_<12>)では自己束縛励起子に由来するストークスシフトが大きくかつ幅広な発光帯を示すのに対し,本研究で開発したall-antiペンタシラン化合物は,長鎖のポリシラン化合物に類似した,ストークスシフトが小さいシャープな蛍光を与えた.これは,立体配座を厳密にall-antiに固定することで,励起子が非局在化するようになったためであると考えられる.このように本研究において本研究者は,双環トリシランユニットを用いて主鎖配座が完全all-antiに制御されたオリゴシランにおいて,その特異な構造に由来する特異な光物性の発現を確認した.この知見は,効果的な構造制御を行えば,低分子でもポリマーに近い物性を示すということを示唆するものである.今後,これらの化合物のさらなる特異な物性の確認ならびにその応用が期待される.オリゴシランのシグマ共役はケイ素主鎖の立体配座に大きく依存する。これまでの研究から,SiSiSiSi二面角が180°であるアンチ配座がシグマ共役の拡張に最も効果的であると予想されている。そこで本研究では,双環トリシランである1,6,11-トリシラビシクロ[4.4.1]ウンデカン骨格を有する化合物を合成し,それをオリゴシランの構成単位として用いることにより,理想的シグマ共役系である完全all-antiオリゴシラン合成に成功し,その構造解析,光物性測定をおこなった。X線結晶構造解析により,トリシランユニット単量体であるペンタシランにおけるSiSiSiSi二面角はほぼ完全に180°であることを確認した。また,トリシランユニット二量体であるオクタシランもX線結晶構造解析によりケイ素主鎖は理想的なall-anti構造を有することが明らかになった。合成したall-antiペンタシランは,立体配座制御がなされていない対応するペルメチルペンタシラン(n-Si_5Me_<12>)に比べて強いUV吸収を示すことから,剛直な双環構造によって溶液中においてもケイ素主鎖が完全all-anti配座に制御されていることが強く示唆される。また,all-antiオクタシランのUV吸収スペクトルにおいて,σ-σ*遷移に帰属される吸収極大はペルメチルオクタシラン(n-Si_8Me_<18>)と比較して著しい長波長シフトと吸収強度の増大が見られた。このことから,all-antiオクタシランのケイ素主鎖配座は溶液中においてもall-anti構造が支配的であると考えられる。このように本研究では,本研究者が開発した双環トリシランはポリシランのケイ素鎖を完全all-antiに制御するための優れた構成単位になり得るという知見を得た。ケイ素-ケイ素単結合を主鎖とする化合物であるポリシランにおける,主鎖立体配座とシグマ共役の相関については,理論的および簡単なモデルを用いた実験的研究による議論がなされており,SiSiSiSi二面角が180°であるanti配座が共役の拡張に最も効果的であると言われていた.ところが,単結合周りの自由回転を抑制し,立体配座を自在に制御する手段は限られていた.そこで本研究では,双環トリシランである1,6,11-トリシラビシクロ[4.4.1]ウンデカン骨格を用いて,ケイ素鎖の立体配座を完全all-antiに制御する方法の確立をおこない,これまでにこのユニットから構成されるペンタシランおよびオクタシラン化合物の合成に成功し,X線結晶構造解析からその主鎖構造が設計通りall-anti配座をとること,UV吸収スペクトルからシグマ共役が効果的に拡張していることを確認した.平成18年度はこのような構造的・電子的特徴を有するオリゴシラン化合物の蛍光測定を検討した.その結果,ペンタシラン化合物において特異な現象が観測された.すなわち,立体配座が制御されていない化合物(n-Si_5Me_<12>)では自己束縛励起子に由来するストークスシフトが大きくかつ幅広な発光帯を示すのに対し,本研究で開発したall-antiペンタシラン化合物は,長鎖のポリシラン化合物に類似した,ストークスシフトが小さいシャープな蛍光を与えた.これは,立体配座を厳密にall-antiに固定することで,励起子が非局在化するようになったためであると考えられる.

このように本研究において本研究者は,双環トリシランユニットを用いて主鎖配座が完全all-antiに制御されたオリゴシランにおいて,その特異な構造に由来する特異な光物性の発現を確認した.この知見は,効果的な構造制御を行えば,低分子でもポリマーに近い物性を示すということを示唆するものである.今後,これらの化合物のさらなる特異な物性の確認ならびにその応用が期待される.
林業用大型機械の走行による土壌撹乱低減に関する研究

土壌撹乱を低減させるために必要となる走行管理システムの構築に向けて、本年度は下記の検討を行った。1.東京大学北海道演習林において行われた林業機械走行実験によって得られたデータを解析することによって、走行回数、土壌密度とわだち深さ、cone indexの関係を明らかにし、これにより、わだち深さという現場で簡易に計測できる指標を使って、苗木の生長に影響する撹乱強度を判断する方法を確立した。2.上記の走行回数と土壌密度の関係と昨年度、明らかにした苗木の生長量と土壌密度の関係を使うことによって、苗木の生長に影響を与えない許容走行回数を求める方法を確立した。3.昨年度、製作した履帯模型の実験装置を使って、機械重量と土壌条件を変えて実験を行った。昨年度構築した3次元個別要素法を用いた土壌モデルを使って、この実験を再現することができる履帯式機械のモデルを構築した。また、3次元個別要素法のパラメータが土壌モデルへ与える影響を明らかにした。これにより、様々な機械、土壌条件でシミュレーションを行うことによって、機械走行跡地の土壌撹乱を予測できるシステムを構築することが可能となった。4.GPS・ジョイロ・加速度センサーからなるスピードセンサーの利用を検討したところ、昨年度、GPSのみでは計測できなかった場所でも車両の位置を計測することが可能となった。これにより林業機械の走行をモニタリングすることが可能となり、携帯電話・衛星通信等でこのデータを送信することによって、複数の機械が作業を行う現場においても機械の走行管理を行うことが可能となった。この管理システムに伐採・集材作業を最適化するアルゴリズムを組み入れることにより、作業の効率が向上し、冗長な走行を減少させることにより、土壌撹乱を減少させることもできる。今後、このシステムをさらに検討することにより、広く林業現場へ応用できるシステムが構築されると考えられる。土壌撹乱を低減させるためには、機械が走行する場所を限定して、撹乱面積を減少させるとともに、機械が同一地点を走行する回数を規制して、撹乱強度を抑えることが重要となる。機械の走行経路の管理を行うためには、適切な情報に基づいた作業計画の立案、現場での計画の実行、実行後の評価が重要となる。本研究では、まず作業計画を立案するために必要となる樹木の生長に影響を与えない走行回数(許容走行回数)を決定する方法について検討した。次に走行管理システムの構築に向けて、走行管理システムの基本となるGPS、データ通信装置について検討した。1.Shoreaselanica苗木の生長試験結果から土壌単位体積重量の増加により生長量は減少する傾向が確認され、苗木の生長に影響を与えない土壌単位体積重量が決定された。また、日本における林業用大型機械の走行が土壌撹乱、樹木の生長へ与える影響について整理した。2.ある回数走行した後の土壌単位体積重量はコーン指数と車両の接地圧によって推定することができるため、これを使って許容走行回数を決定することができる。走行回数、土壌単位堆積重量、コーン指数の関係を明らかにするために、機械重量、土壌条件を変えて走行実験を行うことができる履帯模型の実験装置を製作した。3.様々な機械、土壌条件でシミュレーションを行うことによって、機械走行跡地の土壌撹乱を予測できるシステムを構築するために、3次元個別要素法を用いた土壌モデルの精度について検証した。4.GPSデータ通信実験結果からトンネルや沢沿いの林道など携帯電話の電波が届かない場所が一部分あったものの、大部分で送信可能であったので、GIS、GPS、携帯電話を用いることによって、走行管理システムを構築できる可能性が示された。
15N2ガス希釈法による湿地生態系における脱窒速度の評価

土壌微生物を撹乱することなく脱窒速度を測定可能な手法である15N希釈法を提案し、その利用可能性を見当した。脱窒速度の代表的な測定法であるトレーサー法と、希釈法により嫌気培養した土壌における脱窒速度を比較した。低濃度および高濃度硝酸添加時において、希釈法で得られた脱窒速度は、トレーサー法におけるそれのそれぞれ4.5倍および1.3倍だった。本研究で検討した高濃度硝酸条件(10 μmol/g soil)は自然環境では見られない。従って、バイアル瓶を用いた小規模での脱窒速度測定において、特に農地土壌のような窒素濃度の高い条件において希釈法が適用し得ることを示すことができた。今年度は、15N2ガス希釈法による脱窒速度測定の実行可能性を評価するための基礎的な検討を行った。活性汚泥を用い、従来より脱窒速度の評価に利用されてきた15Nトレーサー法による脱窒速度と、15N2ガス希釈法による脱窒速度を比較した。15Nトレーサー法を適用した培養瓶は、まず気相をHeで置換した後、脱窒の基質である15NO3ーおよびメタノールを添加した。一方、15N2ガス希釈法を適用する培養瓶は、気相をHeおよび15N2ガスで置換した後、15Nトレーサー法と同量の14NO3ーおよびメタノールを添加した。一定時間経過後の培養瓶ガス中の15N存在比を質量分析計により測定し、それぞれの手法による脱窒速度を求めた結果、15N2ガス希釈法により得られた脱窒速度は、15Nトレーサー法の10倍以上だった。これは、試料や活性汚泥分散液にもともと溶存している14N2による汚染が原因と考えられた。そこで、試料・活性汚泥の調製や培養瓶への試料注入など培養前における14N2による汚染を回避する手法を検討し、適用したところ、15N2ガス希釈法により測定した脱窒速度は15Nトレーサー法の約2倍となった。これは、培養期間中における大気の14N2ガスが培養バイアル中に混入したことが影響したと考えられた。昨年度は大気中の窒素による汚染の回避方法が確立していないため、15Nトレーサー法と提案法(15N2ガス希釈法)との比較ができなかった。そこで、大気中の窒素による汚染を回避するために、今年度はヘリウムガスで置換したグローブボックス内(ヘリウムガス雰囲気中)で培養を実施した。活性汚泥の脱窒速度をトレーサー法および15N2ガス希釈法で比較した。その結果、ヘリウムガス雰囲気中において15N2ガス希釈法で定量した脱窒速度は、トレーサー法に比べて20%多く見積もられたが、大気中での培養に比べて少ないばらつきで測定できた。大気中のN2による汚染を防ぐ手法が確立していないため。脱窒は、環境中の反応性窒素をN2に変換する微生物反応である。脱窒速度の定量には、これまでアセチレン阻害法や15Nトレーサー法が利用されてきた。しかし、これらはアセチレンや窒素により系が撹乱され、脱窒速度が過少・過大評価されることが指摘されている。本研究では希釈法による脱窒測定を提案した。希釈法(15Nガス希釈法)では、あらかじめ15N標識N2ガス(15N-N2)を添加した気相中の15N存在比が、水-土壌中の脱窒により発生する14N-N2により減少する(希釈される)ことを利用するため、土壌を撹乱することなく脱窒速度を推定できる。バイアルでの15Nガス希釈法を確立するために、使用するバイアルの気密性の検討を行ったところ、数日間であれば大気中N2ガスのバイアル中への混入がないことが確認された。そこで、硝酸を除去した土壌スラリーに、種々の濃度の15N-NO3-(トレーサー法)および14N-NO3-(希釈法)を添加して、それぞれ14N-N2雰囲気および15N-N2雰囲気で培養を行った。気相の質量数28, 29および30のN2濃度から脱窒速度を求めたところ、低濃度NO3-条件では希釈法により得られた脱窒速度はトレーサー法に比べ過大評価となった。一方、高濃度NO3-条件下において15N2ガス希釈法により得られた脱窒速度は、トレーサー法より高いものの、低濃度NO3-条件よりはトレーサー法に近い脱窒速度を推定できた。希釈法で得られた脱窒速度がトレーサー法によるそれよりも高い理由は、若干のN2の混入に加えて、トレーサー法では窒素固定も含めた正味の脱窒速度が測定されているのに対し、希釈法では窒素固定の影響を除いた純脱窒速度が推定されているためと考えられる。本研究で検討した高濃度NO3-条件は自然環境では見られないため、高窒素施肥を行う農業土壌における脱窒速度の推定に適していると考えられる。

本研究で検討した高濃度硝酸条件(10 μmol/g soil)は自然環境では見られない。従って、バイアル瓶を用いた小規模での脱窒速度測定において、特に農地土壌のような窒素濃度の高い条件において希釈法が適用し得ることを示すことができた。14N2による汚染の回避方法が確立していないため、15N2ガス希釈法と15Nトレーサー法との比較が十分にできないため。サンプルの調製から培養まで一貫して大気中の窒素による汚染を防ぐ手法を開発する。また、これまではサンプルの15N存在比の測定を外注していたため、輸送および輸送先でのサンプリングによる大気中N2による汚染を回避できていない。そこで、申請者が所属する研究室が所有するGC-MSでの15N存在比計測を検討する。環境工学15N2ガス希釈法を確立するため、大気中14N2の混入による汚染を最小限にする手法を検討する。15N2混入を最小に抑えた培養手法を確立したのち、再び15N2ガス希釈法と15Nトレーサー法による脱窒速度測定の比較を行う。また、湿地生態系における脱窒速度は、硝化反応とも関連があるため、今後は15NO3-希釈法を用いた硝化速度の測定方法についても検討し、脱窒速度との関連を明らかにする。