hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
PTHrP遺伝子の発現制御と口腔扁平上皮癌の分化に関する研究

副甲状腺ホルモン関連蛋白(以下PTHrPと略す)は,悪性腫瘍末期に認められるhumoral hypercalcemia withmalignancy(HHM)の原因物質として同定された。私達は口腔扁平上皮癌における免疫組織化学的検討でPTHrPの局在が角化や悪性度と関連することを認めている。そして,32例の口腔扁平上皮癌を用いて,in situ hybridization法によりPTHrP mRNAの発現を検討したところ,PTHrPのmRNAの局在においても口腔扁平上皮癌の分化や角化,組織学的悪性度と関連している結果が示唆された。そこで本年度は,外因性にPTHrPが口腔扁平上皮の増殖や分化に及ぼす影響について培養細胞を用いて検討した。細胞は,舌由来扁平上皮癌細胞(SCC-25細胞)およびヒト歯肉由来不死化ケラチノサイト(NDUSD-1細胞)を使用し,培地中にPTHrP(1-34),(34-53),(107-139)の3種類のペプチドを添加し,増殖と分化について検討した。増殖については,細胞数を血球算定板を用いて算定した。分化度は,サイトケラチン(以下CKと略す)10,CK14,CK5,6,18の各抗体を用いた免疫蛍光染色法により検討した。SCC-25細胞においてPTHrP(1-34),PTHrP(34-53),PTHrP(107-139)のいずれのペプチドも外因性には角化の変化を起こさなかった。このSCC-25細胞は,typeIのPTH/PTHrPレセプターを持っていなかった。NDUSD-1細胞においては,外因性にPTHrP(1-34)が角化を亢進している可能性を認めたが,PTHrP(34-53),PTHrP(107-139)は角化に影響しなかった。SCC-25細胞およびNDUSD-1細胞では,PTHrPのいずれのペプチドを添加しても増殖に変化を示さなかった。以上の結果よりPTHrPN末端が口腔扁平上皮の分化に関与している可能性を示すものであり,口腔扁平上皮癌を理解する上で重要な知見と言える。PTHrP遺伝子のプロモーター領域の解析は凍結口腔癌組織で行い,プロモーター領域の塩基配列解析をABI Prism Dye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kitを用いて,Exon 1C,5'flanking regionで行った.副甲状腺ホルモン関連蛋白(以下PTHrPと略す)は,悪性腫瘍末期に認められるhumoral hypercalcemia withmalignancy(HHM)の原因物質として同定された。PTHrP遺伝子のプロモーター領域の解析は凍結口腔癌組織で行い,プロモーター領域の塩基配列解析をABI Prism Dye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kitを用いて,Exon 1C,5'flanking regionで行った.PTHrP遺伝子について:現在,扁平上皮癌凍結組織8検体より抽出したDNAよりPTHrP遺伝子のpromoter

regionのexon 1c領域の塩基配列を同患者の血液白血球より抽出のDNAと比較して変異あるいは多形性の検討を行っている.部位は平成7-9年度科学研究費補助金にて遂行したPTHrP遺伝子のpromoter regionの解析部位よりも5'側,3'側の広範囲の領域のプライマーを設計してPCR増幅した部分で,1.8k塩基対にわたっている.これらの8検体において変異は見つけることができなかった.また,多形性の結果評価と同部のメチル化状態を検討中である.塩基配列は本年度の設備備品であるジェネテイックアナライザー,パーキンエルマージャパン(株)/ABI-310-2を使用して実施した.扁平上皮癌細胞について:扁平上皮癌培養細胞SCC-25舌癌細胞へのPTHrPの影響でMAPKのリン酸化をモニターしたところ100nM at 5 minで明らかなリン酸化が認められた.また、細胞内[Ca2+]i濃度をモニターしたところPTHrPによって[Ca2+]iの緩やかな上昇が見られた.autocrinefactorとして,増殖か分化に関与している可能性が示唆された.今後の追加実験を計画している.そしてSCC25がK(atp)+channelを発現していることを見出した.また,このチャネルを開口させるpinaicidilとCGRPで刺激するとMAPKfamilyのp38が有意にリン酸化されることを認めた.副甲状腺ホルモン関連蛋白(PTHrP)は悪性腫瘍に伴う高カルシウム血症の主要な原因因子であり,正常組織においても多様な生理作用が報告されている。PTHrP遺伝子alternative splicingを受けてmRNAとなり,そして翻訳された蛋白は翻訳後修飾を受けて種々の機能フラグメントとなって作用していると考えられている。この一連の経過のなかでmRNAの発現の状態を把握することは悪性腫瘍におけるPTHrPの関与を理解するうえで重要と考えられる。本年度の研究では1989年1月から1996年5月の間に日本歯科大学新潟歯学部付属病院を受診し,組織生検にて扁平上皮癌と診断された32例の口腔扁平上皮癌を用いて,in situ hybridization法によりPTHrP mRNAの発現を検討し,免疫組織化学によるPTHrP発現や口腔扁平上皮癌の性状と比較し次の結果を得た。3.PTHrP(6-16)認識プローブによるmRNAシグナルは低分化な腫瘍,角化度が低い腫瘍,悪性度の高い腫瘍で強い傾向があった。しかしPTHrP(50-60)認識プローブによるmRNAシグナルは腫瘍の分化度,角化度,悪性度と関連を示さなかった。4.PTHrP(6-16)認識プローブおよびPTHrP(50-60)認識プローブによるmRNAシグナルはそれぞれT分類,病期と関連はみられなかった。以上の結果より,口腔扁平上皮癌の多くでPTHrPが存在することが確認され,癌細胞で合成されることが初めて示された。さらにPTHrPのmRNAの発現が口腔扁平上皮癌の分化や角化,組織学的悪性度に関与していることが示唆された。副甲状腺ホルモン関連蛋白(以下PTHrPと略す)は,悪性腫瘍末期に認められるhumoral hypercalcemia withmalignancy(HHM)の原因物質として同定された。私達は口腔扁平上皮癌における免疫組織化学的検討でPTHrPの局在が角化や悪性度と関連することを認めている。そして,32例の口腔扁平上皮癌を用いて,in situ hybridization法によりPTHrP mRNAの発現を検討したところ,PTHrPのmRNAの局在においても口腔扁平上皮癌の分化や角化,組織学的悪性度と関連している結果が示唆された。そこで本年度は,外因性にPTHrPが口腔扁平上皮の増殖や分化に及ぼす影響について培養細胞を用いて検討した。
マイクロ流体デバイスを用いた直接観察による単一基質へのコロイド沈着過程の解析

本研究で開発した円柱コレクターを有するPDMSマイクロ流体チャンバーを用いて、実環境を模倣するモデルとして異符号荷電を有するコロイド懸濁液の混合系について、様々な粒径に対して沈着速度の評価を行った。その結果、同一粒径の正負帯電粒子混合系では、混合比1:1の場合にもっとも沈着速度が高く、その値は高イオン強度条件の急速沈着領域における沈着速度の約半分であること、さらに沈着速度は混合比に対して2次関数的に変化することがわかり、衝突確率から簡単なモデルで整理することができた。また沈着の直接観察が可能であるという本実験手法の特徴を利用することにより、1層目の沈着が主な初期から多層沈着へ推移していく過程を時間分解的に追跡することが可能になった。一方で、相対的に小さい粒径の正荷電粒子が共存する場合、沈着速度は塩による急速沈着領域における沈着速度よりも約3倍高い極大値を示した。SEM観察および電気泳動測定により、この増加は負荷電粒子表面にパッチ状に吸着した正荷電粒子によって荷電中和され、さらに静電的引力によって促進された結果であると考えられる。異符号コロイド粒子の大きさによって沈着速度の最大値を示すメカニズムが異なること、すなわち同じ大きさの正負荷電コロイド混合系では沈着サイトを交互に埋めていわゆるlayer-by-layer様式で沈着体が成長する場合に最も速く沈着体は成長するのに対し、相対的に小さいサイズの正帯電コロイドは負荷電コロイド表面に吸着し、パッチ状のコロイド表面を形成することによって沈着体の成長が促進することがわかった。土・水環境中における有害ナノ粒子の拡散やコロイド促進輸送など、多孔質中のコロイド動態を把握することが重要となる問題は多い。本研究ではコロイドの輸送特性のうち沈着現象に焦点を当て、沈着過程に及ぼす様々な流体力学的・物理化学的要因をミクロスケールで解明することを目的とした。本年度はマイクロ流体チャネル内にデザインした円柱基質に対するコロイド沈着過程の実験的検討およびその数値モデリングを主な実施内容とした。主な成果は以下の通りである。円柱基質に対して形成された沈着体構造はコロイド粒径や流速によって大きく変化したが、その決定メカニズムとしてコロイド沈着様式のみならず流体力による沈着粒子の脱着が重要であると考えられること、また一定程度成長した沈着体はその構造に依存して雪崩様に浸食される場合や分裂破壊を起こす場合など破壊パターンに差異が見られることなど、カラム試験のようなマクロスコピックな実験系では直接明らかにすることが難しい現象が観察された。また沈着体の成長する速度についても検討したところ、沈着速度はイオン強度の増加とともに上昇し、その傾向は既往の研究と一致するものであったが、臨界沈着濃度は流量条件に依存した。臨界沈着濃度については従来DLVO理論から計算されるエネルギー障壁の有無に依拠した説明がされていたが、沈着体の破壊試験と併せて検討したところ、高流速条件下では沈着と同時に沈着体破壊も起こっていると考えられ、沈着体の破壊強度を決定付ける主要因のひとつであるコロイド間付着力が見かけの臨界沈着濃度に影響を与えていることが示唆された。
低次元フォトニック構造を用いた極端紫外励起による多重自己束縛励起子の生成

複合イオン化合物の真空紫外励起分光特性およびフェムト秒レーザーアブレーションにより形成される表面ナノホールのレーザー特性と材料構造に対する形態変化を明らかにした。[1]ホウ酸塩、アルミノケイ酸塩結晶及びガラスの真空紫外励起による自己束縛励起子の生成、バンドギャップの2倍以上の極端紫外励起による2重励起子の生成による量子カッティングの発現を見出した。[2]低次元フォトニック構造に向けたホウ酸塩、アルミノケイ酸塩結晶およびガラス表面にアブレーションによるホールを作成した。ホール形態のレーザー偏光と材料構造に対する変化を明らかにした。[1]ワイドバンドギャップ結晶の合成と極端紫外励起によるSTE生成と分光評価[2]ナノホールアレイ構造の2次元フォトニック結晶の作製と構造評価集束イオンビーム(FIB)エッチングによりSBOガラス表面に3種のdose量で,直径160nm、周期220nmの3角格子のホールアレイを形成したホール形成数(ドット数)は1ホール当たりのdose量及びホールドット数が,5×107ions /hole、5×6、11×11ドットで、ほぼ真円で深さ183nmのホールが形成された。また、Y字導波路を作製しシミュレーションにより、不完全フォトニックバンドギャップが形成されることが示唆された。自己束縛励起発光するLTB,LBO結晶表面にフェムト秒レーザーアブレションで形成したナノホールの形状と深さの出力依存を検討した。ホール形状は結晶とガラスでは異なること、深さはLTBガラスと結晶が浅くLBOガラスと結晶は深くなることが分かった。[1]極端紫外励起分光評価による多重自己束縛励起子(MSTE)の生成材料の検討複合オキソホウ酸塩LaSc3(BO3)4,YSc(BO3)2, Ca4LaO(BO3)3を合成STE発光のダイナミクスと温度依存を調べ、多重安定構造をもつSTEとその発光特性温度依存から、励起子の格子緩和形態を異にするSTEの多重安定構造の生成とBO3分子基の対称性と配位構造との関連を推定した。バンドギャップの2倍以上のエネルギーをもつ70nmの励起強度は、160nm励起強度の2倍以上となることを見出し、高エネルギーフォトン励起で、2重(2個)のMSTEが形成される可能性を示した。[2]2次元フォトニック結晶の作製と構造最適化フェムト秒レーザーアブレーションによりBO3,BO4ネットワークをもつ、Li+/B3+組成比1/2及び1/3のLiホウ酸塩ガラスと結晶表面に形成したナノホールのモルフォロジーの違いに加え、新たにBO4四面体の3次元ネットワーク構造を持つ組成の異なるホウ酸塩ガラスと結晶として、Srホウ酸塩(SBO)ガラスとSrB4O7結晶、四面体の2次元ネットワークを持つアルミノケイ酸塩Ca2Al2SiO7(正方晶)のホール形態は、Liホウ酸塩結晶と異なることを明らかにした。また、これらホウ酸塩およびアルミノケイ酸塩表面の2次元ナノホールアの大きさと形状と固有発光特性から、フォトニックバンドギャップ構造(PBG)のシミュレーションし、フォトニックバンドギャップの形成するホール周期を計算した。[3]2次元フォトニック結晶の分光評価: MSTEの生成とSTE発光増幅の確認バンドギャップの2倍以上のエネルギーをもつ70nmの励起強度は、160nm励起強度の2倍以上となることを見出し、高エネルギーフォトン励起で、2重(2個)のMSTEが形成される可能性を示した。BO3,BO4ネットワーク構造をもつ構造の異なるLiホウ酸塩、Srホウ酸塩ガラスと結晶及びAlO4,SiO4ネットワークをもつアルミノケイ酸塩単結晶の真空紫外域の分光特性から、バンドギャップを明らかにしたこと、これらのガラス及び結晶表面へフェムト秒レーザーアブレーションにより、ナノホールの形成ができること、ホール形態の構造と組成、パルスエネルギー依存をある程度明らかにしたこと、および分光特性とホール形態からシミュレーションし、フォトニックバンドギャップ生成条件を計算したことで、2次元フォトニック構造の実現の可能性と問題点を抽出した。加えて、真空紫外域まで透明なワイドバンドギャップをもつLaScオキソホウ酸塩、CaLaオキソホウ酸塩で、バンドギャップの2倍以上の高エネルギー光で励起することにより、2重励起子の生成を示唆したことである。[1]極端紫外励起による多重自己束縛励起子(STE)発光の温度依存と構造相関非等価な複数のBO3アニオン基をからなるオルトホウ酸塩のSTEの温度依存と発光エネルギーとBO3基の数およびイオン結合性との相関を調べた。1つのBO3をもつYSc(BO3)2(YSB),Sr6YSc(BO3)6(SYB),2つのBO3をもつLaSc3(BO3)3(LSB),Ca4LaO(BO3)3(CLOB),3つのBO3をもつBa3Y(BO3)3(BYB)の極端紫外励起による発光の温度依存を明らかにし、多重のSTEによる発光を見出した。発光バンド数は独立のBO3基の数と一致すること、STE発光への緩和エネルギーは、イオン性が大きくなると増加すること、発光寿命からスピン1重項と3重項からなることを明らかにした。バンドギャップの2倍以上の高エネルギー光の励起で2つのSTE発光による量子カッティングを発現することを見出した。[2]低次元フォトニック

構造に向けたアブレーションによるホールの形成とモルフォロジーと分光特性Li/B=1/2のLi2B4O7(LTB)結晶とLi2O・2B2O3(LTB)ガラスとLi/B=3のLiB3O5(LBO)結晶とLi2O・3B2O3(LBO)ガラス表面に直線偏光のフェムト秒レーザーアブレーションで、ガラスはビームパターンを反映した円形状、結晶はそれを反映しない4角形ナノホールが形成、円偏光のフェムト秒レーザーアブレーションでも同様なナノホールのモルフォロジーの変化を見出した。また、結晶では電場の回転に伴う4角形ホールの回転を見出した。多角形ホールは、STE発光を示すLiおよびSrホウ酸塩結晶で見られ、BO3またはBO4基のネッワークとの関係があると考察された。STE発光を示さないアルミノケイ酸塩やガラスではホールが円形で有ることからSTEの形成と相関があると推定された。複合イオン化合物の真空紫外励起分光特性およびフェムト秒レーザーアブレーションにより形成される表面ナノホールのレーザー特性と材料構造に対する形態変化を明らかにした。[1]ホウ酸塩、アルミノケイ酸塩結晶及びガラスの真空紫外励起による自己束縛励起子の生成、バンドギャップの2倍以上の極端紫外励起による2重励起子の生成による量子カッティングの発現を見出した。[2]低次元フォトニック構造に向けたホウ酸塩、アルミノケイ酸塩結晶およびガラス表面にアブレーションによるホールを作成した。ホール形態のレーザー偏光と材料構造に対する変化を明らかにした。LaSc3(BO3)4(LSB),YSc(BO3)2(YSB),LuSc(BO3)2(LuSB)多結晶について、極端紫外励起による自己束縛励起子の多重安定構造の形成とその温度依存を明らかにしたこと、バンドギャップの2倍以上のエネルギーでの励起で2重励起子の生成の可能性を示唆する結果を得られ、この結果これらの材料で2重励起子の生成と2光子発光の有力材料となることが挙げられた。今後、LSB単結晶を中心に、FIBあるいはレーザーアブレーションで2次元フォトニック構造を作製し、SrO-2B2O3ガラスで2次元フォトニック構造作製可能性が出てきたことから、さらに、極端紫外励起の分光の温度変化から自己束縛励起子の生成が予測される同組成のSrB4O7(SBO)結晶で2次元フォトニック構造による2重励起子の生成可能性が予測される。[1]極端紫外励起分光評価による多重自己束縛励起子(MSTE)の生成の実証LaSc3(BO3)4,YSc(BO3)2, Ca4LaO(BO3)3A3,Li2B4O7,SrB2O4結晶あるいはガラスを候補材料としてSTE発光のダイナミクスと温度依存を明らかにする。次いで、バンドギャップエネルギーの2倍以上の極端(真空)紫外光励起多重自己束縛励起子(MSTE)の生成による2光子発光の実現と、その特性を明らかにする。[2]2次元フォトニック結晶の作製と構造最適化STEの生成、またMSTE生成の可能性のある材料を絞り、単結晶となるものに、[1]の分光測定から得られた光学特性(屈折率、STE発光波長など)から平面展開法シミュレーションよりフォトニックバンドギャップを生じるホール径、ホール周期をもつ2次元フォトニック構造を最適設計するとともに時間領域差分法による電磁波伝播のシミュレーションにより、フォトニック結晶の周期性とバンドギャップ及び光の局在モードの準位の相関を明らかにする。
高密度不揮発性メモリの信頼性と速度を向上させるための符号化技術の開発

不揮発性半導体メモリのための符号の研究を行った.研究は次のように四つに分類できる:(1)反転セルを用いたIndex-Less-Indexed-Frash符号(ILIFC)の平均性能の高さを計算機実験で示し,最悪時性能の良さを理論的に示した.(2)Parallel-Random-Input/Output(P-RIO)符号の三つの構成方法を示した;(7,4)Hamming符号及び(15,8)Hamming符号を用いたコセット符号化による方法,定重み符号を用いる方法,(3)一般化Cayley距離を用いた誤り訂正符号の関する研究,(4)制約符号の理論を用いた高密度不揮発性メモリのための符号の構成.フラッシュメモリのセルを高密度で集積すると,セル間の干渉が大きな問題となる.また,多くのセルの情報を高速に読み出したときの信号から元のディジタルデータを復元するためには,記録された系列がバランス制約を満していることが要求される.本研究では,制約符号の理論を用いて,セル間干渉制約とバランス制約を同時に満す符号の漸近的な符号化率を計算するための,新しい方法を発見した.この方法はこれまでの方法よりも簡単な議論で漸近的な符号化率を求めることができると同時に,他の制約符号の漸近的な符号化率を計算にも容易に適用できる.制約の漸近的な符号化率は,その制約のために構成された符号の効率を評価するときに重要な値である.フラッシュのための符号の目的の一つは,ブロック消去間隔を長くすることである.ILIFCは,この間隔の最悪ケースを最適化する符号である.ILIFCに反転ビットを付加した符号化方法であるI-ILIFCは,平均性能がILIFCよりもよいことがシミュレーションによりわかっていた.本研究ではI-ILIFCの最適なパラメータを,シミュレーションと数学モデルを用いて求めた.ランク変調はフラッシュメモリのための符号化方法である.その符号化率は,変調方法から誘導されるグラフの頂点集合を,支配集合に分割する方法に大きく依存している.本研究では,従来よりも緩い条件のもとで,支配集合を求めるための理論を構成した.(1)不揮発性メモリ向け符号化技術の平均性能の向上について:その基礎となる,制約符号化の符号化率の限界を計算する方法について結果を得た.この方法では,文脈自由文法と母関数の理論を使用する.これまでのところは,これらの理論の範囲内で結果を得ることができている.しかし,さらに広いクラスの制約に拡張しようとすると,制約を記述するためのさらに広い枠組みと,より一般的な母関数に関する理論が必要となることがわかっている.現在はそのための理論の調査をしている段階である.また,これによって,平均性能を理論的に解析する基礎が出来つつある.次の段階は平均性能を測るモデルの構築である.現在のところ目標の3,4割程度はできていると思われる.(2)ILIFC(インデックスレスインデックスフラッシュ符号)の性能向上について:平均性能を大きく向上できることが確認できている.理論的な解析もおよそ完了している.しかしながら,理論解析とシミュレーション結果との間に若干の乖離があるため,その理由を調べている段階である.本年度中に結果をまとめることができると思われる.(3)相変化メモリのための高い符号化率を持つ符号の構成:これまで公開された方法と本研究室で構成した方法よりも高い符号化率の符号を構成できている.しかしながら,適用範囲が現在のところ限定されているため,適用範囲を広げるように試みている.現在までの結果を公表するようにまとめる段階に来ている.(4)フラッシュ符号への誤り訂正符号の適用:シンドローム符号化法を用いて,誤り訂正能力を持つ符号の探索を計算機を用いておこなってきたが,原理的には全探索であるため,時間がかかっている.計算結果は出てきているが,理論的な予想などを立てることができるほどのデータは得られていない.このテーマについては今後の計画の項で述べるように,方針を転換する予定である.H28年度は,不揮発性メモリのための符号化率の高い符号の構成に関して,多くの結果を得た.フラッシュメモリの記録密度を上げるために,一つのセルに複数のビットを記録できるタイプのセルが使用されるようになってきている.各ビットは異なる論理ページに分かれている.それらを高速に読み出すために,RandomI/O(RIO)符号が提案された.さらに,そのsum-rateを増加させるために,Parallel Random I/O(P-RIO)符号が提案された.本研究では,各書き込みにおける符号化率を可変にする事で,より高いsum-rateを持つP-RIO符号の,一つの構成方法を示した.この研究成果は,国際会議にacceptされた.RIO符号はWOM符号と等価である.WOM符号の構成方法であるコセット符号化法を拡張して,符号長7で4回,符号長15で8回の書き換えが可能なP-RIO符号を構成した.1ブロック当りでは,それぞれ2ビット,3ビットの記録が可能である.WOM符号として構成するとそれぞれ3回と6回であるので,実質的な改善になっている.この結果は,研究会に報告する予定にしており,論文として国際会議への投稿を準備中である.本研究室では,ILIFC(Index Less Indexed Flash Code)と呼ばれる符号化方法を拡張して,I-ILIFCという符号化法を提案している.I-ILIFCの平均性能が優れていることを計算機実験により確認して国際会議で公表した.さらに,最悪時性能の下界を理論的に導出した.これは国際会議での発表が許可され,また,論文誌の出版は条件付採録となった.

フラッシュメモリのための符号化率の高い符号の構成に関する研究は,順調に進んでいる.特に,sum-rateを高くするために,毎回の書き換えにおける符号化率を可変にすることによって,より高い符号化率を達成できている.本研究では,ILIFCと呼ばれる符号化方法を拡張したI-ILIFCを提案しているが,その性能解析も,計算機シミュレーションを利用した平均性能の解析,最悪時性能の理論解析,ともに順調に進んでいる.これらについては,予想以上の成果を得られている.別の不揮発性メモリである相変化メモリについても,従来法よりも性能のよい符号の構成ができることを示すことができている.これについては,予想通りであったが,今後の展開については,工夫を必要とする段階に来ている.これらと平行して,ランク変調を利用した符号及び誤り訂正能力を有したランク変調の研究を行っているが,これについては,あまり成果を得られてはいない.不揮発性メモリは,Write-Once-Memoryとしてモデル化される.このモデル上で,記録密度が高い記録符号(符号化率の高い符号)の構成と誤り訂正能力を持つ符号の研究を行った.マルチユーザー符号化法とWOM符号の考え方を拡張して,従来報告されていた符号よりも符号化率が高い符号を構成した.ILIFC(IndexLess Indexed Floating Code)という符号に,情報ビットの反転を記憶するためのビットを新しく導入し,それによって,フラッシュメモリ平均寿命を延ばすることが可能であるが,その最悪性能と書き換え可能回数の下界を評価した.WOM符号は,マルチユーザー符号の特別な場合と考えることができる.そこで,マルチユーザー符号の観点から,問題をとらえ符号を構成した.多レベルフラッシュメモリは,データを書く時点ですべてのレベルのデータがわかっているので,フラッシュ向けの符号はWOM符号よりも制限の緩い状況で符号を構成することが可能であり,より高い符号化率の達成が期待できる.このような観察に基いてParallel Random Input-Output符号(P-RI/O符号)が提案されている.本研究では,二つの方法でP-RI/O符号を構成した.一つは,マルチユーザー符号の考え方を拡張して,定重みの符号語を使用して符号を構成した.これによって,従来知られている符号よりも高い符号化率の符号を構成できた.もう一つは,Hamming符号を使ったコセット符号化による符号の構成である.符号長が7と15の場合に,WOM符号として構成する場合よりもP-RI/O符号として符号を構成したほうが,効率のよい符号を構成できることを示した.不揮発性半導体メモリのための符号の研究を行った.研究は次のように四つに分類できる:(1)反転セルを用いたIndex-Less-Indexed-Frash符号(ILIFC)の平均性能の高さを計算機実験で示し,最悪時性能の良さを理論的に示した.
自然史財の総合的研究

研究課題である「自然史財の総合的研究」を将来にわたって遂行する組織としての国立自然史博物館の設立に的を絞って活動を行い、成果を得た。具体的な成果は、4年間に渡っていくつかの地域で行ったシンポジウムで披露し、10以上の雑誌記事に結実した。その結果、自然史財研究の場としての国立自然史博物館の設立が現実味を帯びてきた。国立沖縄自然史博物館設立準備委員会は一般法人化され、ホームページhttps://sites.google.com/view/okinawa-natural-history-museum/も開設された。今回の研究成果を踏まえ、今後は自然史財研究の進展が期待される。各学会で自然史財関連の説明を行った。平成26年6月15日には、日本動物分類学会題50回つくば大会にて「分類学の進行は可能か」と題して馬渡が講演し、研究の証拠として自然史標本を残す分類学の重要性を述べた。日本動物分類学会シンポジウム「博物館標本の新しい価値新しい自然史博物館を」にて、馬渡が趣旨を説明し、長谷山が講演した。本シンポの講演内容は日本動物分類学会和文誌「タクサ」38号1-25に掲載された。自然史財の重要性を社会に発信するため、学術会議公開シンポジウムに参加した。平成26年12月15日には、デング熱の媒介昆虫の分類学と自然史標本についてそれらが昆虫媒介感染症に果たす意義を社会に知らしめることを目的に緊急公開シンポジウム「デング熱と蚊の分類と自然史標本」を開催した(司会:馬渡、講演者:大原ほか)。その講演内容は「学術の動向」平成27年7月号に掲載予定。平成27年1月10日には、自然史標本が東日本大震災で被災したことを教訓に、国立自然史博物館の設立の重要性を社会へ発信し、学界での機運を盛り上げることを目的として、日本分類学会連合総会に合わせて公開シンポジウム「国立自然史博物館の設立を望む」を開催した(司会:馬渡、講演:松浦、西、西田ほか)。その講演内容は「学術の動向」平成27年5月号に掲載。以上のように、学会および日本学術会議の自然史財の保護と活用、動物科学、そして自然史・古生物の3分科会との密な連携の元で研究を進めた。自然史財の認定・登録に関しては、自然史学会連合および分類学会連合と協議を続けてきたが、研究が阻害されるとの意見が多いため、まずは学会連合内に委員会を設け、「自然史遺産」として私的に認定・登録することを決定した。重要自然史標本を自然史財として公的に登録することを実現するため、これまで2年間にわたって活動してきた。昨年の実績報告でも述べたとおり、重要自然史標本を公的に登録することに対して自然史科学者、特に分類学者の賛同はなかなか得られていない。その理由は公的登録することによって研究の自由が奪われるのではないかとの危惧があるからと考えられる。そこで、この件は長期的視点に立って継続的に研究し、もし公的登録が日の目を見る折にはその実施機関となる施設が必要であるとの結論に達した。その施設として最適なのが国立自然史博物館である。ところが、日本には国立自然史博物館が存在しない。そこで、日本学術会議のいくつかの分科会が中心となり、本科研費基盤(B)が協力して、国立自然史博物館の設立を推進する活動を行ってきた。国立自然史博物館の設立には自然史科学者以外の生物学者が前向きに取り組んでくれている。これは、自然史科学こそこれからの自然科学の基礎をなす重要分野であるとの認識を共有しているからである。国立自然史博物館の設立に関する主な活動としては、平成27年6月には日本動物分類学会第51回大会での講演、同年8月の日本進化学会大17回大会でのシンポジウムオーガナイズ、同年9月の日本科学未来館における講演、同年11月には沖縄でのシンポジウムオーガナイズ等々を行ってきた。そして、「国立自然史博物館設立の必要性」と題する提言をまとめた。これは現在日本学術会議で審議中である。さらに、日本学術会議が募集している「マスタープラン2017」にも「国立沖縄自然史博物館の設立ー東アジアの自然の解明とビッグデータ自然史科学の実現ー」と題する施設計画を提出中である。重要自然史標本の自然史財としての公的登録に対して自然史科学者が賛同しないことは、当初想定していなかった。この点をクリアするには、この件を長期的視点に立って継続的に研究し、もし公的登録が日の目を見る折にはその実施機関となる施設を要求することが最善の策であるとの結論に達した。こうして国立自然史博物館の設立をターゲットに設定すると、自然史科学者以外の生物学はからの支援も得られ、日本学術会議からの提言として社会へ発信する出来るところまでこぎ着けることが出来た。本研究は自然史標本を自然史財として公的に登録することを目的に展開してきたが、様々な理由から自然史研究者から賛同が得られていない。そこで、自然史財登録システムの研究を今後も継続して行える組織を作ることに本研究の目的をシフトした。その組織として最適なのは国立自然史博物館である。したがって、本研究の最終年度は、国立自然史博物館設立推進の研究に邁進した。主な活動は以下の通り(順番は時系列どおり)。1日本分類学会連合に働きかけた結果「国立自然史博物館設立に関する日本分類学会連合からの意見書」(全7ページ)を得た。2学術会議の動物科学分科会および自然史財の保護と活用

分科会での決議を受けて、国立沖縄自然史博物館設立準備委員会の組織化を開始し、メンバー47名、幹事会11名で発足した。3研究代表者以下数名で沖縄県庁を訪問し、知事面談と座談会を行い国立沖縄自然史博物館について説明した結果、知事および県から極めて前向きの反応が得られた(2016年6月16日)。4シンポジウム「沖縄に国立自然史博物館を!島嶼ネットワークの可能性を探る」を石垣島で開催(2016年7月17日)。5「国立自然史博物館設立の必要性」と題する提言を作成(2016年5月17日に日本学術会議より公表)。6国立沖縄自然史博物館のイメージを得るため、沖縄県庁環境部および県議会議員団が国立科学博物館を訪問し、その際に研究代表者以下数名が国立沖縄自然史博物館の説明を行った(2017年1月11日、18日)7「国立沖縄自然史博物館の設立ー東・東南アジアの自然の解明とビッグデータ自然史科学の実現ー」と題するマスタープランを作成(2017年2月8日に日本学術会議から公表)。8国立沖縄自然史博物館設立準備委員会で「日本で初めての国立自然史博物館を沖縄に!」と題するパンフレットを作成中。本研究は自然史財登録の研究から、それを継続するための国立自然史博物館設立推進の研究へとシフトして以来、極めて順長に進展している。そのおもな理由は以下の通り。1国立自然史博物館は、動植物・古生物研究者の悲願であったため、自然史以外の研究者の協力が得られた。2学術会議において、提言およびマスタープランの作成がスムーズに進んだ。3設立場所として沖縄県を想定したところ、県知事をはじめ県議、県庁のみならず、琉球大学や一般市民の大きな賛同が得られた。科研費の終了を1年延長し、研究課題である「自然史財の総合的研究」を将来にわたって遂行する組織としての国立自然史博物館の設立に的を絞り、活動を行った。具体的には、111月4日に国立沖縄自然史博物館設立準備委員会・沖縄シンポジウム実行委員会主催の第4回シンポジウム「沖縄に国立沖縄自然史博物館を!ネットワーク型博物館がめざす地域との連携」を開催した。29月13日には沖縄県庁を訪問し、国立沖縄自然史博物館設立準備について話しあった。35月には「日本で初めての国立自然史博物館を沖縄に!」と題する合計12ページのカラーパンフレットを企画製作した。49月に一般社団法人「国立沖縄自然史博物館設立準備委員会」を設立し、ホームページhttps://sites.google.com/view/okinawa-natural-history-museum/を開設した。以上、2017年度の活動により、自然史財の研究を続ける組織としての国立自然史博物館の設立はますます具体性を増してきた。そのひとつの表れとして、笹川財団の協力を得て、2018年7月に国際シンポジウム「国立沖縄自然史博物館の実現にむけて」を東京虎ノ門の笹川平和財団海洋政策研究所で開催予定である。このシンポには、スミソニアン国立自然史博物館Kirk Johnson館長、およびシンガポール大学Lee Kong Chian自然史博物館Peter Kee Lin Ng館長を講演者としてお呼びし、研究を基盤にすえた、本来あるべき自然史博物館の姿を、さらには、日本で初めての国立自然史博物館が沖縄に設立されることへの、アジアからの期待を語っていただく予定である。
ライフコース・イベントと階層格差

各人の経済状態と、ライフコースイベントの結果としての婚姻状況・家族形態との関連を2つの側面から検討した。第1の側面では、貧困リスクに対する婚姻状況・家族類型の影響に焦点をあてた。その結果、これらの影響は就労職業の影響よりも小さかったが、無視できないものだった。とくに女性の貧困リスクは、家族内の相互扶助関係に左右されていた。第2の側面では、無配偶者に較べて、有配偶者の就業所得が高くなる結婚プレミアムと、低くなる結婚ペナルティに焦点をあてた。その結果、男性にプレミアム、女性にペナルティが確認され、これらの現象に階層的地位そしてその稼得力を考慮した配偶者選択が関わっていることを示した。平成25年度は、第1に、出身階層による教育格差(進学格差)を説明する階層論・階級論の諸仮説を比較検討した研究成果を雑誌論文として発表した。日本の社会調査データを使用して分析した結果、近年注目されている文化資本論と相対的リスク回避説よりも、学業成績と進学意欲の双方が進学格差に直接的に影響するというウィスコンシン・モデルがより適合していたこと、そして序列的な学校トラッキング現象が男性で顕著だったことが確認された。この成果は雑誌論文として同年度に発表した。第2に、婚姻状況と家族携帯が貧困リスクに及ぼす影響を日本の社会調査データで分析。その結果、貧困リスクは階層的地位(学歴・就労職業)だけに影響されるのではなく、婚姻状況と家族形態にも影響されること、男性よりも女性(特に若年と高齢段階で)は婚姻状況と家族形態に貧困リスクが強く影響されることが確認された。この成果は、現在学術雑誌に投稿し審査中である。平成24年度は、「結婚および配偶者の階層的地位」と男女「本人の就業所得」との関連についての研究成果を公表した。その成果として得られた知見は、第1に、本人の学歴や就業要因を考慮しても、男性では有配偶者の就業所得が無配偶者よりも高い結婚プレミアム、女性では有配偶者の所得が無配偶者よりも低い結婚ペナルティが確認されたことだった。第2に、個人の就業所得にたいする結婚と配偶者地位による影響は、親世代の地位の影響よりも大きかった。第3に、結婚プレミアムと結婚ペナルティの大きさは、配偶者の階層的地位と関連していた。その関連は、男性では妻が高学歴であるほど、そして妻の就業所得が高いほど結婚プレミアムが大きかった。他方の女性では、こ夫の就業所得が高いほど、本人の所得を高めて結婚ペナルティを軽減していた。これらの知見は、階層的地位と稼得力にもとづく階層的な配偶者選択の重要性をしめすものだった。上記の成果は、個人の享受する経済的豊かさが、世代間の階層的影響よりも、ライフコースの中の結婚に左右されることを示唆していた。そのため次の検討課題として、世帯所得および貧困リスクにたいする婚姻状況と家族構成の影響について研究を進めた。試行的な段階だがその知見は、第1にとくに貧困リスクが高いのは50歳代後半以上の未婚を継続する男性と単独世帯居住の女性、そして20,30歳代のひとり親世帯の女性であること、第2に貧困リスクにたいする家族構成の影響が男性より女性で大きく、とくに20,30歳代の女性で家族構成による貧困リスクの格差がきわめて大きいことなどが得られている。ライフコース・イベントとしての結婚によって生じる格差、つまり婚姻状況による経済的格差である結婚プレミアムおよび結婚ペナルティが、個人所得だけでなく世帯所得にもみられること、そしてこの経済的格差が学歴や職業という階層的地位にもとづく配偶者選択によって発生している可能性がきわめて強いことを明らかにした。これらについては、学会で発表した。また結婚と経済格差は貧困リスクという形でも現れており、就業職業が貧困リスクをもたらす主要因ではあるが、それに次いで結婚と家族形成というライフコース要因(婚姻状況と家族形態)が無視できない要因であることを明らかにした。その分析結果は、若年未婚女性、若年でひとり親である女性、高齢無配偶の単身居住男性などの貧困リスクがきわめて高いものであった。この成果は家族社会学会の学会誌に投稿した。他方で、進学というライフコース・イベントを取り上げ、進学格差を発生させる要因について、階層論での各種理論的説明を比較検証した。その結果、文化資本論と相対的リスク回避説よりも地位達成モデルの方がデータ分析結果に適合するが、高校の進学準備コースが合格難易度の高い大学への進学を促進するトラッキング現象が顕著であることを実証した。この成果は著作として発表した。社会学平成25年度は1件の雑誌論文と1件の学会報告を公表した。また、連携研究者などとの研究会を1回開催し、相互の研究成果や研究情報の交流を行うことができ、研究の進捗を促進し、研究成果の質的向上に役立った。平成24年度は1件の雑誌論文と2件の学会報告を公表できた。

また、連携研究者などとの研究会を2回開催し、相互の研究成果や研究情報の交流を行うことができ、研究の進捗を促進し、研究成果の質的向上に役立った。平成26年度は、第1に、出身家族・階層と進学格差に関する研究成果を著作(単著)として発表する。第2に、結婚プレミアム・ペナルティ現象と階層的にもとづく配偶者選択・結婚行動との関連について、研究成果を学会報告・雑誌投稿によって発表する。また第3に、イベント・ヒストリー分析によって、就労初期における世代間階層移動の出生コーホートによるライフコースの相違を分析し、その成果を発表する予定である。平成25年度は、平成24年度に引き続いて「貧困リスクにたいする婚姻状況と家族構成の影響」について研究をまとめ、学会誌に投稿する。また、結婚プレミアムと結婚ペナルティ、そして貧困リスクにたいする婚姻状況と家族構成の影響を作りだすメカニズムとして、「階層的な配偶者選択による結婚行動」を取りあげ、その分析を進める。さらに平成26年度には、地位達成のライフコースにともなう変遷をとりあげ、これと階層的な配偶者選択、結婚プレミアムと結婚ペナルティ、貧困リスクなどとの関連をテーマとして研究する。該当なし
単一細胞の顕微解析による細胞質遺伝機構の分子形態学的研究

細胞内小器官であるミトコンドリアや葉緑体は、各々細胞核とは異なる独自のDNAを保持しており、それらはヒトを含む多くの動植物において母性遺伝する。従来、この現象は雌雄の配偶子の大きさの違いに基づき、確率論的に説明されてきた。しかし全く同型の配偶子により生殖を行う単細胞緑藻クラミドモナス(Chlamydomonas reinhardtii)においても葉緑体の母性遺伝が観察されたことから(Sager,1954)、より積極的な母性遺伝制御機構の存在が示唆されてきた。1999年、我々はこのクラミドモナスを用い、雄葉緑体DNAが接合後90分以内に積極的かつ完全に分解されることを示した(Nishimura et al.,1999 PNAS)。そして今回、さらに雄葉緑体DNAの分解に関わる酵素の解析を行った。我々はまず、接合子より無傷葉緑体を新規に開発したエアーブラシ法によって単離し、その中に含まれるDNA分解酵素活性の変化を、接合後の時間を追って観察した。DNA分解酵素の検出には、非変性条件で酵素活性を分析できるNative-PAGE in gel assay法を採用した。その結果、接合後90分後までに活性がピークに達する分子量140kDaの新規DNA分解酵素活性が検出された。さらに、葉緑体内のデンプン蓄積量が違う雌雄の配偶子を接合させることにより、接合子から雌雄の葉緑体をそれぞれ密度勾配遠心法で選択的に取り出す方法を開発した。この方法を用いて雌雄の葉緑体におけるDNA分解酵素活性の変化を比較したところ、DNA分解酵素活性の上昇は、父方の葉緑体でのみ起きることが明らかとなった。今回発見されたDNA分解酵素活性の上昇のタイミング、及び局在は、雄葉緑体DNAの分解と正確に一致するものであり、これが母性遺伝に関与する可能性が強く示唆されることとなった。
新規MHCクラスI受容体PIRによる感染炎症の制御機構の解明

生体においてウイルス除去に重要な役割を果たすとされるプラズマサイト樹状細胞を採取し、刺激を行なったところ、抑制型受容体PIR-Bを欠損したプラズマサイト樹状細胞は、野性型と比較してサイトカイン産生が高値であった。これらの結果よりPIR-Bが、感染炎症を制御する重要な抑制分子であることが判明した。一方、PIR-Bタンパクを用いた感染炎症の制御は困難であることが判明し、今後の検討課題となった。実験1:PIRによる細菌感染症の制御機構-LPS-TLRシグナルの制御機構1の解明抑制型IgLRのTLRシグナルへの関与も不明である。そこで本年度は、PIR-B欠損マウス、そのリガンドを欠くMHCクラスI分子欠損マウス、さらにPIR-Aに会合するFcRγ欠損マウスより、DCを誘導・採取し、各種TLR刺激後のMHCクラスI分子発現、PIR-A/B発現を検討した。その結果、LPSおよびIFN-γ投与でPIR-Bの発現上昇を認めた。現在、マウスサイトメガロウィルスの投与実験を行っており、今後ウィルス感染におけるPIR-Bの機能を明らかにする予定である。実験2:PIRによるウィルス感染症の制御機構-マウスサイトメガロウィルス実験に先立ち、ウィルスにふくまれるCpG-DNAにてサイトメガロウィスル除去に重要な役割を果たすプラスマサイト樹状細胞を刺激した。その結果、PIR-B欠損プラズマサイトイド樹状細胞は、野性型と比較してIFN-α産生が高値であった。現在リコンビナントPIR-Bタンパクの作製に成功したので、リコンビナント投与により、阻害効果がかかるか検討中である。実験3 : PIR-B遺伝子欠損マウスにおけるサイトメガロウィルス感染実験-DC上におけるPIR-A/Bの機能解析実験4 : PIRによる感染症の制御-過剰炎症を制御するFRET法によりDc上においてPIR-BがMHCクラスI分子とcis結合していることが確認できた。さらにCD8T細胞との相互作用において、PIR-BがCD8分子と競合阻害していることを見いだした。そこでリコンビナントによるPIR-Bの制御を試みた。しかしながら、今回作製したリコンビナントPIR-Bタンパクによる阻害作用は認められず、今後の検討課題となった。上記の成果は米国科学アカデミー紀要であるPNASに掲載された。
ニホンジカ生息地を取り巻く環境の時系列変化はどこまで把握できるのか?

本研究は対象地を九州本島に限定し,伐採地の時間的・空間的出現動向とシカ生息・被害分布について1030年の時間スケールからその関連性を検討することを目的としている。また,九州におけるシカ生息分布域の変化について,その特徴を各種空間データから検討した。今年度は後者について取り組んだ。まず,環境省(環境庁)の野生動物保護調査に関するデータ(第2回自然環境保全基礎調査(1980),第6回自然環境保全基礎調査(2004))からシカ生息の分布拡大が起こった地域,シカ生息のみられなくなった地域など4タイプのシカ生息分布変化パターンを規定し,標高値,土地利用などの集計を行った。その結果,シカの生息が元々確認される地域は高標高域に存在し,新たにシカの拡大がみられた地域は低標高域にあることが示された。シカの拡大が森林率の高い高標高域から,周辺の低標高域にむかったことがはっきりした。シカの分布拡大のみられた地域,みられなかった地域の特徴をみるため,ロジステック回帰分析と分類樹(Classification tree)による解析を試みた。その結果,ロジステック回帰分析では,天然林面積,森林面積,標高が説明因子として採用された。また,分類樹の結果においても天然林面積,標高が有効な因子として選択された。二つの異なる統計的アプローチにおいて,天然林面積,標高が採用されたことから,これら二つの因子がシカの分布拡大を説明する上で重要なものであることがわかった。今年度は主に,時系列の伐採地の出現パターンを得るために,複数時期のLANDSAT/TMデータを用いた解析を行った。今回用いた衛星データの観測年は,1985,1989,1992,1998年である。シカ被害の空間データとして,民有林・国有林シカ対策担当者連絡会から提供を受けた,ニホンジカによる新植地枝葉採食害の被害調査結果(199899年実施)についてデータ整備を行った。リモートセンシングデータから得られた伐採地データとシカ被害点のデータを用いて,両者の空間的な関係解析を行った。解析単位エリアを設けて,被害地,無被害地周辺での伐採地パッチの個数,面積,エッジ長について,期間毎に集計を行った。その結果,1985-89年期間において,被害地周辺の方が無被害地周辺と比較して,伐採地パッチ数,面積,エッジ長が有意に大きい値を示すことが明らかにされた。つまり,過去の森林の状態が,その後のシカの生息分布と関連性を持つことが示唆されたといえる。また,今年度は,上記の広域スケールの解析とは別に,森林簿情報を用いた詳細スケールの解析を実行するために,福岡県英彦山周辺のデータ整備を行った。まず,福岡県よりシカ生息密度に関するデータの提供を受けた。それに加え,福岡県の森林GISデータを,市販のGISソフト(Arc/Info)に取り込むため,データの変換を行った。また,対象地の一部を含む衛星地図画像(BASEIMAGE)を取得し,森林環境の現況を把握できるようにした。なお,これらのデータを用いた詳細スケールの解析は現在進行中である。
ブルーカーボン生態系モデルの構築と都市浅海域における炭素貯留・隔離機能の解明

本年は,沿岸浅海域の気候変動緩和能を「大気ー海面間のガス交換を介した大気から海洋へのCO2の取込み(吸収)」→「生物生産によるCO2の有機物・炭酸カルシウムとしての固定(隔離)」→「固定化された炭素の永久堆積層への埋没(貯留)」の3つの機能に区分し,各機能を捉える上で重要と考えられる生物・化学・物理過程の選定と,その相互作用により構成される生態系ダイアグラムを構築した.また,選定した各々の生物・化学・物理過程の定式化を行った.次に,定式化した素過程の相互作用に伴う生態系の自律的変化が表現できる数理構造をもって,浮遊生態系ー底生生態系における炭素循環の動態を表現する新しい生態系モデルを開発した.開発したモデルの特徴は,(1)炭酸化学理論とそれに伴う新たなモデル変数(無機態炭素:DIC,二酸化炭素分圧:pCO2,全アルカリ度:TA,及びpH)を組込み,これら変数が,生物・化学過程に伴って変化する仕組みを表現したこと,(2)浮遊生態系ー底生生態系の食物網による炭素隔離能を表現したこと,(3)堆積物内の生物代謝の鉛直微細構造を表現することで堆積物続成過程を明らかにすると同時に,貧酸素化と炭素貯留能の関係性を表現したこと等である.開発されたモデルは東京湾に適用され,通年計算(1年間の計算)が実施された.モデルの検証は,計算値と観測値を比較し,その再現性をもって行った.比較した項目は,植物プランクトン,デトリタス,アンモニア態窒素,硝酸態窒素,リン酸態リン,溶存酸素,大気ー海面間のCO2フラックス,堆積有機物の埋没フラックス等である.モデルは概ね観測値を再現するに至った.生態系モデルの開発において,浮遊生態系ー底生生態系の相互作用,食物網のモデリング等は,申請者が過去に開発した内湾複合生態系モデルの技術を活用/適用しつつ,更なる改良をすることで順調に遂行した.特に,浮遊生態系ー底生生態系の相互作用においては,本モデルで着目する生物代謝の鉛直方向の変化に関する空間分解能が,浮遊系はmスケール,底生生態系は0.1mmスケールと大きく異なる.今回は,これら空間分解能を同時に表現しつつ,浮遊生態系ー底生生態系の相互作用を解析する新しい計算スキームを考案し,更なる計算速度と精度の向上を図ることに成功した.沿岸生態系の気候変動緩和能を予測・評価する上で重要と考えられる生物・化学・物理過程とその相互作用の組み合わせの検討・考案においては,想定よりも数多くの試行パターンを検討し,当初の想定よりも多くの時間を費やした.特に,炭酸化学理論の導入においては,全アルカリ度(TA)と溶存性無機炭素(DIC)の2変数に,生物・化学過程が及ぼす影響を組み込んだが,(1)生物・化学過程が,全アルカリ度を変化させる仕組み,さらには,(2)溶存性無機態炭素と全アルカリ度からpH,pCO2を安定的に解析する仕組みについては,当初想定よりも時間をかけて検討を行い,そのモデル化に成功した.こうした全体の状況に鑑み,本研究はおおむね順調に進展していると判断した.これまでの研究を通じて,炭酸化学理論を組み込んだ新しい生態系モデルが開発された.また,開発されたモデルは東京湾に適用され,東京湾生態系の動態についてのモデル検証が行われた.今後は,検証を終えたモデルを用い,海域の炭素の隔離・貯留能の直接的な評価につながる(1)大気ー海洋間のCO2吸収スラックス,(2)生物生産によるCO2の有機物・炭酸カルシウムとしての固定(隔離),(3)固定化された炭素の永久堆積層への埋没(貯留),ならびに,(4)河川・陸域からの炭素流入,(5)流れ(移流・拡散)による沖合での炭素輸送の時空間変化を明らかにする。また,これまでの研究を通じ,当初,想定されていなかった生物・化学過程による大気ー海洋間のCO2吸収スラックスの影響が大きい可能性が見出された.こうした状況に鑑み,大気ー海洋間のCO2吸収スラックスを支配している生物・化学過程の抽出に焦点をあて,感度解析を実施する.また,貧酸素化と炭素貯留能の関係,生物生産と炭素貯留能の関係についても,構築した生態系モデルを用いた多角的解析から明らかにすることを試みる.本年は,沿岸浅海域の気候変動緩和能を「大気ー海面間のガス交換を介した大気から海洋へのCO2の取込み(吸収)」→「生物生産によるCO2の有機物・炭酸カルシウムとしての固定(隔離)」→「固定化された炭素の永久堆積層への埋没(貯留)」の3つの機能に区分し,各機能を捉える上で重要と考えられる生物・化学・物理過程の選定と,その相互作用により構成される生態系ダイアグラムを構築した.また,選定した各々の生物・化学・物理過程の定式化を行った.次に,定式化した素過程の相互作用に伴う生態系の自律的変化が表現できる数理構造をもって,浮遊生態系ー底生生態系における炭素循環の動態を表現する新しい生態系モデルを開発した.開発したモデルの特徴は,(1)炭酸化学理論とそれに伴う新たなモデル変数(無機態炭素:DIC,二酸化炭素分圧:pCO2,全アルカリ度:TA,及びpH)を組込み,これら変数が,生物・化学過程に伴って変化する仕組みを表現したこと,(2)浮遊生態系ー底生生態系の食物網による炭素隔離能を表現したこと,(3)堆積物内の生物代謝の鉛直