hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多嚢胞卵巣症候群の診断技術の向上と治療法の改善に関する研究

平成46年度の3年間にわたり、多嚢胞卵巣症候群の診断技術の向上と治療法の改善に関する研究を行った。まず診断精度の向上に関しては、多嚢胞卵巣症候群(PCOS)患者について各種の臨床症状の発現率と、本邦婦人PCO患者での内分泌的特徴、さらに超音波画像診断での陽性所見率などの特徴を把握し、PCOSの診断基準の設定と、各種ホルモン動態と臨床症状の関係を明らかにすることを目標にして研究を遂行した。その結果から、PCOSの診断基準として(1)月経異常、(2)LH値が高値かつFSH値が正常値、さらに(3)超音波診断により卵巣に嚢胞状変化を認める、の3項目を満たす症例をPCOSと診断するのが適当と考えられ、一応の診断基準を設定した。次に治療法の改善について検討した。PCOSの診断基準を満たす症例について、LHを相当量含む従来のhMG製剤を用いたゴナドトロピン療法(hMG療法)、LH含量を特異的に減らしたpureFSH製剤によるゴナドトロピン療法(FSH療法)、内因性のゴナドトロピンの分泌を抑えるためにGnRHアゴニスト併用したゴナドトロピン併用療法(GnRHa+FSH療法)、および生理的に下垂体を刺激できるGnRHの律動投与を併用したFSH-GnRH療法について臨床成績を比較検討した。その結果、PCOSでは通常のゴナドトロピン療法では極めて高率に多発排卵による多胎妊娠や副作用としてOHSSを起こすが、GnRHa+FSH療法さらにFSH-GnRH療法を用いると多胎妊娠やOHSSの頻度を低下させうることがわかり、今後この疾患に対する排卵誘発に際して有用な方法になると考えられた。平成4年度においては多嚢胞卵巣症候群の診断精度の向上に重点を置いて研究を進めた。まず多嚢胞卵巣症候群患者について、月経異常(不妊)、多毛、肥満などの臨床症状、血中LH、FSH、プロラクチン、各種性ステロイドホルモンなどの内分秘所見、卵巣所見などについて異常値または異常所見の発現率を検討した結果、本邦婦人多嚢胞卵巣症候群患者の特徴として、月経異常(不妊)は90%以上と高率に出現しているが、多毛や肥満は20%程度と欧米婦人に比較して低率であること、内分泌所見ではLHが高値かつFSHが正常値である例が80%以上であること、さらにテストステロンなど男性ホルモンの異常高値率が50%以上を示すこと、また卵巣の所見では、内診による卵巣腫大の発見率は低いが、超音波診断により80%以上で多嚢胞卵巣が認められることなどが判明した。この結果から、多嚢胞卵巣症候群の診断においては、臨床症状では月経異常(不妊)、内分泌所見ではLHが高値かつFSHが正常値、卵巣の所見では超音波診断により多嚢胞性変化が認められることが本症候群の診断基準設定において重要と考えられた。一方治療においては、hMG製剤を用いたゴナドトロピン療法、pureFSH製剤によるゴナドトロピン療法、LH-RHアゴニストとpureFSH併用療法、LH-RH律動投与法などについて、排卵率、妊娠率、副作用としての多胎妊娠率、卵巣過剰刺激症候群の発生率等を指標に治療成績を蓄積しているが、現在の傾向としてはLH-RHアゴニストとpureFSH併用療法が本症候群おいては有用性の高い治療法であることが示唆されている。

その結果から、PCOSの診断基準として(1)月経異常、(2)LH値が高値かつFSH値が正常値、さらに(3)超音波診断により卵巣に嚢胞状変化を認める、の3項目を満たす症例をPCOSと診断するのが適当と考えられ、一応の診断基準を設定した。またアンドロステンジオンやテストステロンなどのアンドロゲン系の性ステロイドホルモンも比較的陽性率が高かった。しかし、各種性ステロイドホルモン測定には測定系の問題があり、現段階では診断基準に盛り込むよりも参考所見とすることが妥当と考えられた。そこでPCOSの治療法の検討においては、3項目を満たす症例を対象とすることとした。一方、治療においては、従来のhMG製剤を用いたゴナドトロピン療法、pure FSH製剤によるゴナドトロピン療法、pure FSHとGnRHアゴニスト併用療法について、症例ごとに治療法を選択して実施し、治療成績の蓄積を行った。その結果は次年度に集計するが、PCOS治療の問題点のひとつである副作用としての卵巣過剰刺激症候群はGnRHアゴニスト併用療法で比較的軽度になることが期待されている。本年度は本研究の最終年として治療法の改善について検討した。平成45年度に検討した多嚢胞卵巣症候群(PCOS)の診断基準を満たす症例について、LHを相当量含む従来のhMG製剤を用いたゴナドトロピン療法(hMG療法)、LH含量を特異的に減らしたpureF SH製剤によるゴナドトロピン療法(FSH療法)、内因性のゴナドトロピンの分泌を抑えるためにGnRHアゴニスト併用したゴナドトロピン併用療法(GnRHa+FSH療法)、および生理的に下垂体を刺激できるGnRHの律動投与を併用したFSH-GnRH療法についてその臨床成績を比較検討した。その結果hMG療法では、排卵率、妊娠率、卵巣過剰刺激症候群(OHSS)発生率、さらには多発排卵による多胎率で高率であったが、FSH療法においてもhMG療法とほぼ同様の結果であった。しかしGnRHa+FSH療法においては排卵率および妊娠率はhMG療法あるいはFSH療法と差がないものの、OHSSの発生率は有意に低下していた。さらにFSH-GnRH療法では、OHSS発生率をGnRHa+FSH療法よりさらに低下させうるとともに、多発排卵による多胎妊娠の発生も著しく低下させうることがわかった。以上よりPCOSでは通常のゴナドトロピン療法では極めて高率に多発排卵による多胎妊娠や副作用としてOHSSを起こすが、GnRHa+FSH療法さらにFSH-GnRH療法を用いると多胎妊娠やOHSSの頻度を低下させうることがわかり、今後この疾患に対する排卵誘発に際して有用な方法になると考えられた。
持続可能な関係者の連携と教育支援計画の活用をめざしたて進路学習ソフトの実効性の検証

1研究目的進路学習ソフト「簡単にできる連携のための進路学習支援CD-ROMいつもの進路学習をこのソフトに沿って展開するだけで,自然に関係者が連携でき,個別の教育支援計画が稼働します!!」の有効性を検証する。2研究方法全国106校ヘソフトを送付し,試用後に質問紙とインタビュー調査を行う。3研究成果本ソフトの有効性が確認された。全体の印象としては,半数ほどの回答者が「ある程度活用したい」,残りが「どちらとも言えない」と答えている。特に,試用頻度の高い回答者から,有効であったとの回答を得た。ソフトの有効性を具体的に問う質問に対しては,「進路学習のヒントが参考になった」「学習活動と,関係機関との連携の結びつきが参考になった」との回答が多く,他にも本ソフトの長所である,「それぞれの活動の結びつき」が見えたと評価する回答があった。本ソフトの今後の改善へ向けて,多忙な現場の先生方が,ソフトを起動したときに一目見て内容をイメージできるような「親しみやすい画面の構成」が必要であることが分かった。今後は,イラストや写真を多用する他,ソフト開発の専門家の援助を受けながら文字の大きさや色,アニメーションなども工夫し,本ソフトの良さが発揮できるような改善を進めていきたい。
細菌由来の新規L-ヒドロキシプロリン代謝酵素の解析

細菌のL-ヒドロキシプロリン代謝酵素の生化学的解析を行った。D-ヒドロキシプロリン脱水素酵素のα、β、γのサブユニットのうち、βが触媒サブユニットとして機能し、他のサブユニットは構造維持と活性向上に働いていると考えられた。また、FMNには少なくともαとβの両サブユニットが必要だった。Pyr4H2C脱アミノ化酵素のLys164は、水素化ホウ素ナトリウム存在下でシッフ塩基中間体を形成することが分かった。T4LHyp資化能を持つ細菌の中には別のL-ヒドロキシプロリンも分解できるものがおり、その代謝に関わるT3LHyp脱水酵素とΔ1-ピロリン-2-カルボン酸還元酵素の同定にも成功した。研究項目ごとに記載する。1D-ヒドロキシプロリン脱水素酵素(D-HypDH)の触媒メカニズムの解明:本年度の目標であった分子量の異なる3つのサブユニットを個別に大腸菌で発現させる系を構築した。また、3つを共発現させた結果D-HypDH活性をTween-20を添加した可溶性画分に検出でき、活性型組み換え酵素を得られる目途がついた。2Pyr4H2C脱アミノ化酵素の新たな触媒メカニズムの解明:本年度は、阻害剤ピルビン酸を水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)存在下で反応させ安定な共有結合中間体を形成させ、質量分析で推定活性残基であるリシン修飾の有無を解析することを目標とし、これに成功した。3細菌の3-ヒドロキシプロリン(T3LHyp)代謝経路の解明:当初予定になかった項目だが、1の項目を実施中にこれまで報告例のないT3LHypを資化できる細菌を発見した。T3LHypで生育させた細菌の無細胞抽出液中に2つの酵素活性、T3LHyp脱水酵素とΔ1-ピロリン-2-カルボン酸還元酵素、の誘導が確認された。バイオインフォマテックスの手法を駆使し、これら酵素をコードする遺伝子候補LhpH及びLhpIの選抜を行い、組み換え酵素の性質及び遺伝子破壊株の表現型を解析することで、代謝経路の同定に初めて成功した。4機能未知遺伝子のアノテーション:本年度着目したPA1252遺伝子が、上記Δ1-ピロリン-2-カルボン酸還元酵素を有することが分かった。しかし本遺伝子はT3LHypでは誘導されなかった。酵素学的性質を見ると、4-ヒドロキシプロリンの異性体であるシス-4-ヒドロキシ-L-プロリンの代謝に関わっている可能性が示唆された。1D-HypDHの触媒メカニズムの解明:各サブユニットと個別に発現精製した。その結果、LhpB遺伝子が触媒サブユニットβをコードしていること、四次構造形成により活性部位の構造が変化すること、などの知見を得た。学術論文1報を発表した(Watanabe et al.,J. Biotechnol. 2015, 199, 9-16)。2Pyr4H2C脱アミノ化酵素の新たな触媒メカニズムの解明:活性残基リシンに続く活性部位の候補として、193番目と255番目のアスパラギン酸に着目した。変異体の解析から、この2箇所が活性に重要であるだけでなく立体構造維持にも寄与している可能性が示唆された。33-ヒドロキシプロリン(T3LHyp)代謝経路の解明:バイオインフォマティック解析の結果、前年度に明らかにした細菌の代謝酵素のホモログが超好熱古細菌Thermococcus litoralisにも存在することが分かった。2番目の酵素であるΔ1-ピロリン-2-カルボン酸還元酵素は、同じタンパク質ファミリーに属するものの細菌と古細菌で大きく性質が異なっていた。学術論文1報を発表した(Watanabe et al.,FEBS Open Bio 2014, 4, 617-626)。4Bifunctional proline racemase/hydroxyproline epimeraseの発見:プロリンラセマーゼとヒドロキシプロリン異性化酵素は、同じタンパク質ファミリーに属するが基質特異性は極めて厳格である。一方、3の研究の過程で超好熱古細菌T. litoralis由来機能未知遺伝子OCC_00372が、プロリンとヒドロキシプロリン両方に作用する酵素であることを初めて見出した。学術論文1報を発表した(Watanabe et al., PLoS One10(3), e0120349)。4-ヒドロキシプロリンは主にコラーゲンに含まれる非標準アミノ酸である。緑膿菌や窒素固定細菌は、他の細菌にはないヒドロキシプロリン資化能を有している。本研究では、このユニークな性質を担保する代謝酵素について、主に以下の3項目について分子生物学的、生化学的解析を行った。1D-ヒドロキシプロリン脱水素酵素(D-HypDH)の触媒メカニズムの解明:大腸菌による組み換え酵素発現・精製系の確立を行った後、ヒドロキシプロリンとプロリンの基質認識に関わるアミノ酸残基を同定した。また、各サブユニットの個別発現によりβが触媒サブユニットととして機能すること、フラビン補因子の結合における各サブユニットの果たす役割について重要な知見を得た。2Pyr4H2C脱アミノ化酵素の触媒メカニズムの解明:部位特異的変異体の解析から、活性残基リシンと、2つの重要なアスパラギン酸残基を同定した。NaBH4による修飾と質量分析により、リシン残基におけるシッフ塩基中間体の存在が証明された。3細菌の3-ヒドロキシプロリン代謝経路の解明:

窒素固定細菌が3-ヒドロキシプロリンも資化できるという予想外の事実が分かり、バイオインフォマテックス解析により代謝遺伝子クラスターを見出した。組み換え酵素による生化学的解析の結果、3-ヒドロキシプロリンは2つの酵素により最終的にL-プロリンに分解されることを明らかにした。4機能道遺伝子のアノテーション:ヒドロキシプロリン代謝遺伝子クラスターには、一見して必要性が認められない2つの遺伝子が含まれている。このうちひとつは上記3-ヒドロキシプロリン関連酵素であることが分かった。さらに、もう一つのアコニターゼ様遺伝子について基質と反応様式を発見した(次年度以降の新規科研費で継続研究)。細菌のL-ヒドロキシプロリン代謝酵素の生化学的解析を行った。D-ヒドロキシプロリン脱水素酵素のα、β、γのサブユニットのうち、βが触媒サブユニットとして機能し、他のサブユニットは構造維持と活性向上に働いていると考えられた。また、FMNには少なくともαとβの両サブユニットが必要だった。Pyr4H2C脱アミノ化酵素のLys164は、水素化ホウ素ナトリウム存在下でシッフ塩基中間体を形成することが分かった。T4LHyp資化能を持つ細菌の中には別のL-ヒドロキシプロリンも分解できるものがおり、その代謝に関わるT3LHyp脱水酵素とΔ1-ピロリン-2-カルボン酸還元酵素の同定にも成功した。学術論文6報、学会発表7件など順調な成果を上げることができた。前年度に推進方策として挙げた他大学の研究者とのD-HypDHの産業応用についても、学術論文公表に至るなど形ある成果を上げることができた。生化学研究は順調に進んでおり、支障となる問題はない。最終年度に向けて研究完遂を目指す。当初計画した項目が順調に進んでいるだけでなく、予期せぬ成果を上げることもできた。学術論文や学会等での発表、特許出願も行えたことから進捗度合・達成度ともに計画以上であると思慮する。現時点で研究遂行の障害となる案件や課題は見当たらない。来年度は、D-ヒドロキシプロリン脱水素酵素で一部共同研究を開始した他大学の研究者との連携を強めていきたい。
ルテニウム系銅酸化物磁性超伝導体単結晶を用いた超伝導と磁気秩序共存問題の解明

本研究の目的は磁性と超伝導が共存し結晶構造内部に超伝導層(S)/(反)強磁性層(F)/超伝導層(S)が原子層のオーダで積層した接合(SFS接合)を含有する新奇固有ジョセフソン接合として期待されるルテニウム系銅酸化物高温超伝導体(組成式:RuSr2GdCu2O8,RuGd-1212)の「単結晶」を申請者が独自に開発してきた「部分溶融法」により合成すること,更に,当該単結晶試料に適切なポストアニールを加えることで超伝導と強磁性の共存を実験的に確かめることである.今年度は部分溶融法の合成条件の最適化に取り組み,結晶サイズの大型化に先ずは取り組んだ.その結果,一辺150ミクロンサイズの立方体形状の単結晶を安定して得ること成功した.しかし得られた試料の伝導は室温で金属的なものの低温で局在化し,超伝導は示さなかった.この原因を解明するため,単結晶エックス線回折による構造精密化を実施した.その結果,結晶を形成する(反)強磁性層を形成する絶縁層を担うSrサイトを磁性元素であるGdが部分置換していることが明らかとなった.ルテニウム系銅酸化物高温超伝導体は結晶粒が大きくなると超伝導性が消失する傾向がある.そのため,この系の超伝導は外因的なもので本質的でない,と考える物性研究者も多い.本研究では,非超伝導単結晶試料の構造精密化により超伝導の消失が陽イオンの相互置換に起因する可能性があることを実験的に示唆する結果を得ることに成功した.更に部分溶融法における合成条件を検討した.その結果,合成温度の低下により超伝導を示すルテニウム系銅酸化物単結晶の合成に成功した.試料の超伝導性は再現性があり,次年度以降,超伝導と強磁性の共存に関して更に詳細に研究を進めていく予定である.当初想定したRuGd-1212系に関しては単結晶エックス線回折による構造精密化の結果,超伝導の消失がSrサイトへの磁性Gdの部分置換であることを明らかとした.更に合成条件を検討することで超伝導を示す試料が安定して合成できる様になってきた.これらの試料を構造解析,磁化測定を進めることで,この系の超伝導性と磁性に関して,単結晶試料を用いて評価できる目処が一定程度得られた.また,希土類イオンをEuとしたRuEu-1212や希土類層が2層のRuGd-1222といった類型化合物の単結晶の合成に成功した.そのため,元素,構造による変化が超伝導性,磁性に与える影響を系統的に評価するところまで実験を進められる可能性が出てきた.前述のRuEu-1212,RuGd-1222の単結晶はこれまで報告がなく,本研究で初めて合成に成功した.競合する研究グループもなく,独自手法により合成した単結晶というアドバンテージを持って今後研究を進める.現在,最も大きな単結晶粒が得られ,かつ超伝導の強いRuGd-1212に注目して研究を進めていくのは変わらない.超伝導を示す単結晶を再現性良く得る手段の確立に成功した.そこで先ずは非超伝導と超伝導の単結晶間の差異を単結晶エックス線回折による構造精密化で更にはっきりと区別する.併せて高圧酸素処理を施すことで,多結晶体において転移温度の上昇が報告されているので,この点に関して確認する.また,RuEu-1212系,RuGd-1222系に関してはRuGd-1212に比べまだまだ単結晶の大きさが小さいので合成条件の改善に引き続き取り組む.本研究の目的は磁性と超伝導が共存し結晶構造内部に超伝導層(S)/(反)強磁性層(F)/超伝導層(S)が原子層のオーダで積層した接合(SFS接合)を含有する新奇固有ジョセフソン接合として期待されるルテニウム系銅酸化物高温超伝導体(組成式:RuSr2GdCu2O8,RuGd-1212)の「単結晶」を申請者が独自に開発してきた「部分溶融法」により合成すること,更に,当該単結晶試料に適切なポストアニールを加えることで超伝導と強磁性の共存を実験的に確かめることである.今年度は部分溶融法の合成条件の最適化に取り組み,結晶サイズの大型化に先ずは取り組んだ.その結果,一辺150ミクロンサイズの立方体形状の単結晶を安定して得ること成功した.しかし得られた試料の伝導は室温で金属的なものの低温で局在化し,超伝導は示さなかった.この原因を解明するため,単結晶エックス線回折による構造精密化を実施した.その結果,結晶を形成する(反)強磁性層を形成する絶縁層を担うSrサイトを磁性元素であるGdが部分置換していることが明らかとなった.ルテニウム系銅酸化物高温超伝導体は結晶粒が大きくなると超伝導性が消失する傾向がある.そのため,この系の超伝導は外因的なもので本質的でない,と考える物性研究者も多い.本研究では,非超伝導単結晶試料の構造精密化により超伝導の消失が陽イオンの相互置換に起因する可能性があることを実験的に示唆する結果を得ることに成功した.更に部分溶融法における合成条件を検討した.

その結果,合成温度の低下により超伝導を示すルテニウム系銅酸化物単結晶の合成に成功した.試料の超伝導性は再現性があり,次年度以降,超伝導と強磁性の共存に関して更に詳細に研究を進めていく予定である.当初想定したRuGd-1212系に関しては単結晶エックス線回折による構造精密化の結果,超伝導の消失がSrサイトへの磁性Gdの部分置換であることを明らかとした.更に合成条件を検討することで超伝導を示す試料が安定して合成できる様になってきた.これらの試料を構造解析,磁化測定を進めることで,この系の超伝導性と磁性に関して,単結晶試料を用いて評価できる目処が一定程度得られた.また,希土類イオンをEuとしたRuEu-1212や希土類層が2層のRuGd-1222といった類型化合物の単結晶の合成に成功した.そのため,元素,構造による変化が超伝導性,磁性に与える影響を系統的に評価するところまで実験を進められる可能性が出てきた.前述のRuEu-1212,RuGd-1222の単結晶はこれまで報告がなく,本研究で初めて合成に成功した.競合する研究グループもなく,独自手法により合成した単結晶というアドバンテージを持って今後研究を進める.現在,最も大きな単結晶粒が得られ,かつ超伝導の強いRuGd-1212に注目して研究を進めていくのは変わらない.超伝導を示す単結晶を再現性良く得る手段の確立に成功した.そこで先ずは非超伝導と超伝導の単結晶間の差異を単結晶エックス線回折による構造精密化で更にはっきりと区別する.併せて高圧酸素処理を施すことで,多結晶体において転移温度の上昇が報告されているので,この点に関して確認する.また,RuEu-1212系,RuGd-1222系に関してはRuGd-1212に比べまだまだ単結晶の大きさが小さいので合成条件の改善に引き続き取り組む.フローメータ内蔵ガス混合装置を自作配管で代替し,安価にした.また,測定装置などを問屋を介して安価に購入することで若干の余剰が生じた.液体ヘリウムの価格が2019年1月以降,上昇するという連絡があり,次年度以降の予算との兼ね合いから,研究計画を安定して進めるため10%弱繰り越すこととした.試料合成,測定時の冷却用寒剤等,研究の推進に充当する.
21世紀の科学教育における新しい評価規準の構築と、評価を生かす理科授業の創造

国内外の評価に関ずる知見を調査研究しながら、21世紀の科学教育に求められる資質や能力を分析した。そして、それを測定する観点について検討を重ね、従来の4観点の評価規準とは異なる具体的な指標を考案した。またそれらを元に、具体的な理科授業をデザインし、その有効性を検証した。その結果、生徒の能力を引き出す評価を目指す上で、実用的で有効である可能性が明らかになった国内外の評価に関ずる知見を調査研究しながら、21世紀の科学教育に求められる資質や能力を分析した。その結果、生徒の能力を引き出す評価を目指す上で、実用的で有効である可能性が明らかになった科研費の交付内定通知後、活動拠点の設置や研究協力者6名の選定(小学校、中学校教諭各2名、及び教育センター研究指導主事・教育委員会主事)など準備期間を経て、本年度9月から国立教育政策研究所(東京)にWG(ワーキング・グループ)を設置し、研究を開始した。研究活動は、ほぼ申請書に記載された内容にしたがって進められている。【WG】:評価規準に関する基礎的研究(I)9月、11月、2月の3回研究分担者と研究協力者の合同WGを実施第1回WG:評価規準に関する過去の知見、及び所属校での問題点を集積し、日本の評価規準の問題点を抽出した。第2回WG:日本の科学教育に求められる資質・コンペテンシーについて、2グループに分かれKJ法とブレインストーミングを使って、情報の整理を行った。また、国内調査、国外調査の内容を検討した。第3回WG:国内調査の報告を行い(後述)、及びアメリカ、フランス、フィンランド調査の概要について検討した。また、次年度の活動計画の確認を行った。【国内調査】:国内の教育評価の構造と学習指導に関する調査研究・平成18年12月、研究協力者1名が長崎大学教育学部附属中学校を訪問し、評価に関する調査を実施した。・平成19年1月、研究分担者、研究協力者計3名が京都市立堀川高校を訪問し、探究科におけるSSH(スーパー・サイエンス・ハイスクール)の評価のあり方について、聞き取り調査と授業見学を行った。・平成19年2月、研究分担者、研究協力者計2名が群馬県立尾瀬高校を訪問し、総合高校での資質に関する評価のあり方について、聞き取り調査と授業見学を行った。【国際調査】:諸外国の教育評価の構造と学習指導に関する調査研究(I)・平成19年1月、研究代表者・分担者計2名がフランス教育研究所下部組織INRPを訪問し、フランスバカロレアテストにおける、理科実験のパフォーマンス評価について聞き取り調査を実施し、評価シートなどを収集した。また、エッフェル高校にて物理と地球生命科学の授業参観を行った。・平成19年2月、研究分担者3名がカリフォルニア大学バークレー校ローレンスホールを訪問し、評価の観点と教育方法を調査した。・平成19年3月、研究代表者1名がユバスキュラ大学を訪問し、評価の観点と教育方法を調査した。【WG】:昨年同様東京地区に、小学校、中学校教諭、及び教育委員会指導主事と合同での研究会(ワーキンググループ)を組織し、以下の研究を遂行した。研究会は、国内調査時での会合を含めると、5月、8月、10月、12月、1月、2月の延べ6回に及んだ。1.評価規準に関する基礎的研究研究分担者と研究協力者の合同WGを実施し、以下のことについて研究を進めた。(1)過去の知見を集約し、日本の評価の構造と系統性、学力について分析した。(2)日本の教育評価の問題点について、国内の授業実践例を集積し、長所と短所を抽出した。(3)評価の対象となる21世紀に求められる科学教育における「学力」について、PISA等の国内外の知見を分析し、定義を行った。(4)科学教育における新しい評価規準と評価の観点を設計した。2.1.平成20年1月、設計した評価の観点に基づき、研究協力者が授業を実施し分析した。【国内調査】:国内の教育評価の構造と学習指導に関する調査研究・平成19年8月、研究分担者と研究協力者全員で日本科学教育学会に参加し、評価に関する研修と情報収集を行った。・平成19年12月、研究分担者3名、および研究協力者2名が岐阜県岐阜市立長良中学校、長良東中学校を訪問し、理科授業における評価に関する授業参観と調査を実施した。【国際調査】:諸外国の教育評価の構造と学習指導に関する調査研究(II)・平成20年2月、研究代表者・分担者計2名が、フィンランドのカイサニエミ小学校、フランス教育省教育を訪問し、理科実験の評価およびバカロレアテスト(BAC)のパフォーマンス評価について聞き取り調査を実施した。BACの資料を持ち帰った。3.前述(3)、及び(4)におけるWGの研究成果を整理し、本年8月の日本科学教育学会発表の準備を進めた。【WG】:昨年同様東京地区で5月、6月、9月、10月、11月に研究会(ワーキンググループ)を実施し、以下の研究を遂行した。1.評価規準に関する基礎的研究(1)新しい評価の観点を元にした教育実践を小学校と中学校で実践し、その有効性と問題点を検証した。(2)新しい評価の観点に基づく評価手法・ツールを開発し、その有効性を授業の中で検証した。2.国内及び諸外国の教育評価の構造と学習指導に関する調査研究(III)

【国内調査】平成20年6月、研究代表者、研究分担者3名、および研究協力者4名で、東京芸術大学美術学部を訪問し、教授・准教授4名に対して、芸術評価の観点と基準について聞き取り調査を実施した。【国際調査】平成20年12月、研究分担者3名は、台湾を訪問し、国立嘉義大学を中心に、評価の観点についての調査を行った。・平成21年1月、及び2月、研究代表者・分担者計2名が、それぞれフィンランドのヘルシンキ市近郊、オウル市の大学、教育機関を訪問し、通常の授業での評価や理科実験の評価およびパフォーマンス評価について聞き取り調査を実施した。・平成21年2月、研究代表者はシカゴで行われたAAASに参加し、バッファロー大学の教員と情報交換を行った。3.教育評価シンポジウムの企画と開催日本科学教育学会等において、自主課題研究を開催し、研究成果の報告と問題点の抽出を行った。4.最終報告書の作成これらの知見の一部をまとめた報告書を作成した。
高伝導性 金属錯体の金属-絶縁体転移機構の研究

最終年度までの研究で、研究課題に関連して以下の成果を得た。i)2バンド系に関する理論的な研究高伝導性金属錯体結晶を構成する金属錯体分子の電子構造を、2バンド系という立場から扱い、金属-絶縁体転移等を、理論面から研究した。(論文3)高圧下で超伝導転移を示すMe_4N[Ni(dmit)_2]の金属-絶縁体転移を、単結晶磁化率測定、電気抵抗測定により調べた。その結果、常圧下の基底状態が、スピンギャップが生成した状態であることを見出した。ちなみに、高圧下で超伝導性を示す有機導体は、常圧下では、反強磁性基底状態になることが常識とされており、本研究での成果は、それらに対する反証という点で重要な意味を持つ。(論文1)上記物質に関する、電気抵抗測定、光反射スペクトル測定、磁化率測定、ラマンスペクトル測定を行った。その結果、電子相関の影響で生じた4k_F電荷密度波の準粒子励起による遷移、および4k_F電荷密度波の位相振動によると考えられる遷移、を室温で観測することに成功した。また、x=0.14を境として、室温における光スペクトル、低温の電気抵抗温度依存性、低温の磁化率温度依存性が、変わることを見出した。(電気抵抗測定、光反射スペクトルに関しては論文5[印刷準備中]参照。その他は現在投稿準備中)最終年度までの研究で、研究課題に関連して以下の成果を得た。その他は現在投稿準備中)申請者の移動に伴って、実験室、実験設備の整備を新たに行った。そのため、当初の計画は縮小せざるをえなかった。以下今年度の主な成果について述べる。1.2バンド系に関する理論的研究高伝導性金属錯体結晶を構成する金属錯体分子のHOMO(最高占有軌道)とLUMO(最低非占有軌道)のエネルギー準位は近接しており、これらの伝導性結晶はいわゆる2バンド系であることがわかっている。しかしながら、これらの系に対するOnsite Coulomb反発の影響は以前の研究では明らかではなかった。そこで、本研究では単純化された2バンドハバ-ドモデルに基づきその影響を調べた。その結果、i)Onsite Coulomb反発の影響は電子密度により著しく異なる事、ii)Onsite Coulomb反発を考慮すると、高伝導性金属錯体結晶のHOMO-LUMO逆転はむしろ起こりやすくなる事、を明らかにした。これらの成果は現在投稿準備中である。この物質は常圧下で金属絶縁体転移をおこすが、高圧下で超伝導転移を示すことが知られている。本研究では、単結晶磁化測定から、常圧下、金属絶縁体転移温度以下で磁気的な転移を見出した。また、電気抵抗の温度依存性が結晶方位により大きく異なる事を明らかにした。3.その他研究発表に記したように、上記の研究に加えて、DCNQI塩の光学スペクトルに関する研究、α-EDT-TTF[Ni(dmit)_2]の超伝導特性に関する研究、κ-(BETS)_2GaCl_4の磁気抵抗に関する研究を行った。この系の塩のうちx=0のLi塩は、一次元導体であるのに対し、x=1のCu塩は三次元金属となることが既にわかっている。本研究ではx=0近傍の物性に特に着目し、電気抵抗および光反射スペクトルに関する詳細な実験を行った。これらの遷移、および電気抵抗の温度依存性をそれぞれのxに関して詳細に調べたところ、x0近傍の電気伝導度は、電荷密度波によるものであるということが判明した。これらの結果から、密度波の標準的なモデルが電子相関によって生じる金属-絶縁体転移を理解する上でも、有用であることが判明した。これらの結果は、現在投稿準備中である。またこれらの研究と平行して、二軌道型分子性伝導体の電子構造に関する研究、新規な分子性超伝導体(TMET-STF)_2BF_4に関する研究を行った。
アルコールによる神経・精神および行動傷害に関する疫学、臨床および実験研究

今回の研究は、アルコールによる神経、精神および行動障害について、疫学、臨床、および実験研究を行い、飲酒動機と飲酒行動の関係、断酒に寄与する因子、アルコールによる神経行動障害の特徴、断酒の動機づけなどを明らかにすることを目的とした。主な成果は以下の通りである。1)アルコール依存者を対象として、質問紙法によって断酒に寄与する因子の調査を行った。断酒が継続している群では、これが失敗している群に比べて、良好な家族関係、仕事の継続および断酒会への参加が断酒に役立つとする回答が多かった。2)高校生を対象とした質問紙調査を行い、飲酒動機と飲酒行動の関係を検討した。これより、高校生の飲酒動機が、逃避、社交、緊張解消、成人への憧れおよび娯楽の5つに整理された。問題飲酒行動の経験のある者では、逃避、社交および緊張解消のための飲酒が多く、これらの動機が問題飲酒行動に結びつくことが示された。3)アルコール依存者を対象に種々の神経生理学的検査を行った。アルコール依存者では、心電図R-R間隔変動の異常、末梢神経伝導速度および末梢神経伝導速度分布異常(伝導が速い神経線維の障害)が見出された。これより、アルコールによる末梢および自律神経障害が明らかとなった。今回の研究で得られた研究成果は、添付の研究成果報告書にまとめれたと共に、原著論文、口頭発表および出版物により発表された。1.本研究は、アルコールによる神経、精神および行動障害について疫学、臨床、および実験研究を行ない、以下の点を明らかにすることを目的とした。(1)一見異常がない「健康」な職域集団、地域住民および学生における飲酒動機、飲酒行動異常の頻度および両者の関係。(2)アルコール依存者の神経、精神および行動障害の特徴、予後およびその回復(断酒)に対して影響を及ぼす因子。(3)アルコール問題に対する地域、職場および学校での対策の現状、問題点および有効な対策(地域ネットワークを含む)。(4)アルコールによる神経障害の細胞メカニズム[神経軸索流、単一ニューロン酵素活性(酵素サイクリング法)、末梢神経伝導速度、誘発電位などによる動物実験]。2.本年度は以下の成績を得ることができた。(1)断酒会会員およびアルコール依存症入院患者を対象とした断酒に寄与する因子に関する質問紙調査により、家族の支持、自助グループなどが主要な因子であることが示された。(2)心電図R-R間隔変動の解析により、急性および慢性のアルコール摂取が自律神経機能の非顕性障害を起こすことを観察した。(3)男子医学部学生における飲酒行動ならびに飲酒動機の質問紙調査により、問題飲酒行動が、母親の飲酒への嫌悪、学生生活に対する不満、習慣飲酒と関連があることが示唆された。(4)その他、企業従業員、糖尿病患者などを対象に飲酒行動・動機、生活習慣、身体疾患・合併症などに関する質問紙調査を実施し、解析中である。3.次年度は、本年度にやり残した点を中心に、さらに研究を発展させる予定である。(1)アルコール依存症外来患者を対称とした断酒動機に関する質問紙調査により、社会的失敗および社会的体験による断酒は持続しないことが示唆された。(2)事務用品製造企業事務作業者を対称とした健康診断および質問紙調査により、アルコール性肝機能障害に対して1回アルコール摂取量が強く影響することが示唆された。

(3)現在、高校生、短大生などを対象に若年者の飲酒動機および問題飲酒に関する調査を行ない、解析中である。3.次年度は、本年度によりやり残した点を中心に研究を発展させ、さらに報告書をまとめる予定である。1.本研究は、アルコールによる神経、精神および行動障害について疫学、臨床、および実験研究を行ない、以下の点を明らかにすることを目的とした。(1)一見異常がない「健康」な職域集団、地域住民および学生における飲酒動機、飲酒行動異常の頻度および両者の関係。(2)アルコール依存者の神経、精神および行動障害の特徴、予後およびその回復(断酒)に対して影響を及ぼす因子。(3)アルコール問題に対する地域、職場および学校での対策の現状、問題点および有効な対策(地域ネットワークを含む)。(4)アルコールによる神経障害の細胞メカニズム[神経軸索流、単一ニューロン酵素活性(酵素サイクリング法)、末梢神経伝導速度、誘発電位などによる動物実験]。2.本年度は以下の成績を得ることができた。(1)アルコール依存症外来患者を対象とした断酒動機に関する質問紙調査により、社会的失敗および社会的体験による断酒は持続しないことが示唆された。(2)事務用品製造企業事務作業者を対象とした健康診断および質問紙調査により、アルコール性肝機能障害に対して1回アルコール摂取量が強く影響することが示唆された。(3)高校生、短大生などを対象に若年者の飲酒動機および問題飲酒に関する調査を行ない、問題飲酒に飲酒動機が影響することを明らかにした。3.現在データ解析を含め報告書の作成の作業を行っている。
WT1遺伝子異常の病態―腎障害・泌尿生殖器系奇形および腫瘍発生機構解明を目指して―

Wilms腫瘍関連遺伝子WT1の腎障害・泌尿生殖器器官形成異常およびWilms腫瘍発生への関与を明らかにするために、腎障害・泌尿生殖器奇形を有する症例およびWilms腫瘍においてWT1遺伝子の解析を行い以下の知見を得た。1.家族性Wilms腫瘍症例におけるWT1遺伝子変異家族性Wilms腫瘍の親子において、日本では初めてWT1の変異を同定した2.小児進行性腎障害症例におけるWT1遺伝子解析小児進行性腎障害症例(Drash症候群・Frasier症候群および腎障害単独症例)において、WT1のgermlineにおける変異を解析した。その結果Drash症候群,Frasier症候群でそれぞれ異なるWT1変異様式を認めた。また腎障害単独症例においてもWT1遺伝子の変異を同定した。これらWT1変異症例の臨床像は、その変異様式によって腎障害の経過、性分化異常の程度、Wilms腫瘍発生の点で異なっていた。(Takata, A.Kikuchi, H. et al.J Med Genet 2000)3.特異な腎組織所見を有するWT1変異Drash症候群患者の発見4.泌尿生殖器奇形にWilms腫瘍を伴う症例における新たなWT1変異様式の同定Wilms腫瘍関連遺伝子WT1の腎障害・泌尿生殖器器官形成異常およびWilms腫瘍発生への関与を明らかにするために、腎障害・泌尿生殖器奇形を有する症例およびWilms腫瘍においてWT1遺伝子の解析を行い以下の知見を得た。(Takata, A.Kikuchi, H. et al.J Med Genet 2000)3.特異な腎組織所見を有するWT1変異Drash症候群患者の発見4.泌尿生殖器奇形にWilms腫瘍を伴う症例における新たなWT1変異様式の同定Wilms腫瘍関連遺伝子WT1の腎障害・泌尿生殖器器官形成異常およびWilms腫瘍発生への関与を明らかするために,散発性Wilms腫瘍、Wilms腫瘍関連奇形症候群であるDrash症候群症例などについてWT1遺伝子の解析を行い以下の知見を得た。1.家族性Wilms腫瘍症例におけるWT1遺伝子変異家族性Wilms腫瘍症例におけるWT1遺伝子変異の報告は少なく、特に本邦ではこれまで確認された症例はなかった。今回の解析で、我々は日本では初めて家族性Wilms腫瘍の親子において、WT1の機能的に重要な部位の変異を同定した。このことは家族性Wilms腫瘍の発症に関してもWT1遺伝子異常が関与していることを明らかにしたものであり、また、WT1変異のpenetrationについて非常に重要な意義を持つものと考えられる。2.小児進行性腎障害症例におけるWT1遺伝子解析小児進行性腎障害症例(Drash症候群・Frasier症候群および腎障害単独症例)において、WT1のgermlineにおける変異を解析した。その結果Drash症候群ではWT1遺伝子の機能に重要な部位のmissense mutationが同定され、Frasier症候群においては、そのすべてでintron9 splicing donor siteのpointmutationが認められた。また腎障害単独症例においても、Drash症候群・Frasier症候群と同様なWT1遺伝子の変異を同定した。このことより小児の進行性腎障害症例においてWT1の解析を行うことは臨床経過を推定するのに有用であることが示された。(Takata,A.Kikuchi,H.et al.J Med Genet2000)Wilms腫瘍関連遺伝子WT1の腎障害・泌尿生殖器器官形成異常およびWilms腫瘍発生への関与を明らかにするために、腎障害・泌尿生殖器奇形を有する症例およびwilms腫瘍においてWT1遺伝子の解析を行い以下の知見を得た。1.特異な腎組織所見を有するWT1変異Drash症候群患者の発見2.泌尿生殖器奇形にwilms腫瘍を伴う症例における新たなWT1変異様式の同定
キラル超分子多孔体を用いる固相不斉合成

金属イオンと配位させるための第一官能基としてのカルボキシル基、ゲスト分子との水素結合形成に必要な第2官能基としての水酸基、さらにキラル空間を創出するための軸不斉なビナフチル基を有する光学活性ジカルボン酸(1)を合成し、これをCuイオンと配位させることによりキラル金属-有機配位多孔体(2)を合成することに成功した。また、その単結晶X線構造解析にも成功し、軸不斉を持ったビナフチル基が形成するキラル空孔に溶媒のMeOHが2分子包接されていることが判明した。さらに、このキラル金属一有機配位多孔体(2)を不斉反応場としての利用を検討した結果、エポキシシクロヘキサンに対するアニリン誘導体の付加反応が無溶媒条件下で不斉選択的に進行することを明らかにすることができた。たとえば、シクロヘキセンオキシド(3)とアニリンの1:1混合物にキラル固体触媒として10モル%の2を加えて室温で24時間反応させると、光学活性なアミノアルコール(4)が光学純度51%で得られた。このような、キラル金属-有機配位多孔体(2)を触媒的な固体不斉反応場として用いた反応例はこれまでほとんど類例がないものである。また、この触媒は反応生成物からろ過により簡単に分離回収でき再使用も可能であるので、無溶媒反応と併せて環境に負荷の少ないグリーン有機合成法としてきわめて有望である。今後、不斉収率のさらなる向上を目指して新しいキラル金属-有機配位多孔体を設計・開発すると共に、多種多様な触媒的不斉有機合成反応への応用やゲスト分子の高効率な光学分割などへの応用を展開して行く予定である金属イオンと配位させるための第一官能基としてのカルボキシル基、ゲスト分子との水素結合形成に必要な第2官能基としての水酸基、さらにキラル空間を創出するための軸不斉なビナフチル基を有する光学活性ジカルボン酸(1)を合成し、これをCuイオンと配位させることによりキラル金属-有機配位多孔体(2)を合成することに成功した。今後、不斉収率のさらなる向上を目指して新しいキラル金属-有機配位多孔体を設計・開発すると共に、多種多様な触媒的不斉有機合成反応への応用やゲスト分子の高効率な光学分割などへの応用を展開して行く予定である本年度は、ゲスト分子を取り除いても空孔を安定に維持できる骨格を持つキラル超分子多孔体を合成し、それを利用する不斉合成反応を行った。まず、金属イオンとの配位結合に不可欠なカルボキシル基、ゲストとの水素結合のための水酸基、さらに包接空間を仕切るためのフェニル基やナフチル基を持ち、さらに、分子にキラリティーを導入するためのビナフチル基を有する有機配位子を設計した。具体的には、5,5'-ジカルボキシ-1,1'-ビ-2-ナフトール(1)および6,6'-ジカルボキシ-1,1'-ビ-2-ナフトール(2)を合成し、得られたラセミ体をキラルカラムを用いて光学分割した。こうして得られた光学活性な1および2をジメチルアニリンの存在下、硝酸銅と反応させることにより、それぞれキラルな銅(II)錯体結晶(3および4)を得た。このようにして合成したキラルな銅(II)錯体結晶(3および4)を用いて、シクロヘキセンオキシドへのアニリンの不斉付加反応を検討した。銅(II)錯体結晶(4)を触媒に用いて無溶媒条件下、室温で反応を行うと、相当するアミノアルコールは生成するものも、光学純度は5%以下の結果となった。これに対して、銅(II)錯体結晶(3)を触媒に用いて同じ反応を行うと、光学純度38%の光学活性アミノアルコールが生成することが明らかとなった。光学活性な1,1'-ビナフチル-2,2'-ジヒドロキシ-5,5'-ジカルボン酸(1)を合成し、これを銅イオンと配位させることにより、新規なホモキラル金属-有機配位多孔体(2)を構築することに成功した。また、その単結晶X線結晶構造解析にも成功し、軸不斉を有するビナフチル基が形成するキラルな空洞に溶媒のMeOH分子が水素結合により取り込まれていることが判明した。その空洞の大きさは、およそ15Å×15Åのサイズであり、シクロヘキサン程度の大きさの分子を十分収容できることが分かった。

次に、このホモキラル金属-有機配位多孔体(2)を不斉反応場としての利用を検討した結果、エポキシシクロヘキサンに対するアニリン誘導体の付加反応が不斉選択的に進行することが判明した。たとえば、エポキシシクロヘキサンとアニリンを10モル%の2の存在下、無溶媒状態で室温で24時間反応させると、光学活性な付加生成物(3)が収率51%、光学純度51%eeで得られた。同様に、エポキシシクロペンタンとアニリンとの反応でも光学純度50%eeの付加生成物が得られた。このようなホモキラル金属-有機配位多孔体を触媒的な不斉反応場として用いた研究はこれまでほとんど類例がないものである。また、この触媒は反応生成物から単にろ過により分離・回収でき、再使用も可能であるので、無溶媒反応と併せて環境に負荷の少ないグリーンな有機合成法としてきわめて有望である。今後、不斉収率のさらなる向上を目指してあたらしいキラル配位子の開発と多種多様な不斉合成反応への応用展開を行う予定である。
東南アジアの熱帯山地林と低地熱帯雨林樹木の高温・乾燥耐性の解明

東南アジアの低地熱帯雨林や山地林では、気候変動による強い干ばつの発生や高温化が予測されている。しかし、これらの気候変動に対する樹木の応答については未知な点が多い。熱帯雨林樹木の乾燥に対する応答を明らかにするため、代表的な林冠構成樹種であるリュウノウジュの成木の周囲に直径30mの傘を作り、降雨を遮断することで、人工的に土壌を乾燥させ、葉の生理生態的応答を調べた。リュウノウジュの葉は土壌の乾燥に素早く反応し、乾燥から2週間以内に葉の浸透圧を大きく下げ、より強い力で土壌から水を吸い続け光合成を維持した。しかし、乾燥環境でも光合成を行うために気孔を開き、水を消費し続ける特性は、さらに強い乾燥が長期間続けば限界を迎え枯死する危険を伴うと考えられた。また、熱帯雨林で重要な非木材林産物である沈香3種の苗木に対して、高温や乾燥への応答を調べたところ種間で耐乾性などに大きな違いがあり、エンリッチメント植栽を行う際の植栽適地の選定に役立つ結果であると考えられた。熱帯山地林では高温化による樹木への影響が予測されているが、高温に対する優占樹種の稚樹の応答特性は不明であった。半島マレーシアの熱帯山地林の4種を対象に、高地から低地への稚樹の移動実験を行い、光合成や成長の変化を調べた。4種とも成長は高地に比べ低地で低下した。光合成速度は4樹種とも標高による差がなかったが、光合成最適温度は低地で高く高温順化がみられた。一方、葉の呼吸速度は測定温度に従って指数関数的に増加し、低地では呼吸消費量が約2倍高くなると推測された。以上から低地に移動した苗の成長量の低下は、呼吸速度の増加による炭素収支の悪化が一因と考えられた。この研究の成果は、将来干ばつが頻発した際の熱帯雨林の樹木の応答や、山地林樹種の高温順化能力の定量的評価につながり将来の森林動態の予測に貢献できると考えられた。気候変動による長期間の気温上昇や乾燥が、東南アジア熱帯雨林地域の林冠構成樹種の稚樹に与える影響を評価するため、都市化によるヒートアイランド現象を強く受け、高温・乾燥化が進んでいるシンガポールの熱帯雨林で稚樹の応答を調べた。シンガポール市内で150年以上に渡り、小面積で孤立している低地熱帯雨林であるブキティマ自然保護区に3カ所の調査区を設定した。調査区内で主要林冠構成樹種であるフタバガキ科樹木の稚樹の生存率、成長速度、定着環境(光強度、土壌水分含有量、土性)に加え、種間雑種の割合を調べた。谷部に出現するShorea leprosulaの稚樹は、保水能力の高い粘土質土壌で枯死率が低く抑えられる傾向が見られたことから、乾燥ストレスに弱いと考えられた。この種は調査対象とした森林全域で個体数が激減し、現在80個体程度しか胸高直径が30cmを超える成木がなく、干ばつ頻度が増えるとこの森林から消滅する危険性があると考えられた。一方、乾燥した尾根部に多いShorea curtisiiの個体数は最も多く、乾燥ストレスに強いと考えられた。また大面積で保全されている熱帯雨林では、フタバガキ科樹木の種間雑種は非常にまれであるが、この森林では、稚樹の雑種の割合が1740%と高かった。雑種の稚樹の生存率や成長速度は両親種(S. leprosulaとS. curtisii)とほとんど同じで、定着が進むと考えられた。また雑種は両親種より明るく乾燥した環境に定着しており、気候変動やヒートアイランド現象による森林内の乾燥化が進むと、雑種に適した環境が増え、定着がさらに進むことが予測された。これらの情報は、熱帯雨林を適切に保全するための重要な基礎情報としての活用が期待できる。ヒートアイランドの影響を受けている低地熱帯雨林の林冠樹種の定着環境などを明らかにし、論文の出版ができたため。また山地林樹種については、カウンターパートを通じて調査許可、調査地の設定、苗木の購入等の移植実験を開始できる状態になったため。気候変動による干ばつの強度や頻度の増加は、世界中の森林生態系で樹木の枯死、森林機能の劣化等を引き起こす要因になる。特に、年中多湿でこれまで歴史的にほとんど干ばつを経験してこなかった東南アジア熱帯雨林は、他の森林生態系よりも干ばつに対して脆弱である可能性が高い。しかし、樹高50mにもなる熱帯雨林の巨大高木へのアクセスは困難なため、土壌の乾燥ストレスに対する樹木の生理的な応答は不明なままであった。そこで、ボルネオ島の熱帯雨林に生育するリュウノウジュ(フタバガキ科)の成木の周囲に直径30mのビニール製の傘を作り、降雨を遮断することで、人工的に土壌を乾燥させ、樹木の葉の生理生態的応答を調べた。リュウノウジュの葉は土壌の乾燥に素早く反応し、乾燥から2週間以内に葉の浸透圧を大きく下げより強い力で乾いた土壌から水を吸い続けた。そのため、土壌の乾燥が進んでも午前中は平常時と変わらない活発な光合成・蒸散活動を維持した。午後には気孔の開度が非乾燥処理個体に比べ半分程度に低下するため、光合成や蒸散速度が制限されたが、気孔が完全に閉鎖することは無かった。土壌が乾燥した環境下でも、光合成を行うために気孔を開き、水を消費し続ける生理特性は、さらに強い乾燥が長期間続けは限界を迎え枯死する危険を伴うと考えられた。

実際、1997年にボルネオ島で発生したエルニーニョ現象に伴う100年に一度といわれる大干ばつでは、巨大高木でも枯死する個体が相次ぎ熱帯雨林樹木の乾燥耐性が低いことが示されている。この研究の成果は、将来干ばつが頻発した際の熱帯雨林の樹木の応答や森林動態の予測に貢献できる。熱帯林林冠木の乾燥応答を解明した論文を出版でき、乾燥や温度に対する応答実験も順調に行われているため。東南アジアの低地熱帯雨林や山地林では、気候変動による強い干ばつの発生や高温化が予測されている。しかし、これらの気候変動に対する樹木の応答については未知な点が多い。熱帯雨林樹木の乾燥に対する応答を明らかにするため、代表的な林冠構成樹種であるリュウノウジュの成木の周囲に直径30mの傘を作り、降雨を遮断することで、人工的に土壌を乾燥させ、葉の生理生態的応答を調べた。リュウノウジュの葉は土壌の乾燥に素早く反応し、乾燥から2週間以内に葉の浸透圧を大きく下げ、より強い力で土壌から水を吸い続け光合成を維持した。しかし、乾燥環境でも光合成を行うために気孔を開き、水を消費し続ける特性は、さらに強い乾燥が長期間続けば限界を迎え枯死する危険を伴うと考えられた。また、熱帯雨林で重要な非木材林産物である沈香3種の苗木に対して、高温や乾燥への応答を調べたところ種間で耐乾性などに大きな違いがあり、エンリッチメント植栽を行う際の植栽適地の選定に役立つ結果であると考えられた。熱帯山地林では高温化による樹木への影響が予測されているが、高温に対する優占樹種の稚樹の応答特性は不明であった。半島マレーシアの熱帯山地林の4種を対象に、高地から低地への稚樹の移動実験を行い、光合成や成長の変化を調べた。4種とも成長は高地に比べ低地で低下した。光合成速度は4樹種とも標高による差がなかったが、光合成最適温度は低地で高く高温順化がみられた。一方、葉の呼吸速度は測定温度に従って指数関数的に増加し、低地では呼吸消費量が約2倍高くなると推測された。以上から低地に移動した苗の成長量の低下は、呼吸速度の増加による炭素収支の悪化が一因と考えられた。この研究の成果は、将来干ばつが頻発した際の熱帯雨林の樹木の応答や、山地林樹種の高温順化能力の定量的評価につながり将来の森林動態の予測に貢献できると考えられた。今後、低地林樹種の乾燥実験の結果を解析し論文の作成を進める。山地林樹種の低地への移植実験を行い高温や乾燥環境への応答の解析を進める。H30年度が最終年度となるため論文や学会発表を通じて得られた成果の公表に努める。特に、熱帯山地林樹種の温度に対する葉の生理的な応答や成長反応について現地調査を行いデータを収集し成果のとりまとめを行う。また本プロジェクトでは、マレーシアプトラ大学、サラワク森林局、シンガポール公園庁、シンガポール南洋理工大学、高知大学との国際共同プロジェクトで、MOUなどを通じた協力関係を維持することに努める。マレーシアのカウンターパートの日程の都合がつかず現地調査を行えなかったため。現地カウンターパート機関と現地調査についての日程調整や移植した苗の生育状況の確認を行った結果、H29年度に予定していた現地調査をH30年度に先送りする必要が生じたため。昨年度できなかった現地調査の費用として使用する予定である。成果の一部をプレスリリースした。