hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
広空間布置の刺激呈示環境を用いた色及び輝度システムの相互作用に関する研究

今年度は装置の構成作業と実験1を行った。色システムの順応状態を組織的に変えるため、MPにより呈示される刺激の平均飽和度を様々に設定した。実験では色検出系の空間特性のダイナミックな変化を検討するため、空間的コントラスト感度曲線が等輝度正弦格子刺激の平均色度(飽和度)に依存してどのように変化するかを検討した。この刺激呈示システムの特性から広い布置の低空間周波数の格子刺激を中心にして測定を行うことができ、色飽和度の上昇と伴に感度曲線がローパスからバンドパスに変化し、かつピーク感度が高周波数側にシフトすることが、従来の研究より明確に確認できた。本研究は、一般の視覚研究に用いられる環境とは異なり、広い空間的布置で刺激が呈示できる環境を構成すること、またその実験環境を用いて色検出系と輝度検出系の相互作用に関する3つの実験を行うことを目的としており、3年度にわたる研究の2年度目にあたる。我々は視覚系全体の時空間的な情報処理過程には、輝度検出機構だけでなく色検出機構の特性が重要な影響を及ぼすことを見いだしてきた。しかしこれらの実験に用いた刺激呈示システムには、色検出系の機能を検討する際に明確な限界があった。つまり広い(大きい)空間布置の刺激を呈示できないことである。色は大局的次元・低周波数域でより機能するようであり、この実験下での検討は人間の色覚モデルを考える上で重要である。この環境はまた他の心理学の実験環境にも援用可能である。初年度は実験環境の整備と実験1(空間的コントラスト感度曲線に及ぼす色システムの順応レベルの効果)を行い、実験1では従来の研究より明確な変化傾向を確認できた。2年度目に当たる今年度は実験2を行った。この実験では、様々な色及び輝度順応下での輝度システムと色システムの相互作用を検討するために、色と輝度の複合格子を用いて検出閾を測定した。最近の研究から閾値レベルでは輝度と色のコントラストは検出に際し、促進的に働くことが報告されている。しかしこれらの研究は輝度及び色の順応レベルを一定に保っており、様々な順応レベルでこの促進効果の程度を検討した実験データはまだない。この実験では刺激の平均輝度と平均色度(飽和度)を組織的に変化させ、様々な明順応と色順応の状態を設定した。そして検出のための変調も輝度次元、色次元および両者の複合次元を設定する。促進効果は、輝度システムと色システムの順応レベルによって変化し、各システムの順応レベルが低いとき、他システムへの影響が大きい。また相互作用は順応刺激とテスト刺激の方位と空間周波数が同様の場合のみに起こる。本研究は、一般の認知心理学に用いられる環境とは異なり、広い空間的布置で刺激が呈示できる環境を構成すること、またその実験環境を用いて色検出系と輝度検出系の相互作用に関する3つの実験を行うことを目的としており、3年度にわたる研究の最終年度にあたる。我々は視覚系全体の時空間的な情報処理過程には、輝度検出機構だけでなく色検出機構の特性が重要な影響を及ぼすことを見いだしてきたが、これらの実験に用いた刺激呈示法には、色検出系の機能を検討する際に明確な限界があった。
ビタミンC大量投与の敗血症における救命効果と抗炎症作用の検証

(1)ODSラットにおけるビタミンC(VC)大量投与の末梢血核球(PBMC)の炎症性サイトカイン産生抑制作用の検証ODSラットにVC無添加飼料、最小要求量VC添加(200ppm)飼料あるいは大量VC添加(20,000ppm)飼料を8日間摂取させる3群を設けた。3群のラットの血液からPBMCを分離して培養し、培地へLPS添加(1μg/ml)して炎症性サイトカインであるTNF-αの倍地中の濃度上昇(TNF-α産生上昇)を経時的に測定した。VC無添加群およびVC200ppm添加群に比べて、大量VC添加飼料群では著明にTNF-α産生上昇が抑制された。この時、大量VC添加飼料群のPBMCではTNF-αmRNAレベルの上昇についても他の2群に比べて抑制されていた。このことは、ODSラット個体においてLPS投与時の血中TNF-α濃度の上昇を大量VC投与が抑制する機構の一つを示していると考えられた。(2)ODSラットから分離された末梢血核球(PBMC)におけるin vitroでのVC添加の炎症性サイトカイン産生抑制作用の検討VC無添加飼料を8日間与えたODSラットの血液からPBMCを分離して培養した。培地中に100、250あるいは500μMのVCを添加した後、LPS(1μg/ml)を添加した後の倍地中TNF-α濃度の上昇を追跡した。その結果、VC添加の濃度依存的にTNF-α濃度の上昇が抑制された。この結果は血中のVC濃度の上昇は、LPS投与時のPBMCのTNF-α産生を抑制することを示唆している。平成28年度はVC合成不能のODSラットを用いた実験のみを実施した。【実験1】LPS投与と同時に行う大量VC投与のラット生存率改善効果5週齢のODSラット(雄)を、最小必要量のVC添加(300 mg/kg)飼料で10日間飼育後に、LPS(15mg/kg body wt.)を腹腔内に注射する群(LPS群)と、LPS投与(15 mg/kg body wt.)の直前に大量VC(1,000 mg/kg body wt.)を静脈内投与する群(LPS+VC群)を設けて、LPS投与後48時間の生存率を経時的に比較した。この実験を3回の実験を繰り返した。合算したLPS投与群の生存率は38.9%であったが、大量VC投与はこの生存率を有意に改善した。【実験2】実験1と同様の2群を設けて、LPSの投与後、2時間、6時間および10時間でODSラットを屠殺して、各組織を採取した。現在も解析中であるが、今までに得られた結果は、大量VC投与はLPS投与による血中ALTとAST活性の上昇を抑制したことから、LPS投与による肝障害を改善したことが推定された。そして、肝臓切片のHE染色像を観察したところ、LPS群では萎縮した核を持つ壊死細胞が見られたが、LPS+VC群ではその領域の現象が観察された。現在までに、VC合成不能のODSラットでの大量VC投与のLPS誘発性敗血症救命効果を証明することができた(実験1)。さらに、LPS投与による肝臓障害を大量VC投与が抑制することを示唆するデータも得られた(実験2)。この実験1と同様の実験を、VC生合成可能なマウス(C57BL/6J系統)を用いて行うことが当初の研究計画であることから、この実施が遅れており、早急に実施を計画する。(1)LPS投与する群と、LPSと同時にVC大量投与(最小要求量の50、100倍量)する群を設け、炎症性障害に対する大量VCの静脈内投与の改善効果を検証する。・・・・VC生合成不能のODSラット(6週齢、雄)を用いて以下の実験を行った。VC無添加飼料を8日間与えて、血漿VC濃度を低レベルにした。8日目に3群に分け(各群18匹)、第一群にはLPS(15mg/kg body wt.)を腹腔内注射した。第二群ではLPS腹腔内投与(15mg/kg body wt.)と同時にVC(50mg/kg body wt.=ODSラットの1日最小要求量の50倍量)を尾静脈に静脈内注射した。第三群ではLPS腹腔内投与(15mg/kg body wt.)と同時にVC(100mg/kg body wt.=ODSラットの1日最小要求量の100倍量)を尾静脈に静脈内注射した。LPSを投与して2、6および10時間後に各群6匹ずつを解剖した。解剖の各時点の血中の炎症性サイトカイン濃度と組織障害マーカー(LDH、AST、ALT活性)のレベルを測定した。この結果、VC大量投与はたの2群に比べて明確に炎症応答を軽減し、肝臓や他の組織の障害を抑制した。(2)VC無添加飼料、最小要求量VC添加(200ppm)飼料および大量VC添加(20,000ppm)飼料を摂取させた群にLPS投与して、経口のVC大量摂取の敗血症改善効果を検証した。・・・VC生合成不能のODSラット(6週齢、雄)に、VC無添加飼料、最小要求量VC添加(200ppm)飼料あるいは大量VC添加(20,000ppm)飼料を摂取させる

3群(各群15匹)を8日間飼育後に、LPS(15mg/kg body wt.)を腹腔内注射した。その結果、大量のVC摂取は生存率を他の2群に比べて明確に改善した。ODSラット個体を用いた研究は順調に進んでいる。今後は、ODSラットから末梢血単核球を単離して用いる実験を計画していく。(1)ODSラットにおけるビタミンC(VC)大量投与の末梢血核球(PBMC)の炎症性サイトカイン産生抑制作用の検証ODSラットにVC無添加飼料、最小要求量VC添加(200ppm)飼料あるいは大量VC添加(20,000ppm)飼料を8日間摂取させる3群を設けた。3群のラットの血液からPBMCを分離して培養し、培地へLPS添加(1μg/ml)して炎症性サイトカインであるTNF-αの倍地中の濃度上昇(TNF-α産生上昇)を経時的に測定した。VC無添加群およびVC200ppm添加群に比べて、大量VC添加飼料群では著明にTNF-α産生上昇が抑制された。この時、大量VC添加飼料群のPBMCではTNF-αmRNAレベルの上昇についても他の2群に比べて抑制されていた。このことは、ODSラット個体においてLPS投与時の血中TNF-α濃度の上昇を大量VC投与が抑制する機構の一つを示していると考えられた。(2)ODSラットから分離された末梢血核球(PBMC)におけるin vitroでのVC添加の炎症性サイトカイン産生抑制作用の検討VC無添加飼料を8日間与えたODSラットの血液からPBMCを分離して培養した。培地中に100、250あるいは500μMのVCを添加した後、LPS(1μg/ml)を添加した後の倍地中TNF-α濃度の上昇を追跡した。その結果、VC添加の濃度依存的にTNF-α濃度の上昇が抑制された。この結果は血中のVC濃度の上昇は、LPS投与時のPBMCのTNF-α産生を抑制することを示唆している。平成28年度の研究成果から、大量VCの静脈内投与がLPS誘発性敗血症での救命作用を発揮することが示されたので、今後は大量VCの経口投与が同様に救命効果を発揮するかを検証する。効果が証明されれば、より日常的な摂取法である経口でのVC大量摂取も敗血症での救命効果を有することが証明できる。さらに、これに続いて、大量VCの救命作用の機構についても白血球等を用いた解析を進めていく。今後は、ODSラット個体で見られたVC大量投与の敗血症抑制効果の気候を探るために末梢血単核球(PBMC)をODSラットから分離して、VC摂取あるいは培地添加の抗炎症作用を検討する。具体的には、VC無添加飼料、最小要求量VC添加(200ppm)飼料および大量VC添加(20,000ppm)飼料を摂取させたODSラットの3群の血液からPBMCを分離して培養し、培地へのLPS添加による炎症性サイトカイン産生上昇に対するVC大量摂取の抑制作用を検討する。当初の実験計画に組み込まれた、ビタミンC(VC)生合成可能のC57BL/6Jマウスを用いたVC大量投与のLPS誘発性敗血症における救命効果の検証をする実験の実施が遅れたために、この実験に必要な研究費として、この助成金が生じています。ODSラットは自家繁殖しているために、実験動物代が大幅に節約できた結果、次年度使用額が生じた。この次年度使用額は、次年度に末梢血単核球を分離して用いる実験には多くの試薬が必要となるため、その購入に有効に利用できる。C57BL/6Jマウスを用いて、大量VCの敗血症での救命効果を検証する実験を行うために、以下の消耗品代として使用する。マウス代(40匹分)8万円、試薬代20万円
小都市における宗教活動についての実証的研究

本研究所は、小都市における宗教の活動状況を把握するために、総合的な観点からの宗教調査を行った。とくにこまで調査されることの少なかった九州地方の実態に焦点を当てた。その結果、次のような点が明きらかとなった。1.まず、こうした小都市における宗教状況についての研究実態であるが、一般に大都市及び農村部における同様の研究に比較してきわめてわずかであるということが明らかになった。小都市こそ、都市化現象や人々の生活の変化が明瞭に観察できるところであることを考えれば、こうした研究にはもっと力が注がれるべきである。2.従来の研究においては、関東や関西に本部を持つ教団に関するものが中心であったが、九州とくに北九州には多くの新宗教の本部があり、新宗教の活動は盛んであると言ってよい。とりわけ、都市部においてはさまざまな新宗教の布教活動を行っていることが分かった。3.神社を中心とした宗教活動としては、各種の祭の復活が注目される。祭の形態は、伝統的なものもあるが、地方で地方の各種団体との密接な提携のもとになされるものも目立ってきた。これは、新しい形での祭志向が顕著になってきたことをあらわしていると考えられる。4.最近に於ける情報化の急速な信仰の結果、大都市と小都市との間で、布教形態にあまり差が見られなくなってきている。一つには宗教団体側が平均化された布教方法をとっているということが挙げられ、もう一つには、宗教とくに新宗教の場合は、他の教団の布教方法をまねる度合いが多くなってきたことが考えられる。1.小都市における宗教状況についての研究実態であるが、一般に大都市及び農村部における同様の研究に比較してきわめてわずかであるということが明らかになった。とりわけ、都市部においてはさまざまな新宗教が布教活動を行っていることが分かった。祭の形態は、伝統的なものもあるが、他方で地方の各種団体との密接な提携のもとになされるものも目立ってきた。これは新しい形での祭志向が顕著になってきたことをあらわしていると考えられる。
粒子衝突による土壌クラスト崩壊特性の影響因子に関する実験的検討

本年度は,供試体条件1種類,入射角度4種類,入射速度を約515m/sの範囲で直径0.5mmのガラスビーズを衝突させる実験を実施した.高速度カメラとPIVレーザーにより入射粒子の軌跡と,供試体から土粒子が飛散する状況を16000fpsで撮影した.衝突痕をデジタルマイクロスコープを用いて分解能0.5285μmの3次元形状を計測し,衝突痕の体積,入射方向を長さ,長さの直角方向を幅として,3次元計測結果より長さ・幅・深さを求めてデータ整理を行った.これより以下の結果を得た.なお,長さを幅で除したものをL/W比としている.法線方向入射速度が大きくなるほど消費エネルギーは大きくなる傾向を示し,法線方向入射速度1m/sの消費エネルギーは約1μJであるが,10m/sでは約101μJとなった.法線方向入射速度が大きくなるほど速度比は約0.2まで低下し,法線方向入射速度が約8m/s以上ではほぼ一定となる傾向を示した.法線方向入射速度が大きくなるほど,衝突痕の体積(破壊された体積)は大きくなり,法線方向入射速度1m/sで約0.005mm^3であるが,10m/sでは約0.025mm^3となった.法線方向入射速度が大きくなるほど幅と深さは顕著に大きくなるが,長さの変化量は小さい.入射角度が大きくなるとL/W比は約4から1へ小さくなるが,30度でほぼ1となり,ほぼ円形となる.法線方向入射速度とL/W比の関係は,約6m/sでL/W比は1となりそれ以上の法線方向入射速度ではほとんど変化しない.以上より供試体条件は1種類であるが,入射角度と入射速度の変化は衝突痕の幅と深さに影響を与え,衝突痕の体積が変化する結果を得た.0.5mmのガラスビーズを供試体へ衝突させ,高速度カメラによる軌跡と飛散状況とともに,衝突痕の状況を数値化することができた.当初は,供試体破壊状況(衝突痕)の確認を外部機関の機材で実施予定であったが,大学所有の機材と科研費により購入した機材で対応できたたため,予定より多くの実験を行うことができた.なお,供試体の条件として強度を変更する予定であったが,シャーレなど容器に入った状態の供試体強度評価方法についてさらに検討する必要があるものと判断し,本年度の実験では複数の供試体条件で実施していない.供試体の強度評価方法を定め,この結果を用いて供試体条件を変更し衝突実験を実施する.また,供試体作成方法について検討し,供試体による差異が小さくなるよう改善する.飛散状況と衝突痕の形状・体積との対応について検討する.本年度は,供試体条件1種類,入射角度4種類,入射速度を約515m/sの範囲で直径0.5mmのガラスビーズを衝突させる実験を実施した.高速度カメラとPIVレーザーにより入射粒子の軌跡と,供試体から土粒子が飛散する状況を16000fpsで撮影した.衝突痕をデジタルマイクロスコープを用いて分解能0.5285μmの3次元形状を計測し,衝突痕の体積,入射方向を長さ,長さの直角方向を幅として,3次元計測結果より長さ・幅・深さを求めてデータ整理を行った.これより以下の結果を得た.なお,長さを幅で除したものをL/W比としている.法線方向入射速度が大きくなるほど消費エネルギーは大きくなる傾向を示し,法線方向入射速度1m/sの消費エネルギーは約1μJであるが,10m/sでは約101μJとなった.法線方向入射速度が大きくなるほど速度比は約0.2まで低下し,法線方向入射速度が約8m/s以上ではほぼ一定となる傾向を示した.法線方向入射速度が大きくなるほど,衝突痕の体積(破壊された体積)は大きくなり,法線方向入射速度1m/sで約0.005mm^3であるが,10m/sでは約0.025mm^3となった.法線方向入射速度が大きくなるほど幅と深さは顕著に大きくなるが,長さの変化量は小さい.入射角度が大きくなるとL/W比は約4から1へ小さくなるが,30度でほぼ1となり,ほぼ円形となる.法線方向入射速度とL/W比の関係は,約6m/sでL/W比は1となりそれ以上の法線方向入射速度ではほとんど変化しない.以上より供試体条件は1種類であるが,入射角度と入射速度の変化は衝突痕の幅と深さに影響を与え,衝突痕の体積が変化する結果を得た.0.5mmのガラスビーズを供試体へ衝突させ,高速度カメラによる軌跡と飛散状況とともに,衝突痕の状況を数値化することができた.当初は,供試体破壊状況(衝突痕)の確認を外部機関の機材で実施予定であったが,大学所有の機材と科研費により購入した機材で対応できたたため,予定より多くの実験を行うことができた.なお,供試体の条件として強度を変更する予定であったが,シャーレなど容器に入った状態の供試体強度評価方法についてさらに検討する必要があるものと判断し,本年度の実験では複数の供試体条件で実施していない.

供試体の強度評価方法を定め,この結果を用いて供試体条件を変更し衝突実験を実施する.また,供試体作成方法について検討し,供試体による差異が小さくなるよう改善する.飛散状況と衝突痕の形状・体積との対応について検討する.
HLA-A2拘束性腺癌特異的癌退縮抗原遺伝子のクローニング

先ず、肺および胃腺癌局所浸潤リンパ球をインターロイキン2存在下に長期培養することによりCTLを誘導し、そのHLA拘束性、癌特異性について解析を行った。その結果、A2陽性の肺癌3例、胃癌2例よりHLA A2拘束性に腺癌細胞を認識するCTL株が誘導された。同CTL株はA2陽性肺癌、胃癌のみならず、大腸、乳腺など各種臓器由来腺癌株に対して細胞傷害活性を示したが、その他組織系の癌細胞株および正常組織株に対する傷害性は認められなかった。さらに感受性を示したHLA A2陽性腺癌株由来のペプチド中、複数の分画がこれらCTLにより認識された。以上より、肺癌、胃癌局所におけるHLA拘束性、癌特異性CTL Precursorの存在が示唆されると共に、HLA A2拘束性CTLにより認識される腺癌特異的抗原ペプチドが複数存在する可能性が示唆された。今後は、感受性を示したHLA A2陽性腺癌細胞株からcDNAライブラリーを作製し、同cDNAライブラリーおよびHLA A2geneのCOS-7細胞へのdouble transfection,ならびに上記CTLとのIFN-γELISAによるスクリーニングを行なうことにより、癌抗原遺伝子のクローニングを予定している。
土壌生態系改変者による鉱物風化作用の解明

本研究ではまず、土壌動物による鉱物風化作用に関する研究の現状と課題を明らかにするため、既往の研究のレビューを行った。また、ナイジェリア産のシロアリ塚土壌の試料を用いて、対照土壌との鉱物組成の比較を行なった結果、土壌動物が鉱物風化に及ぼす影響は小さいため、野外調査でその影響を定量的に調査することが難しいことを確認した。他方、熱帯の強風下土壌におけるシロアリの営巣活動に起因する遊離酸化鉱物の移動・集積が土壌生成過程で無視できない影響を及ぼすことを示唆した。この他、インドネシアの火山灰土壌地帯において、土地利用や管理主方が土壌動物相の変遷と非晶質鉱物の含有量に変化をもたらすことを明らかにした。ミミズ、シロアリ、ヤスデなどの土壌生態系改変者は土壌物理環境を改変することで、他の生物への資源供給力に影響を及ぼしている。本研究は、土壌生成の本質である岩石・鉱物の風化への土壌動物の影響を対象としており、「生態系経変者としての無脊椎動物がどの鉱物種に対してどのような風化作用を示すか?」という問いに、基礎的回答を与えることを目的としている。初年度の研究内容として、とくに熱帯の強風化土壌で優占する土壌中の鉄酸化物に焦点を当て、シロアリの営巣活動による鉄酸化物の循環サイクルと形態変化を明らかにした。シロアリの影響による鉄酸化物の質的な変化は小さいが、土壌下層ー表層への鉄酸化物の移動が熱帯圏における土壌生成過程で無視できない影響をもつことを示唆した。ミミズ、シロアリ、ヤスデなどの土壌生態系改変者は土壌物理環境を改変することで、他の生物への資源供給に影響を及ぼしている。本研究は、土壌生成の本質である岩石・鉱物風化への土壌動物の影響を定量的に評価することを目的としており、「生態系改変者としての土壌無脊椎動物がどの鉱物種に対してどのような風化作用を示すのか?」という問いに、基礎的回答を与えることを目的としている。本研究では、まず土壌動物による鉱物風化作用に関する研究の現状と課題を明らかにするため、既往の研究のレビューを行った。他方、熱帯の強風下土壌に多く含まれる遊離酸化鉱物(鉄やアルミニウム)に焦点を当て、シロアリの営巣活動による遊離酸化鉱物の移動・集積が熱帯圏における土壌生成過程で無視できない影響をもつことを示唆した。しかし、遊離酸化鉱物の生成・分解に及ぼすシロアリの影響については詳細を明らかにできなかった。この他、インドネシアの火山灰土壌地帯における野外調査によって、土地利用の変化が土壌動物相の変遷をもたらし、非晶質アルミノケイ酸塩鉱物の含有量に変化を及ぼすことを明らかにした。しかし、この変化に土壌動物がどの程度関係しているかについては十分な知見を得ることはできなかった。実験室内におけるマイクロコズム試験はミミズで実施したが、鉱物種の入手・作製が思うように進まず、また、ミミズの飼育にも苦心し、思ったような進展が得られなかった。今後の課題としてフォローアップしていきたいと思う。日本国内における研究は当初の計画通り順調に進んでいるが、国外(インドネシア国)における研究は計画よりもやや遅れている。しかし、実施初年度でありながら、研究成果の一部を国際学会において二度発表する機会を得た。とくにWCSSは口頭発表であり、多くの聴衆に研究について聞いてもらうことができた。また、これら成果の一部を取りまとめて、すでに論文原稿1本を投稿(審査中)していることも達成度の客観的な指標となるだろう。土壌肥料このまま国内における研究を継続するとともに、国外における研究の活性化を図る。とくにマイクロコズム試験を強化して、フィールド調査で得られた知見を理論的に裏付けることを目指したいと思う。
生体内脂質クオリティ変化としての脂質ラジカル蛍光検出・構造解析

脂質過酸化物さらにその代謝産物は、タンパク質と複合体を形成し、炎症反応や血管新生など、様々な疾患の原因に密接に関与している。ここで、この一連の反応開始点は、「脂質ラジカル」である。そこで本研究では、疾患における脂質クオリティ変化として、脂質過酸化連鎖反応の中心であり、最もアクティブな分子・場のひとつである「脂質ラジカル」をターゲットとし、動物実験に最適なプローブを開発し、疾患における検出とその構造解析を行うことを本研究の目標とする。そのため、本年度は、下記の項目について研究を行った。1)in vivo評価に最適な蛍光プローブの評価・選択:前年度までに開発した蛍光プローブを動物実験できるよう大量合成した。2)疾患モデルでの脂質ラジカル蛍光検出:前年度までに開発したプローブを用いて、実際に肝炎症モデル動物に適用した。その結果、肝炎症マーカーALT等が上昇する前に、脂質ラジカルが生成していることが分かった。3)結合した脂質ラジカルの構造解析:また、本プローブを用いて、別途開発している構造解析技術を本疾患モデルに適用した。その結果、肝炎症モデル動物においても、実際に脂質ラジカルが生成していること、またその構造解析が可能であることを見出した。さらに、その構造は刺激の種類によっても異なることが分かった。以上、生体内で生成した脂質ラジカルを捉えることが可能なプローブを開発し、さらに疾患モデルにも応用できることが示された。29年度が最終年度であるため、記入しない。脂質は容易に酸化され脂質過酸化物を生じる。生成した脂質過酸化物質や代謝産物は、その後、蛋白質などを複合体を形成し炎症反応などを引き起こすことで、様々な疾患に関与することが報告された。そこで、我々はその代謝の基点である「脂質ラジカル」を標的とした検出技術開発を、さらに発展させ、動物実験に最適なプローブを開発し、新たな方法論を提案することを本研究の目的とした。そのため、本年度は、下記2点を研究項目とした。様々な蛍光団と検出部位を組合せ、in vivo検出に適したプローブを開発した。一方、本プローブをマウスに投与し、体内分布等を検討した。その結果、脳、肝臓、腎臓をはじめとする様々な臓器に本プローブが分布することがわかった。また投与後1520分程度で、分布量が最大となることがわかった。以上の結果より、本プローブは、様々な臓器での疾患モデルに適用できる可能性が示された。一方、本プローブの特徴のひとつである脂質ラジカルとの共有結合する点を利用し、動物モデルにおいて脂質ラジカルの構造解析ができる可能性が示唆された。2)疾患モデルでの脂質ラジカル蛍光検出上記実験結果をもとに、実際にin vivoで脂質ラジカルを検出できるか否か検討した。ニトロソアミン投与ゼブラフィッシュに本プローブを投与したところ、肝臓、および脳部位で蛍光強度が有意に上昇した。また阻害剤投与により蛍光の上昇は軽減された。以上の結果より、本プローブはゼブラフィッシュを用いたin vivoイメージングに成功すると共に、本モデルにおいて脂質ラジカルが生成していることが明らかとなった。本年度は、in vivo検出可能な蛍光プローブの探索と評価および実際に疾患モデルでの評価を行った。現時点で、提案した研究項目はほぼ順調に進んでおり、次年度以降、実際にいくつかの疾患モデルを用いて評価を進める予定である。前年度までに開発する脂質ラジカル検出・解析手法をもとに、以下の項目を重点的に進める。1)in vivo評価に最適な蛍光プローブの評価・選択:前年度までに、選択した蛍光プローブを動物実験できるよう大量合成する。2)疾患モデルでの脂質ラジカル蛍光検出:前年度までに最適化したプローブを用いて、引き続き病態モデルにて、脂質ラジカル生成の時間的、量的変動を解析する。また、肥満の有無により生成する脂質ラジカルの量的変動を明らかにする。3)結合した脂質ラジカルの構造解析:本研究の特徴のひとつは、脂質ラジカルと共有結合でき、結合した脂質ラジカルが未知物質である点である。

そこで、これまで開発してきた技術をさらに発展させ、実際に疾患モデルでの脂質ラジカルの検出が可能か否か検討する。疾患モデルとしては、上記項目で選択したモデルを用いる。以上、生体内での解析に適した蛍光質量分析マルチプローブを用いて、疾患に至る過程での最もアクティブな分子として脂質ラジカルを捉え、その時間的・量的・質的変動と疾患との関連を明確にすることで本研究を総括する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
強震下における上部構造物のP-Δ効果が基礎-地盤系の耐震安全性の分担に与える影響

平成17年度は、上部構造物のP-Δ効果を考慮した基礎-地盤-構造物系の耐震安全性の分担に関する研究を実施した。平成16年度までに、(1)構造物の地震応答に及ぼす周辺地盤の剥離・滑りの影響、(2)基礎-地盤-構造物系の非線形動的相互作用を考慮した応答スペクトル、(3)P-Δ効果を考慮した3自由度モデルの非線形応答解析に関する研究、を行ってきており、平成17年度は、これらの成果をもとに上部構造物のP-Δ効果を考慮した基礎-地盤-構造物系の動的相互作用モデルの構築を行い、橋脚と基礎の耐震安全性の配分について検討を行うことで橋脚と基礎との動的相互作用を考慮し、かつ両者間のエネルギーバランスを考慮した最適な設計法を見出すことを目的とした。しかしながら、この両者の組み合わせは広範なものが考えられ、あらゆる形式、寸法の橋脚と基礎の組み合わせに対して耐震安全性の分担を検討することは現実的ではないことから、典型的なものを選び出してモデル化を行った。その結果、変位応答スペクトルからP-Δ効果、基礎の影響および線形・非線形効果をある程度把握することが出来ることがわかった。さらに、P-Δ効果が応答に与える影響を整理するには至っていないが、入力地震動、上部構造物と基礎の構造特性の影響を受けることがわかった。平成16年度は、上部構造物のP-Δ効果を考慮した基礎-地-構造物系の動的相互作用モデルの構築を実施した。平成15年度までに、(1)構造物の地震応答に及ぼす周辺地盤の剥離・滑りの影響、(2)基礎-地盤-構造物系の非線形動的相互作用を考慮した応答スペクトル、(3)P-Δ効果を考慮した3自由度モデルの非線形応答解析に関する研究、を行ってきており、.平成16年度は、これらの成果をもとに上部構造物のP-Δ効果を考慮した基礎-地盤-構造物系の動的相互作用モデルの構築を行うことを目的とした。ここで言う基礎とは、ケーソン基礎で根入れと、基礎と周辺地盤の滑り及び剥離の影響を考慮したものである。具体的なモデル化の方法は、(1)非線形特性の機構がよく理解できるMechanicalモデルによって基礎の非線形動的復元力特性を評価した。その際、土は引張りに耐えないものとし、さらにモール・クーロンの破壊規準に従うものと仮定した非線形スプリングを持つWinklerモデルの考え方を採用した。(2)上記の非線形動的復元力特性をもとに、基礎と周辺地盤の剥離・滑りを考慮したモデルとし、上部1自由度(回転)と基礎2自由度(並進及び回転)の埋設基礎を有する合計3自由度系とし、上部構造物については大変形及びP-Δ効果を考慮した。その結果、P-Δ効果を考慮するか否かによって、さらに地盤ばねの設定によって変位応答は異なり、地盤-基礎系並びにP-Δ効果を考慮した解析から、基礎-地盤-構造物系のバランスの取れた設計のための指針を探ることが必要となることがわかった。
国際研究集会「離散可積分系理論の新展開(仮題)」に関する企画調査

離散可積分系研究の現状に関して,以下の新しい展開があることがわかった.(1)離散パンルベ方程式系が生物・疫学の数理モデルに応用され始めている.(2)多成分シュレディンガー方程式系の離散化が成功し,そのソリトン解や超離散化についての研究が進展している.(3)QRT写像など離散可積分写像の楕円曲線等を用いた幾何学的な意味づけがなされ始めた.(4)パデ近似などの数値計算アルゴリズムと離散可積分系対応が明確になってきた.(5)逆超離散化の手法がほぼ確立された.(6)有限体上のτ函数の研究が進展した.(7)幾何クリスタルが組合せ論的R行列との対応の観点から研究されてきた.以上の新展開を考慮して,2006年秋に東京(東京大学・大学院数理科学研究科)において国際研究集会を開くことを決定した.国内からは,太田泰広(神戸大),國場敦夫(東大),坂井秀隆(東大),高橋大輔(早稲田大),松木平淳太(龍谷大)を招待講演の候補者と決定した.また,国内からは数名の講演とポスターセッションとして十名程度の講演を募集することを決めた.離散可積分系研究の現状に関して,以下の新しい展開があることがわかった.(1)離散パンルベ方程式系が生物・疫学の数理モデルに応用され始めている.(2)多成分シュレディンガー方程式系の離散化が成功し,そのソリトン解や超離散化についての研究が進展している.(3)QRT写像など離散可積分写像の楕円曲線等を用いた幾何学的な意味づけがなされ始めた.(4)パデ近似などの数値計算アルゴリズムと離散可積分系対応が明確になってきた.(5)逆超離散化の手法がほぼ確立された.(6)有限体上のτ函数の研究が進展した.(7)幾何クリスタルが組合せ論的R行列との対応の観点から研究されてきた.以上の新展開を考慮して,2006年秋に東京(東京大学・大学院数理科学研究科)において国際研究集会を開くことを決定した.国内からは,太田泰広(神戸大),國場敦夫(東大),坂井秀隆(東大),高橋大輔(早稲田大),松木平淳太(龍谷大)を招待講演の候補者と決定した.また,国内からは数名の講演とポスターセッションとして十名程度の講演を募集することを決めた.
ソーシャルメディアを分析ソースとした議論遂行能力育成のための有用事例抽出手法

PBLなどの多くの学習活動において議論を行う機会が増加しており,その遂行能力育成の重要性が高まっている.PBLでの議論は,自らの調査結果を他のメンバと共有し,課題解決に向けて行うべき作業を検討するものであり,全体成果に影響を与える重要な存在である.本研究では,議論経験の少ない初学者に対して「議論を遂行するための引き出し」を自ら醸成するきっかけとなる事例を与える育成手法を開発する.そのために,話題の類似する議論から発言の参考になり得る事例抽出,発言の繋がりから議論構造抽出手法を開発する.これらの手法に基づいて,議論事例・手がかり示唆システムを開発し,議論遂行能力育成方法の新たな可能性を探る.PBLなどの多くの学習活動において議論を行う機会が増加しており,その遂行能力育成の重要性が高まっている.PBLでの議論は,自らの調査結果を他のメンバと共有し,課題解決に向けて行うべき作業を検討するものであり,全体成果に影響を与える重要な存在である.本研究では,議論経験の少ない初学者に対して「議論を遂行するための引き出し」を自ら醸成するきっかけとなる事例を与える育成手法を開発する.そのために,話題の類似する議論から発言の参考になり得る事例抽出,発言の繋がりから議論構造抽出手法を開発する.これらの手法に基づいて,議論事例・手がかり示唆システムを開発し,議論遂行能力育成方法の新たな可能性を探る.
秩序形成のロジックの総括研究

生命現象においては、ミクロレベルの要素の蓄積だけでは、マクロレベルの挙動を理解できない場合が多い。これが生命現象の総括的な理解を妨げる階層間のギャップである。本研究領域では動物の器官形成に着目し、細胞・組織の力学的パラメーターの測定と数理モデルを組み合わせた新たな方法論によって、ミクロからマクロへ階層を超えるロジックの構築を目指した。これを実現させるために総括班として、得意分野を異にする研究者が共同する研究環境(班会議、合宿、テクニカルセミナー)を実現した。代表の武田および連携研究者6名により以下のことが行われた。・領域会議:第1回全体領域会議を10月11日から13日に開催した。この会議では計画研究を構成する7つの研究室が実施中の研究を発表し、班の方向性と研究協力へ向けた討論が行われた。・TV会議システム、メイリングリスト:班員間の情報交換を促進するため、TV会議システムを導入し、またメイリングリストを設定した。・研究室間交流:班員間の技術交流を促進するため、技術取得のための研究室訪問に関わる旅費のうち領域の研究推進にとくに必要と認められるものついては総括班の支援が行われた。・数理モデル構築支援:各班員の数理モデル構築の際には総括班近藤が積極的に協力した。TV会議システムおよび研究室間交流制度を最大限利用できた。(連携研究者・近藤担当)・ホームページ(非公開):班員間の情報交換を目的とする非公開のページを開設して、班会議なのでの発表ファイルをアップした。(連携研究者・松本担当)・海外関連研究者の招聘:本年度は海外研究者1-2名を招へいし、セミナーなどを開催する予定であったが、招聘研究者の事情および震災の影響で中止となった(連携研究者・上野担当)。・テクノロジーセミナー:数理解析や新技術について23年度以降の計画を策定した。・海外への情報発信:ドイツと日本の発生生物学会の合同年回(ドレスデン、3月)に代表の武田が参加し、3枚の連続するポスターを用いて、班の目的、メンバー、活動状況について発表を行った。・ホームページ:各班員の研究計画、成果を紹介した一般公開用ホームページ(日・英)を開設した(連携研究者松本担当)。http://www.morphologic.jp/・共通試薬:班員が共通に使用することができる試薬を購入し、その情報をHP等で情報を共有した。研究代表の武田(領域代表)および連携研究者6名(計画研究代表)および13名の公募班員により以下のことが行われた。<共同研究体制の構築とその円滑な推進>1.領域会議:第2回領域会議を静岡県伊豆市で開催した(6月1921日)。ここで、各班員の研究進捗状況、他の班員から有益な情報を得て、共同研究のマッチングを行った(武田および連携研究者・小椋担当)。2.メイリングリスト:班員間の情報交換を促進するため、メイリングリスト(ML)を設定した(連携研究者・松本担当)。3.研究室間交流制度:班員間の技術交流を促進するため、技術取得のための研究室訪問を支援した(武田担当)。小椋研究室の研究員の基生研長期滞在など。4.数理モデル構築支援:班会議、個別の研究室交流を通して各班員の数理モデル構築を、近藤を中心に理論系の研究者が支援した(連携研究者・近藤担当)。<当該研究領域の活性化>1.海外関連研究者の招聘:2011年10月Dr.Davidson Lance(ピッツバーグ大学)、2011年12月Prof.Scott E. Fraser(カリフォルニア工科大学)を招聘して、研究情報の交換と技術指導を得た(連携研究者・上野担当)。2.テクノロジーセミナー:上記2名の外国人招聘者を含む合計7回のテクニカルセミナーを実施した(連携研究者・松野、澤担当)。<研究成果の発信>各班員の研究計画、成果を紹介した一般公開用ホームページを作成し公開した(http://www.morphologic.jp/)(連携研究者・松本担当)。領域代表の武田および連携研究者6名(計画研究代表)を中心として、平成24年度および繰り越した予算で平成25年に以下の活動を行った。平成24年は、6/17-19に班会議を開催し、遠山祐典氏(シンガポール大学テマセック生物科学研究所)と永井健治氏(大阪大学産業科学研究所)をゲストスピーカーとして、情報交換を行った。6/21-26Friday Harbor laboratories・Functional Morphology and Ecology of Marine Fishescourseに領域代表が出席し、「機能と形態」に関する講義とProf. Adam Summersとの共同研究の打合せを行った。8/28-30淡路夢舞台において夏合宿を開催し、研究室間の情報交換を行った。11月に、計画班大学院生の第6回メカノバイオロジー研究会参加に対し旅費補助を行った。1/22-23第23回CDBミーティング"Building multicellularsystems from Cellular Cross-Talk"を、新学術領域「動く細胞と場のクロストーク」(代表:宮田卓樹、名古屋大学大学院医学系研究科)と共催し、細胞と組織の運動と力学、秩序形成に関わる国内外研究者を招き、トークとポスターで掘り下げた議論を行った。また平成25年4月から11ヶ月間、清華大学講師Du Jing博士(メカノバイオロジーが専門)と研究情報交換と共同研究を実施した。9月にJohn Postlethwait博士(オレゴン大学神経科学研究所)と研究情報交換と技術指導を得た。またテクノロジーセミナーを上記外国人を含め4回実施した。

研究成果の発信として、各班員の研究計画、成果を紹介した一般公開用ホームページを作成し公開した。(http://www.morphologic.jp/)(連携研究者・松本担当)領域代表の武田および連携研究者6名(計画研究代表)を中心として、平成25年度および平成26年度に繰り越した予算で、以下の活動を行った。・平成25年度は、6/12-14に、ゲストスピーカーに森島圭祐氏(大阪大学工学研究科)を迎え、兵庫県淡路夢舞台にて班会議を開催し、8/26-27には同じ場所で夏合宿を行い、生物実験と数理モデル化についての密な討論と共同研究の打合せを行った。夏合宿は絞られた研究に関して時間制限無く議論する場であり、生物と理論系研究者との相互理解がさらに深まった。12/3-6に開催された第36回日本分子生物学会年会ではシンポジウムを企画し、Antonio Giraldez (Yale School Medicine)氏を招へいし、秩序形成のロジックに関する研究発表と情報交換を行った。また発表者3名に対しての旅費支援を行った。2014年1/19-22に香港科技大学で行われた6th Asia Oceania Zebrafish Meeting HKUST, Hong Kongに、代表の武田が出席し研究成果発表を行った。この他、4回のテクニカルセミナーと、研究室間交流のための旅費支援を実施した。・平成26年12/2-4に、シンガポール・メカノバイオロジー研究所と共催で行われたシンポジウム「Mechanobiology of Development and Multicellular Dynamics」において、計画研究代表2名が研究発表を行ったほか、参加する公募班員と学生計7名に対して旅費支援を実施した。このシンポジウムでは、組織、細胞が発生する力と組織変形の相関、力の実測に関して、最先端の技術と研究手法について密な討論が行われ、領域内の研究がさらに活性化された。以上のように総括班として、領域内の共同研究の活性化、新技術の導入、成果発表を積極的に支援した。総括班は、班員間の積極的な研究交流を促進し、領域全体の研究を発展させることを目的に活動を行った。具体的に以下のことを実施した。<共同研究体制の構築とその円滑な推進>・領域会議をH26年6月18-19日(兵庫県淡路市)に開催した(一部の班員への旅費支援を含む)2研究室間交流制度を用いて班員間の技術交流を促進した。特に繰越期でのH27年度にかけて班員交流の支援を継続した。3夏合宿をH26年8月26-27(兵庫県淡路市)に実施し、数理モデルの導入を目指している実験研究グループと、それをサポートする理論系研究グループの相互理解・連携を促進した。生命現象においては、ミクロレベルの要素の蓄積だけでは、マクロレベルの挙動を理解できない場合が多い。これが生命現象の総括的な理解を妨げる階層間のギャップである。
プロゲステロンの妊娠維持機構についての免疫学的解析

プロゲステロン(P4)は妊娠の成立・維持に必須であり、P4受容体(PR)を介して作用する。子宮収縮抑制や免疫抑制などの多様な作用が知られているがその機序の詳細は未だ不明である。PRコシャペロンFKBP52欠損マウスは子宮内膜のP4応答能低下するもののP4投与により着床以後の妊娠過程を観察でき、P4に対する応答能が低下して十分なP4の作用を得るには大量のP4の付加が必要な状態、いわゆる、「P4抵抗性」の有用なin vivoモデルと考えられる。本研究ではこのマウスを用いて、妊娠に最も重要な因子とされるP4の妊娠成立・維持にどのような経路や物質を介して働いているかという点を明らかにすることを目的とした。卵巣摘出・P4投与した野生型マウス、FKBP52欠損マウス、PR欠損マウスから子宮を採取し、プロテオミクス解析を用いてFKBP52欠損子宮およびPR欠損子宮で低下しているgalectin-1(Gal1)という糖鎖結合蛋白を同定した(Hirota Y,et al.Endocrinology 2012)。In vivoの検討により、Gal1は妊娠子宮においてP4依存的に誘導される分子と考えられた。野生型マウスの妊娠子宮において、Gal1は着床部位の子宮内膜問質細胞(脱落膜細胞)に強く発現していた。ヒト子宮内膜間質細胞初代培養系でも、P4を用いたin vitroの脱落膜化によってGal1発現が増加した。またFKBP52欠損マウスではP4の投与量が少ない場合に妊娠中期の着床部位への白血球遊走および流産が増加したが、Gal1の補充によってこの表現型が救済できた。Gal1についての近年の報告では、T細胞のアポトーシス促進、IFNγやIL2などのThlサイトカイン分泌抑制、免疫寛容への関与が示されており、妊娠子宮においてもGal1がP4の炎症抑制作用や妊娠の維持機構の一端を担っている可能性が考えられた。
皮膚圧半側発汗の発生機序における発汗神経活動の役割

一側の皮膚圧迫によって同側の発汗が抑制される現象は高木らにより皮膚圧半側発汗として報告された.この現象のメカニズムについては神経性調節であるとする考え方が主流である.本研究では皮膚圧半側発汗の発生機序における発汗神経活動の役割を明らかにすることを目的とした.対象は2025歳の健康成人5人であり予め文書による承諾を得た.被験者を中立環境下においてベッド上に仰臥位とし,ホワイトノイズの流れるヘッドフォンとアイマスクを着用させて外的刺激から遮断した.膝窩部頚骨神経から微小神経電図法(マイクロニューログラフィ)により両下肢の皮膚交感神経活動および足底においてカプセル換気法による発汗量を測定し,側稔部に圧迫を加えて皮膚圧半側発汗反応惹起した際の交感神経活動の左右差を比較検討した.皮膚交感神経活動は概ね左右同期して発射したが,その積分波形の波高は同側で抑制あるいは対側で促進された.ことに,発汗波に対応する皮膚交感神経活動は発汗神経活動としてみなすことができるが,皮膚圧迫と同側のバースト活動の積分波高の相対的減少は著明であった.発汗神経活動の積分波高と発汗波の立ち上がり角度との間には正の相関関係が成立した.手首における正中神経への電気刺激によって誘発される反射性バーストの潜時は皮膚圧迫による影響を受けなかった.以上の結果から一側の皮膚圧迫によって同側の発汗神経活動の抑制と対側の発汗神経活動の促進の生ずることこが明らかとなった.本研究により皮膚圧半側発汗における発汗の左右差は発汗神経活動量に依存して発現することが示唆された.一側の皮膚圧迫によって同側の発汗が抑制される現象は高木らにより皮膚圧半側発汗として報告された.この現象のメカニズムについては神経性調節であるとする考え方が主流である.本研究では皮膚圧半側発汗の発生機序における発汗神経活動の役割を明らかにすることを目的とした.対象は2025歳の健康成人5人であり予め文書による承諾を得た.被験者を中立環境下においてベッド上に仰臥位とし,ホワイトノイズの流れるヘッドフォンとアイマスクを着用させて外的刺激から遮断した.膝窩部頚骨神経から微小神経電図法(マイクロニューログラフィ)により両下肢の皮膚交感神経活動および足底においてカプセル換気法による発汗量を測定し,側稔部に圧迫を加えて皮膚圧半側発汗反応惹起した際の交感神経活動の左右差を比較検討した.皮膚交感神経活動は概ね左右同期して発射したが,その積分波形の波高は同側で抑制あるいは対側で促進された.ことに,発汗波に対応する皮膚交感神経活動は発汗神経活動としてみなすことができるが,皮膚圧迫と同側のバースト活動の積分波高の相対的減少は著明であった.発汗神経活動の積分波高と発汗波の立ち上がり角度との間には正の相関関係が成立した.手首における正中神経への電気刺激によって誘発される反射性バーストの潜時は皮膚圧迫による影響を受けなかった.以上の結果から一側の皮膚圧迫によって同側の発汗神経活動の抑制と対側の発汗神経活動の促進の生ずることこが明らかとなった.本研究により皮膚圧半側発汗における発汗の左右差は発汗神経活動量に依存して発現することが示唆された.
節水型稲作における水の潜在価格を推計するためのモデリング手法の開発

節水型稲作は、世界的な人口増加に伴う水需要の増加や、気候変動に伴う水供給の不安定化への有効な対応策として期待されているが、節水に伴う限界便益と限界費用の厳密な推計方法は未だ確立されておらず、このことが各地域において節水型稲作を進めることが社会的に望ましいかどうかの判断を困難にしている。本研究は、節水型稲作の中でも費用対効果が高いと報告されている間断灌漑法を対象として、(1)当該技術を利用した栽培において水収支を正確に計測できる作物・土壌モデルを開発した上で、(2)そのモデルを用いることにより、節水型稲作が社会的に望ましいための必要十分条件を明らかにしたものである。本研究は、節水型稲作の中でも費用対効果が高いと報告されている間断灌漑法(alternate wetting and drying irrigation: AWDI)を対象として、(1)当該技術を利用した栽培において水収支を正確に計測できる作物・土壌モデルを開発した上で、(2)そのモデルを用いることにより、節水型稲作が社会的に望ましいための必要十分条件を明らかにし、さらには(3)農業用水の潜在価格(shadow price)を計測するための新しい学術的方法を提案することを目的とするものである。プロジェクト1年目の平成26年度は、東京大学西東京フィールドの実験圃場において、土壌モジュール用の詳細なデータの取得を目的とした生育実験を行った。ここでは、作物を植えない状態において、複数パターン(灌漑頻度、灌漑水量)の灌漑ルールに基づいたAWDIと通常の湛水管理の双方を施し、それぞれの処理の下での土壌各層の水分および養分の時系列的推移を記録した。また、先行研究における節水型稲作のモデリング方法について詳細に調査し、水の潜在価格の推計という本研究の目的達成に最も相応しいアルゴリズムの検討を開始した。プロジェクト2年目の平成27年度は、東京大学西東京フィールドの実験圃場において、土壌モジュール用の詳細なデータの取得を目的とした生育実験を行った。昨年度に実施した作物を植えない状態における実験の成果に基づき、本年度は稲を植えた状況にて複数パターン(灌漑頻度、灌漑水量)の灌漑ルールに基づいたAWDIと通常の湛水管理の双方を施し、それぞれの処理の下での土壌各層の水分および養分の時系列的推移を記録した。また、先行研究における節水型稲作のモデリング方法に関する詳細なレビューの結果を基に、水の潜在価格の推計という本研究の目的達成に最も相応しい経済モジュールを設計するためのアルゴリズムの検討を行った。データ収集および作物・土壌・経済モジュールのアルゴリズムの開発のいずれとも研究計画調書作成時に想定された速度で進んでおり、当初研究目的の達成が見込まれる。節水のメカニズム自体は温帯であれ熱帯であれ変わることがないが、世界的に見て節水型稲作の効果が最も大きいのは、日射量が強く蒸発散量の大きい熱帯地域である。このことを鑑み、プロジェクト3年目の平成28年度はコロンビアの稲作地帯に位置する実験圃場において、土壌モジュール用の詳細なデータの取得を目的とした生育実験を行った。ここでは、稲を植えた状況にて複数パターン(灌漑頻度、灌漑水量)の灌漑ルールに基づいたAWDIと通常の湛水管理の双方を施し、それぞれの処理の下での土壌各層の水分および養分の時系列的推移を記録した。

また、昨年度までに行った先行研究における節水型稲作のモデリング方法に関する詳細なレビューの結果を基に、水の潜在価格の推計という本研究の目的達成に最も相応しい経済モジュールの設計を開始した。データ収集および作物・土壌・経済モジュールのアルゴリズムの開発のいずれとも想定された速度で進んでおり、当初研究目的の達成が見込まれる。節水型稲作は、世界的な人口増加に伴う水需要の増加や、気候変動に伴う水供給の不安定化への有効な対応策として期待されているが、節水に伴う限界便益と限界費用の厳密な推計方法は未だ確立されておらず、このことが各地域において節水型稲作を進めることが社会的に望ましいかどうかの判断を困難にしている。本研究は、節水型稲作の中でも費用対効果が高いと報告されている間断灌漑法(alternate wetting and drying irrigation: AWDI)を対象として、(1)当該技術を利用した栽培において水収支を正確に計測できる作物・土壌モデルを開発した上で、(2)そのモデルを用いることにより、節水型稲作が社会的に望ましいための必要十分条件を明らかにし、さらには(3)農業用水の潜在価格(shadow price)を計測するための新しい学術的方法を提案することを目的とするものである。プロジェクト4年目(最終年度)の平成29年度は、これまでに開発した作物・土壌モデルを利用して、AWDIの費用便益分析を行った。ここではまず、離散選択問題としての農家にとって最適な灌漑パターンを、(1)生物学的水利用効率、すなわち水1ML当たりの収量を最大にする場合と、(2)様々な水準の水価格の下で農家所得を最大にする場合、さらにはモデル内の炭素循環のアルゴリズムから算出される温室効果ガスの排出量を考慮して、(3)様々な水準の水価格および温室効果ガスの排出権価格の下で社会厚生を最大にする場合、のそれぞれについて導出した。繰り返し実験に当たっては、研究代表者が本プロジェクトの開始前に開発した確率的生物経済モデルにて用いられている既存の最適化アルゴリズムを準用した。本研究は、節水型稲作の中でも費用対効果が高いと報告されている間断灌漑法を対象として、(1)当該技術を利用した栽培において水収支を正確に計測できる作物・土壌モデルを開発した上で、(2)そのモデルを用いることにより、節水型稲作が社会的に望ましいための必要十分条件を明らかにしたものである。データ収集、作物・土壌モデルのアルゴリズムの開発のいずれとも研究計画調書作成時に想定された速度で進んでおり、当初研究目的の達成が見込まれる。引き続き圃場実験においてデータを収集すると共に、得られたデータを基に作物・土壌・経済モジュールを連結し、水の潜在価格の推計を実現できるモデリング環境を整備する。平成28年度までに得られたデータを基に作物・土壌・経済モジュールを連結し、本研究の最終目的である水の潜在価格の推計を実現する。農業経済学引き続き圃場実験においてデータを収集すると共に、得られたデータを基に既存モデルのパラメタライゼーションを実施し、独自モデルの開発環境を整備する。