hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
単コロニーからのDNA増幅法を用いた湖沼微細藻類の遺伝子交流の解析

陸上に点在する湖沼の多くは、他の湖沼との水路などによる接続を持たない。それにも関わらず、多くの湖沼では共通の種を含む類似した生物群集が出現することが多い。類似した生物群集は湖沼の微細藻類群集の間には何らかの交流が存在することを強く示唆していると考えられる。本研究では特定の種個体群の遺伝子構成を湖沼ごとに調べ、個体群による差違を解析することで、湖沼間の遺伝子交流の有無・頻度や地理的距離と交流の関係を明らかにすることを試みている。このためには数細胞からなる微細藻類各個体のDNA塩基配列を決定することが必要である。先ず、同定が容易で様々な湖沼に出現する珪藻種Asterionella formosaを実験対象に選び、rDNA周辺領域の解析を行った。培養細胞を用いてrDNA周辺領域の中でも変異が大きく個体群識別に有用なits1およびits2領域の増幅に必要な塩基配列を決定した。さらに各個体からのDNA塩基配列の決定法を検討した。次に、特に滋賀県琵琶湖、長野県諏訪湖、神奈川県震生湖など広い範囲の様々な湖,Asterionella formosaのブルームを確認し、採取した各個体からDNA抽出した。これを鋳型とし、決定した塩基配列に基づいて設計したprimerを用いて、PCRを行った。時期と採集場所により、DNA増幅の成功率は大きく変動したが、複数の湖沼で100個体以上のits1およびits2領域の増幅に成功した。現在その塩基配列を解析中である。また、本研究で用いた「単コロニーからのDNA増幅法」をまとめ、Polar Bioscience誌に発表した。陸上に点在する湖沼の多くには、他の湖沼と水路などによる接続がないにも関わらず多くの共通した種を含む微細藻類群集が出現する。湖沼の微細藻類群集の間には何らかの交流が存在すると考えられる。特定種の個体群の遺伝子構成を湖沼毎に調べ湖沼間の個体群で比較することで、その類似度から交流の頻度や地理的距離と交流の関係を明らかにすることを試みている。同定が容易で様々な湖沼に出現するAsteriionella formosaを対象に選び、個体群識別に有用なrDNA周辺領域の解析を行い、さらに各個体からのDNA塩基配列の決定法を検討した。本年度は、まず滋賀県琵琶湖、長野県諏訪湖、神奈川県震生湖など広い範囲の様々な湖で同種の出現を確認した。次に神奈川県震生湖より単離した個体を培養し、フェノール法で精製した全DNAを用いてrDNA周辺領域のr18、r5.8、r28を決定した。これらの領域は既に登録済みの中心目珪藻類の塩基配列とも85%以上の高い相同性を示した。さらにrRNAをコードしていないits1、its2の塩基配列も決定した。この結果に基づきprimerを設計し、A. formosa個体(4細胞)からits1、its2領域をPCRで増幅し塩基配列を決定する条件を決定した。DNA抽出は岩谷らによるキレート剤を用いた抽出法を利用し二次PCRを行うことで、安定した各個体のits1、its2領域の塩基配列の決定が可能になった。指標遺伝子領域の探索と個体群間の多様性・類似度の比較陸上に散在する湖沼の多くはそれぞれが独立した水系を形成しており、そこに生活する微細藻類が湖沼間を移動することは難しい。それにもかかわらず、実際の湖沼には多数の共通種を含む微細藻類群集が出現し、地理的に遠く離れた湖沼でも類似した群集が認められる。微細藻類は、これまで知られていない何らかの方法で湖沼間を移動し、様々な湖沼に分布を広げていると考えられる。本研究では世界中の湖沼に広く分布し、その形態から同定が容易な珪藻種Asterionella formosa Hass.に着目し、移動の有無を検討した。同種個体群を十和田湖(青森県上北郡)、震生湖(神奈川県秦野市)、諏訪湖(長野県諏訪郡、山中湖(山梨県南都留郡)、精進湖(山梨県西八代郡)、琵琶湖(滋賀県彦根市)で確認し採取した。これらの異なる湖沼の個体群間の遺伝子交流の大きさを解析するために、ribosomal deoxyribonucleic acid(rDNA)領域を指標として選択した。まず、震生湖で単離したA.formasa培養株を用いてrDNA全領域の解析を行った。rDNA領域中のr18、r5.8、r28の各領域の内、1277bps、120bps、2744bpsの塩基配列とスペーサー領域internal transcribed spacer(ITS)1、ITS2領域の227bps,650bpsを決定した。この結果を用いてプライマーを設計し、震生湖の各個体(約4細胞)からPCR法でrDNA領域を増幅することに成功した。各個体でITS1の塩基配列を決定・比較することで、34塩基の変異を明らかにした。この結果はrDNAスペーサー領域が個体群識別のための指標DNA領域として有劫であることを示唆している。本研究では特定の種個体群の遺伝子構成を湖沼ごとに調べ、個体群による差違を解析することで、湖沼間の遺伝子交流の有無

・頻度や地理的距離と交流の関係を明らかにすることを試みている。このためには数細胞からなる微細藻類各個体のDNA塩基配列を決定することが必要である。先ず、同定が容易で様々な湖沼に出現する珪藻種Asterionella formosaを実験対象に選び、rDNA周辺領域の解析を行った。培養細胞を用いてrDNA周辺領域の中でも変異が大きく個体群識別に有用なits1およびits2領域の増幅に必要な塩基配列を決定した。さらに各個体からのDNA塩基配列の決定法を検討した。次に、特に滋賀県琵琶湖、長野県諏訪湖、神奈川県震生湖など広い範囲の様々な湖,Asterionella formosaのブルームを確認し、採取した各個体からDNA抽出した。これを鋳型とし、決定した塩基配列に基づいて設計したprimerを用いて、PCRを行った。時期と採集場所により、DNA増幅の成功率は大きく変動したが、複数の湖沼で100個体以上のits1およびits2領域の増幅に成功した。現在その塩基配列を解析中である。また、本研究で用いた「単コロニーからのDNA増幅法」をまとめ、Polar Bioscience誌に発表した。
マイクロチャネルを通る流れによる水の異常流動現象の実験的解明

直径20マイクロンメータのマイクロオリフィスを通る種々の水について501000Paの圧力下で流量を測定した結果、流れは時間と共に減少し最終的に停止した。この停止は超純水の方が水道水よりも短時間で生じた。停止後のオリフィス内には膜が存在する場合が多く、この膜は空気中の無機物から生じた有機物から成り立つことをラマン・IR分析および紫外線照射から明らかにし、流れにより水中に生じた電荷が膜の生成に関わっていることも見出した。纏めると、マイクロオリフィスを通る水は、流れにより生じた電荷の作用により、水中に溶解した空気中の無機物から有機物を合成することが分かった。これは生命の起源に関わるかも知れない。直径10010ミクロン、厚さ20ミクロンの各種オリフィスを用いた水道水や超純水の流動実験の結果以下のことが明らかとなった。直径10050ミクロンのオリフィスでは水はほぼ理論値通りに流れるが、直径25ミクロン以下のオリフィスでは実験開始からの経過時間につれて流れの閉塞が生じた。閉塞の生じる時間は1時間以内から数日の間で一定しなかった。超純水は水道水よりも閉塞が生じやすかった。オリフィスを水中に浸漬したままでは閉塞は生じないことから流れが閉塞の原因となっていることを確認した。閉塞の生じたオリフィスを電子顕微鏡で観察したところオリフィス内に(1)膜が生じている場合と(2)何物も無い場合のあることが判明した。(1)の場合の膜の成分を調べたところオリフィス母材である金属と炭素、窒素、酸素が主たる成分であることが分かった。また、ラマン顕微鏡観察により膜は有機物を含むことが明らかとなった。超純水の場合この有機物は空気中の成分が試験水を通してオリフィス孔内で膜となることを確認した。閉塞の起きる以前の流動において水温を急速に降下させる実験を行った。その結果、約30度Cから20度C以下に急冷すると流れの閉塞または一部閉塞が生じた。この場合に膜は生じなかった。また、20度C以下に急冷され閉塞したオリフィスをそのまま水に浸した状態で水温を30度台に戻すと、閉塞がそのまま継続する場合と閉塞が無くなり流れがもとに復する場合のあることが明らかとなった。直径20ミクロンメータのマイクロチャンネルを通過する超純水、脱気した超純水、空気との接触を断った超純水、Arガスを吹き込んだ超純水、紫外線を照射した超純水、水道水について、圧力と流量を測定した。圧力はヘッドにより付加し、その範囲は501000Paである。得られたデータは現時点で10000点を越えている。これらの膨大なデータのまとめを行い、上記の流れはいずれも時間経過と共に流量が低下し、最終的には流れが零となる閉塞状態の生じることが分かった。この閉塞状態は、超純水の方が水道水よりも短時間で生じた。超純水に上記の種々の処理を施すと多くの場合流動性が向上する(閉塞が遅れる)。閉塞状態後のチャンネルを取出し顕微鏡観察すると、(1)チャンネル内に何もない、(2)チャネル内に水が存在すると格子状の構造が観られるが、乾燥すると何もない、(3)チャネル内に膜が生じている、という3つの場合のあることが明らかとなった。チャネルに膜が生じた場合、空気に晒した超純水と、脱気した超純水・空気との接触を断った超純水・Arガスを吹き込んだ超純水との比較から、その膜は空気中の成分から生じることが明らかとなり、炭素、窒素などの無機物から有機物が合成された可能性のあることが、顕微ラマンやIRによる分析から明らかとなった。孔径が10200マイクロンメータの各種金属と高分子膜から成るオリフィスを通る、超純水、純水、水道水、各種界面活性剤水溶液、アルコール水溶液の流量と圧力を測定し、これらの液体の流動特性を実験的に調べた。この結果、孔径25マイクロンメータ以下のオリフィスでは液体を装置に注入した直後は理論値に近い流量が得られるが、時間経過と共に流量が減少し数日後にはほぼ零となる現象(流量低減現象)が見出された。この現象はオリフィス種類や水の種類の違いに拘らず生じたが、界面活性剤水溶液やアルコール水溶液では生じなかった。なお、この現象はオリフィスを水中に浸漬して置くだけでは生じず流動を行うと生じることを確認している。したがって本現象は流動に伴って水中に何らかの物性的変化が生じる特異現象と見なせる。流量低減現象の液温による影響をみるために、液温を25度Cから5度Cまで変化させた。この結果、約20度C以下で流量低減現象が生じやすいことを見出した。

これは生物学的に水の特性がこの温度付近で変化するという報告と一致する内容である。流量低減効果を示すデータは定性的には同じものの定量的にはかなりの程度でばらつきが生じた。この原因を探るために金属オリフィスにアースを付けて実験したところかなり安定した値が得られた。このことから流量低減現象にはオリフィス表面に在る静電気が関係していることが推察された。流量低減現象時にオリフィス孔内部で何が起きているかを調べるために、流動実験後のオリフィス孔周辺を電子顕微鏡で観察した。この結果、孔周辺や孔内部にオリフィス材料である金属と由来不明の炭素とを主成分とする膜の存在が確認された。さらにこの膜成分の由来を調べるために脱気処理を行ったところ炭素の含有量が低下したことから、この膜中の炭素は水に溶けた空気中の二酸化炭素の疎水性水和により固定されたことが推察された。直径20ミクロンメータのマイクロチャネル(マイクロオリフィス)を通過する、超純水、脱気した超純水、空気との接触をを絶った超純水、Arガスを吹き込んだ超純水、紫外線を照射した超純水、水道水、について圧力と流量を測定した。圧力は501000Paである。得られたデータの数は10000点を超えている。これらの膨大なデータの解析と纏めを行い、上記の水の流れはいずれも時間経過と共に流量が低下し、最終的には流れが零となる停止状態の生じることが分かった。この停止状態は、超純水の方が水道水よりも短時間で生じた。超純水に何らかの異物の混入・溶解があると流動性が向上する(停止が遅れる)。停止状態後のマイクロオリフィスを取り出し顕微鏡観察すると、(1)オリフィス内に何も見えない、(2)オリフィス内に格子状構造の水が見えるが乾燥すると何も見えない、(3)オリフィス内に膜が見える、という3つの場合のあることが明らかとなった。(3)の膜について、空気に晒した超純水と、脱気した超純水・空気との接触を絶った超純水・Arガスを吹き込んだ超純水との比較から、この膜は空気中の成分から生じたことを明らかにした。また、オリフィスを通過する水は帯電していることを明らかにし、イオンが膜の生成に関わっていることを見出した。さらに、膜の化学組成を顕微ラマンやIRにより調べ、膜は有機物から成り立っていることを示した。また、空気を溶解した超純水に紫外線を照射して水中の有機物を破断し、その後流動により膜を形成しこの膜の化学組成を調べたところ、紫外線を照射しない超純水から生じた膜と同様の化学組成を得た。この結果、マイクロオリフィスを通る水は、流動により生じた電荷の作用により、水中に溶解した空気中の無機物から有機物を合成することが分かった。この内容は生命の起源に関わる可能性がある。本内容は英文誌に投稿予定である。流体工学本研究ではマイクロオリフィスを通過する水の流れの特異性を解明したのちに、矩形マイクロ流路を用いた実験を行って水の構成方程式を検討する予定であった。しかし、マイクロオリフィスによる実験結果は空気の試験水への溶存や水流の帯電が関係することが徐々に明らかになったためため、流体力学の他に物性物理、物理化学、電気化学など多岐の分野の知識と検査が必要となった。このように研究がやや遅れている理由はマイクロオリフィスの各種実験と検証に時間がかかっているためである。
ナノ単酸化物粒子を分散した過飽和メソポーラス複合酸化膜の特異イオン移動特性

LaCoO_3系材料は、固体酸化物燃料電池の電極やNO_x分解触媒などに応用される。これらの用途のためには、大きい表面積を持つことが望ましく、ゾル-ゲル法や溶液噴霧法などの様々な方法で、数十数百nmの気孔を持つメソポーラス材料が合成されている。しかし、メソポーラス材料では表面エネルギーを駆動力とした粒成長が起こりやすく、高温で長時間安定に存在することが難しい。そこで、本研究ではメソポーラス複合酸化物中にナノ単酸化物粒子を分散させることにより、高い粒成長抑制効果と優れた電極特性を同時に発現させるために、CoOナノ粒子を分散したメソポーラス(La, Sr)CoO_3膜の粒成長機構を解明し、粒成長抑制のための指針を設計した。ゾル-ゲル法を用いて、CoOナノ粒子を分散したメソポーラスLa_<0.6>Sr_<0.4>CoO_<3-δ>膜をGd_2O_3ドープCeO_2焼結体基板上に作製し、La_<0.6>Sr_<0.4>CoO_<3-δ>膜の1273Kにおける粒成長速度を評価した。粒成長速度の酸素分圧依存性と粒成長の式による解析により、約50nmの初期粒径を持つLa_<0.6>Sr_<0.4>CoO_<3-δ>膜の粒成長は、拡散律速ではなく、界面反応律速で進行していることを明らにした。ナノサブミクロンサイズの粒径をもつ(La, Sr)CoO_<3-δ>膜の粒成長抑制には、粒界の偏析層を制御し、空間電荷層を横切る陽イオンの移動を抑制することが重要であるという設計指針を確立した。これらの用途のためには、大きい表面積を持つことが望ましく、ゾルーゲル法や溶液噴霧法などの様々な方法で、数十数百nmの気孔を持つメソポーラス材料が合成されている。そこで、本研究ではメソポーラス複合酸化物中にナノ単酸化物粒子を分散させることにより、高い粒成長抑制効果と優れた電極特性を同時に発現させることを目的とし、平成19年度は、ナノ単酸化物(Co_3O_4)粒子を分散したメソポーラス(La, Sr)CoO_3膜をGd_2O_3ドープCeO_2焼結体基板上に作製し、(La, Sr)CoO_3膜の粒成長速度を評した。まず、緻密な焼結体基板を作製することを目的に、原料粉末の遊星ボールミル粉砕と大気中における高温焼結を行い、難焼結性のGd_2O_3ドープCeO_2焼結体の相対密度を95%まで上げることに成功した。この焼結体基板上にゾルゲルスピンコーティングによりCo_3O_4を分散した(La, Sr)CoO_3膜および(La, Sr)CoO_3膜を作製した。これらの膜の粒径は50-60nmであり、ナノオーダーで粒径制御した膜の作製に成功した。1273Kにおける粒成長挙動を観察すると、何れの膜も5hまでは指数則に従う粒成長挙動を示し、10hで粒成長が加速されたことを明らかにした。
西洋における異文化接触の史的研究

研究計画に従って、本年度は昨年度の研究成果を更に深めると共に、総合研究としての調整、取りまとめを行った。まず、西洋古代史においては向山、池田、宮地、堀井がア-ケイク期から古典期末までのペルシア・ギリシア関係を一連の異文化接触の推移として系統的に考察した。石川は共和政期におけるロ-マの文化や法におけるエトルリア、ギリシア、カルタゴの影響を考察し、豊田はロ-マ帝政期における伝統宗教政策とキリスト教の性格を論じ、そこからギリシア・ロ-マ的宗教心情とは異質のオリエント的宗教心情を明らかにした。西洋中世史においては、橋本がアウストラシア書簡48通の分析を通じて、ゲルマン諸族とビザンチン宮廷との関係を対等性とビザンチン的国際秩序との併存であったとした。尾崎は十字軍遠征の経緯を辿りつつ、イスラム教徒やビザンチン・シリア・パレスチナのキリスト教徒との接触を通じて変貌する西欧社会の状況を明らかにし、山代はカンタベリ大司教とヨ-ク大司教との首位権論争を通じてイングランドと大陸、教皇庁との関係を考察している。兼平はアベラ-ルのシック・エト・ノン・メソッドというスコラ学の知的習慣がイスラム起源であることを明らかにし、西洋固有の思考様式へのイスラムの影響の深さを示唆した。佐藤は中世イタリアがベネツィアを通じて世界の接点になったことを明らかにした。西洋近代では、尾高がキュチュク・カイナルシヤ条約(1774)の分析によってトルコとロシアの異文化性を、野嶌はイギリス・ピュ-リタン革命期におけるイングランドとスペインの異文化性を考察し、岡本は18世紀フランス政界におけるアメリカ世界観を、槇原は19世紀フランス農村と近代の出会いの状況を明らかにしてた。7月15日に研究分担者の会合を持ち、研究の進め方について最終的な検討と確認をおこなった。さらに10月29日広島史学研究会大会への参加を利用して再度の会合を持った。向山(西洋史研究会・東北大学)、宮地(中国四国歴史学地理学協会大会・就実女子大学)、岡本・槇原(日本西洋史学会・千葉大学)などが研究成果を口頭発表し、また別記の者が論文発表した。向山、池田、宮地、堀井は前6前4世紀の各時期におけるペルシア帝国の対ギリシア政策、ギリシアの対ペルシア政策を系統的に検討し、両者の関係の変化、成熟の過程に知見と一定の見通しを得た。ただし、対カルタゴを中心とする西方世界での異文化接触の考察に課題を残した。石川は共和政期ローマの対エトルリア諸都市との関係、とくに文化的影響について成果をあげつつあり、豊田は異文化のるつぼたるヘレニズム期アレクサンドリアにおけるキリスト教会と異教的教育組織との関係を論文にまとめた。橋本はビザンツ帝国理念が西ゴート族のカトリック改宗やローマ系住民との政治的宗教的統合により後退する過程を論文にまとめ、山代はノルマン征服によるイングランドの政治的文化的変容を明らかにしつつあり、山崎はウルバヌスの十字軍遠征計画の背後にある教皇庁とビザンツ帝国との関係を論文にまとめた。兼平は1213世紀におけるアリストテレス思想受容の諸相、変遷を考察し、佐藤は中世盛期イタリアにおけるドイツ支配の受けとめられ方を考察した。近代では尾高がトルコのロシア外交の変遷と西欧化の問題にとり組み、野嶌がイギリス、ピューリタンのフランス観、岡本がフランス啓蒙思想家のイギリス国制観、槇原が南仏における文化へゲモニを分析した。

石川は共和政期におけるロ-マの文化や法におけるエトルリア、ギリシア、カルタゴの影響を考察し、豊田はロ-マ帝政期における伝統宗教政策とキリスト教の性格を論じ、そこからギリシア・ロ-マ的宗教心情とは異質のオリエント的宗教心情を明らかにした。西洋中世史においては、橋本がアウストラシア書簡48通の分析を通じて、ゲルマン諸族とビザンチン宮廷との関係を対等性とビザンチン的国際秩序との併存であったとした。尾崎は十字軍遠征の経緯を辿りつつ、イスラム教徒やビザンチン・シリア・パレスチナのキリスト教徒との接触を通じて変貌する西欧社会の状況を明らかにし、山代はカンタベリ大司教とヨ-ク大司教との首位権論争を通じてイングランドと大陸、教皇庁との関係を考察している。兼平はアベラ-ルのシック・エト・ノン・メソッドというスコラ学の知的習慣がイスラム起源であることを明らかにし、西洋固有の思考様式へのイスラムの影響の深さを示唆した。佐藤は中世イタリアがベネツィアを通じて世界の接点になったことを明らかにした。西洋近代では、尾高がキュチュク・カイナルシヤ条約(1774)の分析によってトルコとロシアの異文化性を、野嶌はイギリス・ピュ-リタン革命期におけるイングランドとスペインの異文化性を考察し、岡本は18世紀フランス政界におけるアメリカ世界観を、槇原は19世紀フランス農村と近代の出会いの状況を明らかにした。
ケミカルジェネティクスによる葉緑体内植物免疫シグナルクロストークの解明

NSAIDターゲットの生化学的手法による単離・精製NSAIDがLOXを標的としているという仮説が本研究はよって否定されることも想定し、NSAIDおよびSAの標的をマイクロビーズ担体を使用したアフィニティ精製によって単離するという別のアプローチを平行して実施した。東工大の半田先生らにより開発されたSGビーズ担体はミラクルビーズとも呼ばれ多くの実績がある(倉森ら、ケミカルバイオロジーケミカルゲノミクス、Springer、半田編、3-14)。化合物をそのアミノ基を介してSGビーズに固定し、培養細胞タンパク質抽出液を用いてアフィニティ精製し、溶出タンパク質を質量分析計で直接同定した。質量分析は理研プロテオームプラットフォームを利用した。SAの活性アナログであるBTHやINAなどはSA合成不全変異体においても抵抗性関連遺伝子発現活性を発揮することからそのターゲット分子はSA増幅経路以外であることを示しており、これはSAの標的分子が複数存在することを示している。従ってSA自体を基質とした場合には標的候補タンパク質が複数個得られる可能性があり、これは別の発見となる。SAを基質としたアフィニティ精製によるタンパク質分離はKlessigらにより行われているもののSAの効果を説明するには至っていない(Du and Klessig, Plant Physiol (1997) 113;1319-27)。SGビーズは従来の担体と比較して飛躍的に性能が向上していることと、近年の質量分析技術の発展により、新規結合タンパク質(受容体)の同定が期待できる。NSAIDターゲットの遺伝学的手法による単離NSAIDおよびSAの標的タンパク質が量的に少ない、あるいは結合が弱い場合、生化学的単離は困難である。この場合に備えてNSAIDおよびSAの標的を遺伝学的手法により単離した。具体的にはJAによって誘導されるVSP遺伝子のプロモーターをつないだルシフェレースマーカーをもつシロイヌナズナの遺伝子組換体に変異をかけたプールからNSAIDおよびSAによっても発現が減少しない変異体を単離した。<サリチル酸(SA)のジャスモン酸(JA)シグナル阻害作用の解明>SA及び非ステロイド性抗炎症剤(NSAIDs)はヒトのプロスタグランジン生合成に関わるシクロオキシゲナーゼ(COX)を標的とすることから、植物ではCOX類似のJA合成酵素であるLOXを標的としてJAシグナルを阻害すると信じられてきた。SA及びNSAIDsはLOX活性を阻害しないという報告もあったが、これは二種類のLOX(9-LOX及び13-LOX)の混合物を使用したことに依るのではないかという予想の基にこれを確認する実験を行った。シロイヌナズナからLOX2(JA合成に働く13-LOX型)をクローニングして、SA及びNSAIDsがその酵素活性を阻害するかどうかを検討したが結果として阻害活性は検出されなかった。さらに、SA及びNSAIDsを添加したシロイヌナズナ幼苗のJA量を測定したがJA量に変化は見られずJA合成酵素阻害仮説は否定された。以上の結果から、SA(NSAIDs)によるJAシグナル阻害作用はJA合成ではなく受容体から遺伝子発現までのステップにあると結論づけた。LOX2遺伝子の発現はメチルジャスモン酸(MeJA)添加により誘導されるが、これはSA及びNSAIDsにより阻害され、既報と一致した。また、これらの阻害効果はMeJA、JA、JA-IleのいずれのLOX2発現誘導でも観察された。この「SAがJAによるLOX2発現を抑制する仕組み」を明らかにするために遺伝学的手法を採用した。現在、LOX2promoter::GUS及びLOX2promoter::LUCを持つシロイヌナズナのEMS変異プールを作製しており、JAによるLOX2発現誘導がSAで抑制できなくなった変異体、もしくはJA非依存的にLOX2が誘導されている変異体をスクリーニングする予定である。

具体的にはJAによって誘導されるVSP遺伝子のプロモーターをつないだルシフェレースマーカーをもつシロイヌナズナの遺伝子組換体に変異をかけたプールからNSAIDおよびSAによっても発現が減少しない変異体を単離した。
スギ林「切り捨て間伐」が森林生態系の窒素動態に及ぼす影響の解明

茨城県北部の40年生スギ林では、本数率50%の切り捨て間伐によって24kg N ha^<-1> yr^<-1>の窒素が緑葉として林内に放置されたが、リターフォール量が減少したため間伐区のリターフォールによる窒素還元量は対照区よりも22kg N ^<-1>-1 yr^<-1>少なかった。また緑葉分解による窒素供給は間伐後1年は発生せず、間伐後2年間の窒素供給量は6.3kg N ha^<-1> yr^<-1>と推定した。以上、切り捨て間伐では多量の緑葉が林内に放置されるが、土壌の無機態窒素の上昇は起こりにくいと考えられた。本研究は、切り捨て間伐が森林生態系の窒素動態に及ぼす影響を解明することを目的とする。試験地は茨城森林管理所管内の40年生のスギ人工林(森林総合研究所桂試験地、茨城県東茨城郡城里町)である。このスギ林では2003年12月に材積率25%の「切り捨て間伐」を行っている。本年度は試験地林内におけるスギ材試料片とスギ緑葉リターバッグの分解過程について調査を行った。1.スギ林内に設置してあるスギ材試料片を回収して材密度(堆積と重量から推定)を測定した結果、斜面位置(斜面上部、下部)および材の径(<10,10-15,15-20,20-30cm)に関係なく、30ヶ月(2年6ヶ月)間における材密度の変化は認められなかった。このことから間伐後2年6ヶ月間ではスギ材(幹部)の分解はほとんど進行しないことが明らかになった。2.切り捨て間伐によって林内に放置される枝条についた緑葉は、地面に接するものと接しないものがあるので、スギ緑葉リターバッグを地面に接地(地表に接して置いたもの)と非接地(バッグをワイヤで地面に接しないよう空中に吊り下げたもの)で分解試験を行った。その結果、6ヶ月間の重量減少率は接地、非接地のいずれとも約40%で違いはなかったが、残存緑葉の窒素含有率は開始前の1.2%から接地では2.4%に、非接地では2.1%に増加し、接地の方がやや増加率が大きかった。6ヶ月後の残存緑葉の窒素固定能をアセチレン還元法によって調べたところ、いずれも窒素固定活性が認められたが、接地の方が非接地に比べて大きかった。以上より、切り捨て間伐時に林内に放置される枝条の緑葉は短期間に分解するとともに、窒素が外部から取り込まれ窒素濃度が高まることが推察された。本研究は切り捨て間伐によって林内に放置される枝条の分解によって放出される窒素の動態を明らかにすることを目的とする。本年は昨年に引き続き、スギ緑葉リターの分解試験を行い、分解率、窒素濃度、窒素固定速度を調べた。さらに伐採前と伐採後1年目の土壌窒素無機速度をレジンコア法によって調査した1、スギ緑葉リターは、接地区(リターバッグを地面に直接置いたもの)と非接地区(リターバッグをワイヤに吊し地面に接しないようにしたもの)とも、試験開始から6ケ月まで重量が減少し、両区の重量減少率に有意な差は認められなかった。しかし後になると接地区が非接地区に比べてやや重量減少率が高くなった。リター中の窒素濃度は試験開始から6ケ月間、両区ともに増加し、その後12ケ月までは窒素濃度はほとんど変化しなかった。6ケ月後には接地区の窒素濃度が非接地区に比べて高く12ケ月後両者の差は大きくなった。窒素固定は試験開始時点では両区とも認められなかったが、3ケ月後には接地区で窒素固定が発生し、6ケ月後には接地区と非接地区とも窒素固定がみられ、特に接地区の窒素固定速度が高かった12か月後になると両区の窒素固定速度は低下したが、接地区が非接地区に比べて高い状態は継続した。2、単位面積あたりの土壌窒素無機化量は、伐採前の斜面中部、下部のスギ林でそれぞれ196.51、127.9kg hayr^<-1>であり、聞伐後の斜面中部、下部でスギ林それぞれ208.4、122.6kg hayr^<-1>であった。・斜面中部では伐採後の窒素無機化量の方が大きかったが、間伐を行わなかった対照区のおいても、伐採前の窒素無機化量が174.7kg hayr^<-1>、伐採後が197.7kg hayr^<-1>と伐採後の方が大きかった。このことから伐採1年後の窒素無機化量は伐採前に比べて変化しなかったと考えられる。

本年は昨年に引き続き、スギ緑葉リターの分解試験を行い、分解率、窒素濃度、窒素固定速度を調べた。1.スギ緑葉リターの重量変化から分解速度を計算した結果、設置後1年間の分解速度は接地区(リターバッグを地面に接して設置した区)と非接地区(リターバッグをワイヤで吊して地面から離して設置した区)とも設置後6ヶ月が大きく6ヶ月1年間は分解速度は低下するが、設置後1年間の分解速度接地区と非接地区とに有意な差は認められなかった。しかし2年目になると接地区の分解速度は非接地区のそれに比べて有意に大きかった。接地区は非接地区に比べて湿潤な状態にあり、生物的な分解を受けやすい条件下にあった。にもかかわらず両区で分解速度に差がなかったことは、1年目までの重量減少がリターからの溶脱や脱落が主体であることを示唆する。2年目の接地区で分解速度が高かったことは、この時期に有機物の無機化が始まることを意味する。2.スギ緑葉リターの窒素濃度は、設置から6ヶ月後にかけて接地区、非接地区とも増加した。6ヶ月後の窒素濃度は接地区が非接地区に比べて高く、両区ともその後の窒素濃度の変化は小さかった。生物窒素活性は接地区と非接地区とも6ヶ月後にピークになり、1年目には両区とも低下し、2年目には両区とも窒素固定活性はほとんど検出されなかった。両区の窒素固定活性を比べると、接地区が非接地区に比べて高かった。以上より、生物窒素固定の違いが接地区で窒素の濃度上昇が大きかった一因になっていると考えられる。
脳内シミュレーションの海馬表現検証

■研究目的意思決定は、複数の選択肢から1つを選ぶ脳内プロセスであるが、少なくとも二種類の方法、実際の経験に基づくモデルフリー意思決定と、脳内でシミュレーションされた架空の経験に基づくモデルベース意思決定の存在が示唆されてきた。しかしながら、モデルベース意思決定において、脳のどの部位でどのように脳内シミュレーションが行われているかは、明らかにされていない。申請者は、これまでの文献にもとづき、「脳内でシミュレーションされた架空の経験は、海馬神経細胞群によって表現されている」という仮説を提案する。そして、ラットの海馬神経活動から行動を推定するデコーディングによって仮説の検証を行う。脳内シミュレーションを行ってるであろうタイミングでは、架空の行動がデコーディングされることを期待する。精度の高いデコーディングをするためには、自由行動中の動物からできるだけ多くの神経活動を同時記録する必要があるため、本研究では、動物の頭部に装着可能な最新の超小型顕微鏡を用いた光計測を行う。■研究実績オープンスペースを自由に動き回るラットの海馬CA1活動を、超小型顕微鏡を用いたカルシウムイメージング法で捕らえることに成功した。同時に記録された338個の細胞活動を解析し、従来から言われていた動物の場所の情報が表現されていることを確認した。この場所表現を更に詳しく調べたところ、現時点の場所だけでなく、過去にいた場所やこれから進もうとする場所をもコードしている時がある傾向を見つけた。この成果は、包括脳冬のシンポジウム2015とCiNetConference 2016で発表した。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、作業仮説「脳内でシミュレーションされた架空の経験は、海馬神経細胞群によって表現されている」を検証するである。そのために、脳内シミュレーション課題(モデルベース課題)を遂行中のラットの海馬活動を、光記録法(カルシウムイメージング法)や細胞外電気記録法で記録する計画である。平成26年度には、第一に、行動実験環境の構築を行った。出し入れ可能なレバー2つ、ペレットディスペンサー、スピーカーが装備された行動実験箱を購入し、制御プログラムを作成した。第二に、行動課題の構築とその試験を行った。脳内シミュレーションをラットが行ったことを明確にできる行動課題をデザインし、これまでに5匹のラットを用いて課題のテストを行った。今後も課題の調整を続ける予定である。第三に、カルシウムイメージング法の立ち上げを行った。inscopix社製のミニチュア蛍光顕微鏡を購入。このミニチュア顕微鏡は、自由行動下のラットやマウスの頭部に装着し、脳表や脳深部の神経細胞活動を光学記録することが可能な特殊な顕微鏡である。カルシウム感受性タンパク質を発現させるウィルスベクターを海馬に注入し、ミニチュア顕微鏡で細胞活動が見えることを確認した。第四に、細胞外電気記録法の装置を導入した。脳内シミュレーションを表現する活動パターンが瞬時に再生される場合では、時間解像度の高い細胞外電気記録方が必要になるためである。予定通り、行動実験装置が立ち上がり、行動実験の予備実験まで進めることができた。また、ミニチュア顕微鏡を用いたカルシウムイメージング法は始めての経験であったが、inscopix社主催のワークショップで技術を習得し、必要な手術の設備も揃え、何度もの予備実験を経て、神経活動を記録することができるようになった。(1)脳内シミュレーションをラットが行ったことを明確にできる行動課題を完成させる。(2)カルシウムイメージングの再現性が上がるよう、手術方法を調整する。(3)課題遂行中のラットの動きをモニターする装置を立ち上げる。(4)課題遂行中のラットの動きと海馬活動をカルシウムイメージング法、もしくは、細胞外電気記録法で記録する。(5)デコーディング解析により、脳内シミュレーションが海馬活動で表現されているかを検証する。
強誘電性液晶の界面配向制御に関する分子論的研究

強誘電性液晶薄膜の配向に及ぼす固体表面の影響を分子振動スペクトルにより明らかにして、強誘電性液晶の表面誘起配向を支配する機構を解明することが本研究の目的である。液晶試料として(s)-4-(α-methylheptyloxy)-4-n-octylphenyl-4-oxycarbonylbiphenyl(MHOPOB)を用いて得られた成果について以下に述べる。1)島状構造を持つ銀蒸着膜に赤外光を入射すると、ミクロな銀表面から約5nmの距離に及ぶ強い振動電場を誘起することができ、この範囲にある分子の配向情報が優先的に得られる。これを利用して銀蒸着膜上のMHOPOBの赤外吸収スペクトルを測定したところ、バルクではSmC*強誘電相を形成する温度においてMHOPOB分子はミクロな銀表面に対して平行に配向することが分かった。また、バルクでは等方相となる温度においては、この異方性は消失し無秩序となった。一方、反射吸収スペクトルから平坦な銀表面上では分子の垂直配向性が確認された。それゆえ、SmC*相温度における平行配向は銀表面の凹凸を媒介とする液晶の弾性エネルギー安定化によって生じたと考えられる。2)基板表面との化学的相互作用を明らかにするために、ポリビニルアルコール(PVA)膜上に展開した膜厚10nmのNHOPOB液晶の赤外吸収を測定し、SmC*、SmA相のほか、等方相温度においても分子はPVA膜表面に対してほぼ平行に配向することが分かった。特に、PVAのC-O-H結合に基づく振動バンドがMHOPOB分子との相互作用によりシフトすることが見い出された。他方、NHOPOBのエステル結合のC=O伸縮振動が一部低波数測に移動し、同結合のC-O-C逆対称伸縮振動が高波数側に移動することが分かった。これらの事実は界面におけるMHOPOB分子がエステル結合のO原子を介して、PVA膜のOH基と水素結合を形成していることを強く示唆する。このように、本研究により強誘電性液晶の表面誘起配向の機構について分子レベルの考察が可能であることが初めて示された。
解決困難な制約充足問題の系統的生成に関する研究

本研究の主な成果は,(1)計算機を用いても解決が非常に難しい(時間がかかる)制約充足問題を系統的に生成する方法の開発,(2)制約充足問題を効率よく解決するための群知能型確率的解決アルゴリズムの開発,(3)応用システムとして,複雑なタイリング画像生成のための図形パターン導出,およびテーマパーク問題を対象としたマルチエージェント型の人流シミュレーションシステムの開発である.本年度実施した研究の成果は大きく2つに分けられる.まず,1点目は,交付申請書記載の第一の研究目的に関するもので,制約充足問題を群知能モデルを用いた確率的解探索アルゴリズムによって解決する方法の考察および開発を行なった.具体的には,ミツバチの採餌行動を模した方法であるABC(Artficial Bee Colony)アルゴリズムを制約充足問題に適用するための改良,および局所探索能力の促進のために山登り法と呼ばれる局所探索とのハイブリッドした方法を提案・開発した.これによって,第一の研究目的を達成するための基盤を作ることができた.次に,2点目は,第二の研究目的に関連するもので,制約充足問題の個別の問題の解決の困難さに関する考察と,その考察結果を生かした新たな問題生成方法について考察した.具体的には,制約充足問題の代表的な例題であるグラフ彩色問題に対して,先行研究の問題生成の方法の欠点を補うことができる方法を進化計算によって実現する方法について考察した.ここで生成される問題は,従来より提案されている様々な解決アルゴリズムのどれを用いても,個別の問題を解決するために非常に計算手間を要する(問題サイズの指数オーダ)が予想される.これは,第二の研究目的で記載した制約充足問題の相転移現象が発生する要因を探る上で重要な研究成果であるといえる.また,ここで考案した実問題生成法は,解探索アルゴリズムを評価するためのベンチマーク問題を提供できるという意味で,アルゴリズム開発および組合せ探索,組合せ最適化や計算複雑さの理論などの分野の発展に寄与することができるものと考えられる.本年度実施した研究の成果は,下記の通り大きく2つ挙げられる.まず,1点目は,第一の研究目的に関わる,群知能モデルを用いた問題解決アルゴリズムの開発である.前年度検討したABCによる方法を踏まえて,本年度は,新たな群知能モデルとして,ホタルの群れの行動を模した方法であるFA(Firefly Algorithm)に注目した.本年度は,FAの局所探索能力を補うために,山登り法型の局所探索手法とのハイブリッドする方法の考案・開発を行なった.これは,局所探索手法に与える初期値を,FAによって広く探索してよりよい初期値を与えるというものである.また,初期実験として,開発したアルゴリズムを,大規模データのクラスタリングの問題に適用して,この問題に対する提案方法の有効性を検証した.これにより,前年度からの実施課題である他のモデルに関する考察が行なえているため,これらを合わせて今後問題解決アルゴリズムの統合化していくために必要な要素をまとめることができた.次に,2点目は,本研究が対象としている解決困難な問題の応用例として,パターン処理に関する応用システムの開発と実験的評価を行なった.本方式は,入力されたパターン形状に対して,特定の強い制約条件を満足するようにしながらも,できるだけ入力パターンの形状と類似しているものを作り出すものである.本方式はまだ初期段階のシステムであるが,解くのが難しい問題に対する具体的な応用としてまとめるための基盤を作ることができた.本年度実施した研究の成果は,解決困難な制約充足問題をなるべく効率よく解決するためのアルゴリズムの開発・評価,およびそのような問題の具体例としての応用システムの開発と評価である.まず,アルゴリズムの開発と評価については,前年度考案した群知能モデルに基づくアルゴリズムの軽微な改良および実装と計算機シミュレーションによる性能評価実験を行なった.実験には,広くベンチマークとして用いられている問題に適用し,その有効性を検証した.しかし,本研究で生成した解決困難な制約充足問題への適用については,十分な評価を行なうには至っていない.次に,シミュレーションシステムの評価については,解決困難な具体的問題として,人流問題を対象として,特にテーマパーク等での人の流れをモデル化してシミュレーションや評価を行なうことができるシステムを開発した.また,前年度初期検討として実装した図形パターン処理システムの大幅な改良を行なった.このシステムは,上記のアルゴリズムと同様に,問題解決の初期段階では広く解を見出す処理(大域的な探索)を行ない,解析的処理(局所的な探索)に移行するというアルゴリズムを組み込んでいる.これにより,入力されたパターン形状に対して,できるだけ制約条件を満足していて,かつ,入力形状にできるだけ類似の形状を作り出すことができた.本研究の主な成果は,(1)計算機を用いても解決が非常に難しい(時間がかかる)制約充足問題を系統的に生成する方法の開発,(2)制約充足問題を効率よく解決するための群知能型確率的解決アルゴリズムの開発,(3)応用システムとして,複雑なタイリング画像生成のための図形パターン導出,およびテーマパーク問題を対象としたマルチエージェント型の人流シミュレーションシステムの開発である.

研究目的で挙げている群知能モデルを用いた問題解決アルゴリズムについて,前年度に考案・検討したアルゴリズムとは別に新たなモデルに関するアルゴリズムを検討することができていること,および,解決困難な問題という意味での具体的な応用問題に着手することができているため.情報工学本年度考案したアルゴリズムは,初期的な実験検討のみしか達成できていないので,他の問題に適用するなどしてより詳細な実験を行なう必要がある.また,前年度および今年度で開発したアルゴリズムの統合化や自己適応型のメタヒューリスティクスとしての総合的な検討課題が残っている.また,理論的(基礎的)実験としての解決困難な問題については,その生成に関して具体化がされつつあるが,それをどのように応用していくかについての検討していくことも重要であると考えている.研究の目的であげている,群知能モデルを用いた問題解決アルゴリズムについて,その代表的なモデルの1つを用いて制約充足問題に適用できる方法を実装し,今後の自己適応型のメタヒューリスティクスへの拡張の基盤ができつつあること,および,解決困難な具体的問題の生成方法の詳細な分析や欠点を補うための足がかりでできつつあることなどの成果が得られているため.また,上記に際して予備的な計算機実験を行ない,ほぼ予想通りの有効な結果が得られているため.計算機実験に際して,研究協力者への謝金として予定していた分について,本年度は基礎的な実験にとどまったため謝金を伴う研究協力を次年度にお願いすることになったため.群知能を用いた方法については,他のモデルについても考察・実装などを行なう必要がある.また,自己適応型のメタヒューリスティクスへの拡張という課題が残っている.ただ,これに関しては,これまで開発してきた方法から得られている知見などから,いくつかの試みが考えられるので,まずはそれらについての考察をより詳細化していくことを予定している.また,問題生成については,現在考案中の方法の具体化,およびより詳細な計算機実験が必要であると考えている.これら上記の目的は,別々のアプローチであるが,研究の方向性としてうまく融合させていくことも重要であると考えている.次年度は最終年度として,本格的な計算機実験を行なう必要があると考えている.そのための研究協力者への謝金として使用する予定である.また,実験の進捗次第では新たに備品(計算機やストレージ等)が必要になる可能性もあるため,次年度の助成金と併せてその際の費用や研究成果の発表旅費等として適宜使用していく予定である.購入を予定していた備品(計算機)の発売時期のタイミングと遅れにより購入が間に合わなかったため.また,研究協力者への謝金として予定していた分について,計算機実験の予定に多少のずれが生じたことにより,謝金を伴う研究協力を次年度以降にお願いすることにしたため.上記の理由で記述した備品については,早急に購入し研究進捗に影響がでないように努める.また,次年度は計算機実験の頻度も高まることが予想されることから,実験やデータ整理など,研究協力者への謝金として使用していく.次年度請求分について,上述の通り計算機実験をスムーズに行なえるような備品(特に計算機)の準備や研究成果発表のための旅費などとして,研究計画に沿ってできる限り計画的に使用していく予定である.
大脳誘発反応を指標としたREM睡眠時における大脳皮質の活動の乖離に関する研究

大脳誘発反応(以下、AEP)のN300成分を指標として、人においてREM睡眠に特徴的な大脳皮質の活動がいずれの時点で変化するのかを明らかにした。10名の男子大学生を被験者とし、脳波は国際10-20法によるC3、C4、Czから導出し、EOGとEMGを同時にモニターした。AEPの記録のために、1000Hz、60dBnHL(normal hearing level)、刺激間隔1.0秒の音刺激を呈示し、被験者の通常の入眠時刻から翌朝の自然覚醒に至るまでの終夜ポリグラフ記録を行った。睡眠中のAEPはCzより記録し30回の平均加算をして求めた。解析区間は刺激開始前の128msecと刺激開始後の672msecをあわせた800msecとし、N300は刺激開始後の280msecより330msecまでの間の最大振幅の陰性成分とした。尚、脳波の睡眠段階の判定は、Rechtscaffen and Kalesのガイドラインに従った。解析の結果、NREM睡眠からREM睡眠に移行する時期のポリグラフ所見には、2つのタイプを認めた。第1は、sleep spindleもしくはK-complexの消失後も0.5分間から2.5分間にわたってEMG上で観察される骨格筋活動の抑制が出現しないタイプで10名中の5名に認めた。第2は、sleep spindleもしくはK-complexの消失後の10秒以内に骨格筋活動の抑制が出現したタイプで残りの5名に認めた。第1のタイプでのN300は、sleep spindleもしくはK-complexが出現している時期には高振幅を示したが、それらが出現を中止し、かつ、骨格筋活動の抑制がいまだ出現しない(したがって、Rechtscaffen and Kalesの基準ではREM睡眠とは判定されない)時期の0.5-2.5分間にわ先る時期においては著明に低下した。第2のタイプを示した5名のうちの3名では、N300はsleep spindleもしくはK-complexの消失と同時に振幅の低下を示し、残りの2名では、sleepspindleもしくはK-complexの消失に先立つ時期の0.5-1.0分間にわたる時期において低下傾向を示した.今回の成績から、REM睡眠に特徴的な生理学現象は必ずしも同時に出現し始めるのではなく、特にヒトでは、REM睡眠に特徴的な脳波活動が他の2つの現象(急速眼球運動の出現と骨格筋活動の抑制)に先立って出現する場合があることが示唆された。大脳誘発反応に関して、REM睡眠時とNREM睡眠時の差が最も明瞭に識別できる感覚モダリティは何れであるかをはじめに検討した。これは、本研究のための準備的な段階を構成するものであり、8名の少人数の健康被験者で試行した。すなわち、睡眠時の誘発反応の記録に際して、被験者に対し、感覚刺激として上肢前腕手根部の正中神経に4.06.0mA、持続時間0.2msec、刺激頻度3Hz程度の矩形波電流を与えて体性感覚誘発反応を求める手法と1000Hz、60dBnHL(normal hearing level)、刺激間隔1.0秒の音刺激を呈示し聴覚誘発反応を求める手法のいずれが本研究に適した手法であるかを検討した。その結果、刺激電流を用いた場合には、電流刺激が覚醒刺激となり、被験者の睡眠を安定した状態で保持することが困難であることが分かった。一方、音刺激は睡眠に与える影響が微少であるため、記録中の睡眠は安定した状態が保持され有用な誘発反応を得ることができた。従って、本研究では聴覚刺激を感覚刺激として用いることとした。次に、聴覚誘発反応の各成分の中で何れの成分が再現性に優れ、鋭敏な指標となるかについて検討した。各睡眠段階の聴覚誘発反応の成分としては、音刺激呈示後の300msec、550msec付近に出現する陰性成分(それぞれN300、N550とする)と400msec、900msec付近に出現する陽性成分(それぞれP400、P900とする)のいずれかを認めた。これらの成分のうちで、REM睡眠時とNREM睡眠時の両者において最も高振幅で同定しやすく、かつ再現性に優れたものとしてはN300成分であることが分かった。

第1は、sleep spindleもしくはK-complexの消失後も0.5分間から2.5分間にわたってEMG上で観察される骨格筋活動の抑制が出現しないタイプで10名中の5名に認めた。第2は、sleep spindleもしくはK-complexの消失後の10秒以内に骨格筋活動の抑制が出現したタイプで残りの5名に認めた。第1のタイプでのN300は、sleep spindleもしくはK-complexが出現している時期には高振幅を示したが、それらが出現を中止し、かつ、骨格筋活動の抑制がいまだ出現しない(したがって、Rechtscaffen and Kalesの基準ではREM睡眠とは判定されない)時期の0.5-2.5分間にわ先る時期においては著明に低下した。第2のタイプを示した5名のうちの3名では、N300はsleep spindleもしくはK-complexの消失と同時に振幅の低下を示し、残りの2名では、sleepspindleもしくはK-complexの消失に先立つ時期の0.5-1.0分間にわたる時期において低下傾向を示した.今回の成績から、REM睡眠に特徴的な生理学現象は必ずしも同時に出現し始めるのではなく、特にヒトでは、REM睡眠に特徴的な脳波活動が他の2つの現象(急速眼球運動の出現と骨格筋活動の抑制)に先立って出現する場合があることが示唆された。
肉食姓腹足類の種内および種間関係-窃盗寄生を中心として

和歌山県西牟婁郡白浜町番所崎のヒバリガイモドキ(以下、ヒバリと略記)が優占するタイドプールには、アクキガイ科の5種の肉食性巻貝が生息している。平成79年度にわたり、室内および野外においてタイムラプスビデオを使って行動を記録し、解析を行った。その結果、これら5種の種内・種間に次のような関係のあることが明らかとなった。シマレイシガイダマシ(以下、シマと略記)とレイシガイダマシモドキ(以下、モドキと略記)はヒバリの殻に穿孔するタイプの捕食者であるが、シマは同種他個体の餌を横取り(窃盗寄生)することがあった。イボニシC型(以下、イボと略記)はヒバリの殻間から吻を挿入するタイプの捕食者であると同時に、他種や他固体の食い残したヒバリを腐食し、さらには、シマやモドキの捕食中の餌を横取り(窃盗寄生)することもあった。ヒメヨウラクガイ(以下、ヒメと略記)とウネレイシガイダマシ(以下、ウネと略記)はほどんどヒバリの捕食は行わず、専ら、腐食や窃盗寄生を行っていた。さらに、ヒメは同種他個体や他のアクキガイ類を捕食することもあった。ヒメとシマが共存した場合、お互いにどのような影響を及ぼし合うかを明らかにするため、室内実験を行った。ヒメはシマとの共存下で、成長量が増加した。一方、シマはイボ、ヒメとの共存下でも、成長量が減少しなかった。これは、捕食回数を増大させることで、餌の横取りによる摂餌量の減少を補償しているためと推察された。このように、ヒバリの優占するタイドプールでは、ヒバリをめぐって5種の肉食性腹足類の種間・種内で非常に複雑な関係が見いだされ、その中でも特に窃盗寄生が重要な役割を果たしているらしいことが明らかとなってきた。このユニークな肉食性腹足類群集の全体像を明らかにするためには、今後さらに詳細な実験・観察を行うことが必要であろう。平成7年度に計画していた水中ビデオ撮影装置は一応の完成をみた。機器は水中カメラ、ケーブル、ビデオテープレコーダ、水中照明装置および電源から構成されている。水中カメタは50メートルのケーブルによってタイムラプスビデオレコーダー(24時間連続撮影可能)に接続される。野外での使用のため、大容量バッテリ-電源が接続されている。また、夜間撮影のための水中照明装置が付属している。当初の予定では赤外線カメラを使用することになっていたが、予算の関係で、高感度のカラーカメラとなった。本機器が特注であったこともあり、実際に機器を利用できたのは夏を過ぎてからであった。そのため、野外でのテスト撮影は11月現在で24時間しか行うことができなかったが、機器が正常に動作すること、得られた画像が十分解析に耐えられることが確かめられた。また、1例ではあるがアクキガイ類間で餌をめぐる争いを記録することができた。窃盗寄生が寄主、宿主に与える影響を調べるための実験を7月から開始した。本年の実験はアクキガイ類の中で宿主となるシマレイシガイダマシ(以下、シマ)と寄生であるヒメヨウラクガイ(以下、ヒメ)に焦点を絞った。ヒメは野外でシマが穿孔した餌(ヒバリガイモドキ)をしばしば奪うと推測されている。