hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
宇宙環境における光合成機構の解析

宇宙環境下での光合成活性の測定を目指して、宇宙実験用にJAXAにより開発された全自動型微細藻培養装置を用い、藍藻スピルリナ(Arthrospira platennsis)を実験材料として地上での準備研究を行った。スピルリナは6日間の培養により、クロロフィル量では約9倍、タンパク質量にして約9倍に増加した。光合成活性は、酸素の発生量およびH218Oから発生した酸素の同位体比の変化、また13Cの取り込み量により測定した。その結果、光合成活性が高い精度で測定できることが実証された。宇宙利用を想定したナノバブル水は、ハンドミキサーで作成できた。ナノバブル水は藍藻Anabaenaの増殖を促進した。今年度は前年度に引き続き、インド回収衛星SRE2を利用する、日本ーインド共同宇宙実験「微小重力下におけるシアノバクテリアの光合成と増殖に関する研究」を想定して、つくばの実験棟において、新たに開発された全自動型光合成活性測定装置を用いて実験を行った。前年度に問題となった、発生ガス採集時における漏れの問題は、バルブの取り付け方を工夫することにより解決した。酸素の安定同位体を含む水からの酸素ガスの発生は時間とともに直線的に増加した。また、炭素の安定同位体を含む炭酸水素ナトリウムを与えた場合、藍藻によって固定された炭素量は時間とともに直線的に増加した。これらの実験結果から、安定同位体を用いることにより、より正確に光合成活性が測定できることが確認された。陸生藍藻のNostoc communeは気相下でも光合成を行う能力を持つため、水の扱いが難しい微小重力環境下の宇宙船内での培養が容易である利点を持つ。そこで陸生藍藻を実験材料として光合成活性の測定を試みた。野外で採集したNostoc communeを乾燥し、宇宙実験用に準備した小型のプラスチックバッグに挿入し、少量の水を加えて光合成を開始させた。その後一定時間ごとに発生酸素量、二酸化炭素量を測定した。その結果、陸生藍藻も活発に光合成、呼吸をすることが明らかとなり、宇宙における陸生藍藻利用の可能性が高まった。ナノバブルの作成およびその物性の解析については、前年度に引き続き、暗視野顕微鏡による観察を行って、おおよその粒子直径と個数の測定を試みると同時に、今年度は新たに、Malvern社の微粒子測定装置によるガス微粒子のサイズの測定を行った。その結果、ガス微粒子の直径はおよそ40nmおよび200nmであることが明らかとなった。また、ガス微粒子の表面電位は約-30mVであり、ガス微粒子は水中で1か月以上安定に存在することが判明した。つくばのJAXA実験棟において、インド回収衛星SRE2を利用した日本-インド共同宇宙実験「微小重力環境下におけるシアノバクテリアの光合成能と増殖に関する研究」のために開発された実験装置を用いて、光合成活性の測定を行なった。実験材料には、藍藻スピルリナ(Arthrospira platennsis NIES-39)を用いた。スピルリナは各10mlをテドラーバッグに挿入した。光照射はLED光を連続照射した。温度は恒温機内を28°Cにして培養した。反応は一定時間後にエタノールを自動的にポンプ注入して、停止させた。反応停止後、テドラーバッグを反応装置から取り出し、ガスサンプリング用のバルブを装着してから中央大学に持ち帰り、バッグ内の全ガス量を測定するとともに、酸素の同位体量を、ガスクロマトグラフ・質量分析計を用いて測定した。また、エタノールを注入しない試料について、バッグ取り出し後に細胞濃度(OD720)、クロロフィル量、タンパク質量を測定した。実験の結果、本装置内でスピルリナが増殖したことが確認された。また、H2OからO2が発生したことが確認された。ナノバブル水の作成に関しては、ブラウン社のハンドブレンダー、マルチクイックMR400Plusによって超微細気泡を発生させた。超微細気泡の観察はOlympus IX71-TIR全反射型光学顕微鏡を利用した暗視野顕微鏡法により行った。気泡密度の測定は今のところ良い方法が見つかっていないが、顕微鏡に高速ビデオ装置をつなぐことにより測定が可能であることの予備的な結果を得ている。今回は1%エタノール水に超微細気泡を発生させて、動物細胞に対する生理的な影響を検討した。その結果アカツメガエルの培養細胞では、超微細気泡は高塩濃度による細胞増殖の阻害を回復させる効果のあることが確認された。前年度までの研究により、インド回収衛星SRE2の利用による、日本ーインド共同宇宙実験「微小重力下におけるシアノバクテリアの増殖に関する研究」の地上準備実験は、ほぼ完了した。実験にはSpirulina(Arthrospira)platensis NIES-39とNostoc communeを材料に選んだ。Spirulina細胞は、6日間の培養により、吸光度では約5倍、クロロフィル量にして約9倍、タンパク質にして約9倍に増加した。照度は通常の培養と比較するとやや弱めであり、培養温度も通常の培養温度より2°Cほど低かったが、細胞は本実験条件下で十分に増殖することが確かめられた。酸素ガスの発生量に関しては、プラスチックバッグからの定量的なサンプリングが難しく、測定値は大きくばらついた。しかしながら、酸素の安定同位体量の測定結果から、酸素ガスは時間とともに増加していることが高い精度で確認された。また、同位体取り込みの理論値と実測値は良く一致した。二酸化炭素の固定活性も炭素の同位体の取り込み量の測定により確認された。これらの研究成果を、JAXA宇宙科学研究所での第29回宇宙環境利用シンポジウムにおいて発表した。

Nostoc communeについても酸素の生成量と二酸化炭素の吸収量の測定に成功した。宇宙での利用を念頭に置いたナノバブル研究は、植物のカイワレ大根と藍藻のAnabaenaの生長や増殖におよぼすナノバブルの効果について、前年度までの研究結果を踏まえて実験を行った。その結果0.3%アルコール中で発生させたナノバブルはカイワレ大根に対しては、成長を促進したりしなかったりと明確な効果を示さなかったが、藍藻の増殖を確実に促進することが確認された。また、食塩によるAnabaenaの増殖阻害効果は、ナノバブルにより軽減されることが示された。宇宙における光合成活性の測定に関しては、インド回収衛星SRE2の利用による、日本ーインド共同宇宙実験「微小重力下におけるシアノバクテリアの増殖に関する研究」の地上実験としてほぼ完了した。実験材料としては、食用にもなるスピルリナ(Arthrospira platensisNIES-39)を選定し、宇宙での培養用に開発した装置内で6日間培養し、菌濃度、クロロフィル量、タンパク質量等について、その増加量を測定した。その結果、スピルリナは本実験条件下で十分に増殖することが確認された。光合成活性の測定に関しては、酸素発生量の直接定量と酸素や炭素の同位体を用いての質量分析による活性の測定を行い、宇宙実験と類似した地上実験条件下で活性を測定することに成功した。これらの研究成果は、微生物関連の国際会議およびJAXA宇宙科学研究所でのシンポジウムにおいて発表した。本研究のもう一つの課題であるナノバブルの宇宙利用に関しては、まず簡便なナノバブル作成法の開発に取り組んだ。最終的に、市販のハンドミキサーで1%エタノールを高速撹拌することにより、100nm以下の微細気泡を持つナノバブル水を作成することに成功した。また、ナノバブルのゼータ電位はー30mVー40mVであり、ナノバブル水に食塩を添加することにより、ゼータ電位は0mVに近ずくと同時に気泡径が大きくなることを明らかにした。またナノバブルは1カ月以上安定して存在することが確認された。ナノバブルのシアノバクテリアの増殖におよぼす効果に関しては、0.3%エタノールを用いて作成したナノバブル培地で培養したアナべナは、対照のアナべナより速く増殖し、70mMの食塩による増殖の阻害に対しても強い耐性を示した。カイワレダイコン種子の発芽、伸長におよぼすナノバブル水の効果を検討した結果、ナノバブル水は根や茎の伸長を促す可能性があることが示された。宇宙環境下での光合成活性の測定を目指して、宇宙実験用にJAXAにより開発された全自動型微細藻培養装置を用い、藍藻スピルリナ(Arthrospira platennsis)を実験材料として地上での準備研究を行った。スピルリナは6日間の培養により、クロロフィル量では約9倍、タンパク質量にして約9倍に増加した。光合成活性は、酸素の発生量およびH218Oから発生した酸素の同位体比の変化、また13Cの取り込み量により測定した。その結果、光合成活性が高い精度で測定できることが実証された。
フェムト秒時間分解能EOサンプリング計測のための超広帯域プローブ光源開発

本研究の目的は、フェムト秒電子バンチの形状を明らかにするためのElectro-Optic(EO)サンプリング法による電子バンチ計測に用いるプローブレーザー光の開発である。本計測法に必要な広帯域で平坦なスペクトル形状のチャープパルスを、超広帯域光発生や位相補償、波形整形技術、光パラメトリック増幅などを用いて開発を行った。Nd:YAGレーザーの2倍高調波を用いた増幅実験を行い、スペクトルが帯域100nmに渡って平坦でパルスエネルギー38uJのチャープパルスが得られ、EOサンプリング計測に使用可能なプローブ光を開発するという目標は達した。フェムト秒電子バンチのバンチ長をEOサンプリング法によって計測するための超広帯域プローブ光開発を行っている。本年度は、ハイパワー発振器とフォトニック結晶ファイバー(PCF)を用いて超広帯域光を発生させ、音響光学素子とパルスストレッチャーによって波形整形と分散制御を行った。まず何種類かのPCFに対して広帯域光発生の実験を行い、最適なPCFを選定した。この結果、コア径サイズ5umまたは8umで、250nmを超える帯域を持つ超広帯域プローブ光の発生に成功した。さらにこのプローブ光を分光器で計測しながら音響光学素子に与えるパラメータを調整し、全帯域にわたってフラットな波長スペクトルを得ることに成功した。また、線形な波長分散を得るために、プリズムとグリズムを用いた位相補償器を開発した。以上の結果から、超高分解能EOサンプリングに適したプローブ光の生成に成功した。また、このプローブ光を増幅するため励起光の整備を行った。得られたプローブ光のパルス幅は300fs程度であるので、このパルスを効率よくまた安定して増幅させることができるよう、パルス幅80psの波長532nmのNd:YAGレーザーを導入した。この励起用レーザーはプローブ光の発振器と同様に238MHzのRF信号に同期させることが可能であり、これにより励起光とプローブ光の時間ゆらぎを抑制し、安定した増幅が見込める。今後はこの励起レーザーを用いて増幅実験を行う。本年度は、前年度にフォトニック結晶ファイバーによる超広帯域光発生と音響光学素子による波形整形技術によって発生させた、帯域幅250nmに渡ってスペクトル形状の平坦な超広帯域光の増幅試験を行った。増幅にはプローブ光の発生元となるチタンサファイア発振器と238 MHzのRF信号で位相同期されたNd:YAGレーザーを励起光源として用いた。この励起レーザーの2倍高調波(波長532 nm)を用いた増幅実験では、750 nmから850 nmに渡ってフラットトップなスペクトル形状のプローブ光が得られた。また増幅後のパルスエネルギーは38 uJが得られた。音響光学素子に与えるパラメータを調整することで増幅後のスペクトルも平坦な形状が達成できており、本研究課題である高速EOサンプリング計測に使用可能なプローブ光を開発するという目標は達した。特にパルスエネルギーは、レーザー光を分割して使用する多点計測を行っても十分なS/N比が得られる事が見込まれる10 uJ以上が得られたことから、今後のEOサンプリング計測の基礎技術として意義のある成果が得られたと考えられる。一方、より広帯域なスペクトルを得るための増幅には課題も残した。励起光として計画していた波長460 nmのパルスは得られたものの、これによる超広帯域増幅を得ることはできなかった。しかし、フェムト秒電子バンチのバンチ長を非破壊かつリアルタイムに計測する手法としてEOサンプリング法は最適であることから、超広帯域プローブ光の必要性は依然として高い。広帯域光の発生方法や波長範囲なども含めた検討を今後も行っていく。レーザー本研究の目的であるEOサンプリング法を用いた高分解能電子バンチ計測に必要な超広帯域プローブ光開発には、重要な2つの開発要素がある。これは、分散とスペクトルが制御された超広帯域プローブ光生成と超広帯域プローブ光の増幅という2つの要素であるが、このうち超広帯域プローブ光生成は達成された。この各要素技術開発はそれぞれ1年ずつ段階的に行う予定であったことから、計画は順調に進展している。今後は励起レーザーを用いてプローブ光のパルス幅を10 uJまで増幅する。この時、スペクトル形状と帯域幅を維持した増幅が大きな課題である。このため、波長450 nmの励起光開発を行う。これは超広帯域光から一部900 nmの成分を切り分けて増幅し、2倍高調波発生によって生成可能である。また、450 nmの励起光を用いて増幅を行う際は、可能な限り少ない増幅段で所定の増幅帯域とパルスエネルギーが得られるようにするため、OPA結晶の角度の調整や励起光の波長帯域の最適化などを、増幅計算などとも併せて検証し、実験を行う。

また増幅した超広帯域光パルスの時間計測と位相計測を行い、時間波形とチャープの線形性を計測してシステムの完全性を検証する。検証結果は論文や学会を通じて広く発信していく。
ヒト血液単核球由来-血管平滑筋様細胞の分離・同定とこの細胞の血管病変に於ける役割

動脈硬化は病理学的特徴から粥状動脈硬化病変と線維筋性硬化病変に大別される。線維筋性肥厚動脈硬化病変形成のメカニズムについては、中膜平滑筋が脱分化・遊走し内膜において増殖して細胞外基質を産生・蓄積するとの説が広く受け入れられているが、「線維筋性硬化病変形成に血液単核球由来の線維細胞様-平滑筋細胞様細胞が関与している」との仮説を検証するために、ヒト末梢血血球細胞から血管平滑筋様細胞が出現するかを検討した。ヒト末梢血単核球分画をdensity gradientにより分離しヒト血管平滑筋培養用特殊培地にて培養すると、培養3日目から培養dishに接着したspindle shape cellが出現し、この細胞は30日間以上に渡って培養可能であった(Fibromuscular cell ; FMC)。20-30日培養したFMC細胞のphenotypeを検討したところ、calponin,血管平滑筋α-actin, SM22a,SM-1,Type-I collagenを発現していることが明らかとなった。FMCにおける血管平滑筋α-actinの発現はRT-PCR、Western blotting、細胞免疫染色にて確認した。更に末梢単核球における血管平滑筋α-actin発現を検討したところ、ヒト末梢単核球に於いて血管平滑筋α-actin mRNA発現が認められ、末梢血液中に於いて既に血管平滑筋様phenotypeを示す細胞が存在することが示された。ヒト末梢単核球に於いてはType-Icollagen発現は陰性であったことより、Chesney & Bucalaらの報告したマウスにおけるFibrocyteとは異なっていた。比重d=1.071を基準として末梢単核球を低比重又は高比重分画に分けて血管平滑筋α-actin発現を検討すると低比重分画にその発現が認められ、更にそれぞれの分画を個別に培養すると低比重分画からFMCが分化・生存してくることが確認された。以上よりヒト末梢単核球分画には、血管平滑筋様細胞に分化・生存できる可能性を持った細胞が存在することが明らかとなった。動脈硬化は虚血性心疾患、脳血管障害など種々の全身性血管疾患に関与しており、病理学的特徴から粥状動脈硬化病変と線維筋性硬化病変に大別される。線維筋性肥厚動脈硬化病変形成のメカニズムについては、中膜平滑筋が脱分化・遊走し内膜において増殖して細胞外基質を産生・蓄積するとの説が広く受け入れられているが、「この線維筋性硬化病変形成に血液単核球由来の線維細胞様-平滑筋細胞様細胞が関与している」との仮説を検証した。ヒト末梢血単核球分画をdensity gradientにより分離しヒト血管平滑筋培養用の培地にて培養した。培養3日目から培養dishに接着したspindle shape cellが出現し、この細胞は30日間以上に渡って培養可能であった。この細胞は分裂増殖能を有し細胞形態は大きくなりpassageが可能であった。25日培養した細胞のphenotypeを検討したところ、このspindle shape cellは、血管平滑筋α-actinを発現していることが明らかとなった。血管平滑筋α-actinの発現はRT-PCR、Western blotting、細胞免疫染色にて確認した。また、この細胞は細胞外基質であるコラーゲンtype-I,type-IIIを発現していることがRT-PCRにて確認された。ヒト

末梢血単核球分画を比重d=1.068を基準として高比重末梢血単核球分画と低比重末梢血単核球分画に分けて培養したところ血管平滑筋α-actin陽性spindleshape cellは、高比重末梢血単核球分画から出現する事が確認された。この細胞におけるマクロファージマーカーは陰性であった。以上より、我々はヒト末梢血単核球分画から細胞外基質の産生能を有し血管平滑筋α-actinを発現しているspindle shape cell;-血液細胞-単核球由来の線維細胞様-平滑筋細胞様細胞が出現することを見出した。動脈硬化は病理学的特徴から粥状動脈硬化病変と線維筋性硬化病変に大別される。線維筋性肥厚動脈硬化病変形成のメカニズムについては、中膜平滑筋が脱分化・遊走し内膜において増殖して細胞外基質を産生・蓄積するとの説が広く受け入れられているが、「線維筋性動脈硬化病変形成に血液単核球由来の線維細胞様-平滑筋細胞様細胞が関与している」との仮説を検討するために、ヒト末梢血血球細胞から血管平滑筋様細胞が出現するかを検討した。ヒト末梢血単核球分画をdensity gradientにより分離しヒト血管平滑筋培養用特殊培地にて培養すると、培養3日目から培養dishに接着したspindle shape cellが出現し、この細胞は30日間以上に渡って培養可能であった(Fibromucular Cell ; FMC)。20-30日培養したFMC細胞のphenotypeを検討したところ、calponin,血管平滑筋α-actin, SM22a,SM-1,Type-I collagenを発現していることが明らかとなった。FMCにおける血管平滑筋α-actinの発現はRT-PCR、Western blotting、細胞免疫染色にて確認した。更に末梢単核球における血管平滑筋α-actin発現を検討したところ、ヒト末梢単核球に於いて血管平滑筋α-actin mRNA発現が認められ、末梢血液中に於いて既に血管平滑筋様phenotypeを示す細胞が存在することが示された。ヒト末梢単核球に於いてはType-Icollagen発現は陰性であったことより、Chesney & Bucalaらの報告したマウスにおけるFibrocyteとは異なっていた。比重d=1.071を基準として末梢単核球を低比重又は高比重分画に分けて血管平滑筋α-actin発現を検討すると低比重分画にその発現が認められ、更にそれぞれの分画を個別に培養すると低比重分画からFMCが分化・生存してくることが確認された。以上よりヒト末梢単核球分画には、血管平滑筋様細胞に分化・生存できる可能性を持った細胞が存在することが明らかとなった。
全国学力・学習状況調査結果と思考スキルの活用能力の関係の検討

本研究は全国学力・学習状況調査結果と思考スキル活用能力の関係を明らかにすることを目的とした。先行研究や各地での実践から得られた知見をもとに,思考スキル活用能力を「思考スキルの実行能力」と「思考スキル活用に対するメタ認知」の2つから捉えることとした。「思考スキル実行能力」は思考スキル実行を求める評価問題を作成し評価し,「思考スキル活用に対するメタ認知」は該当の思考スキルをどの程度活用したと認識しているかを5件法にて回答を求める形で評価を行った。これらの2つの回答を「思考スキル活用能力」として定義した。また,全国学力・学習状況調査結果は,学習状況調査結果を除外し,学力調査問題の正答率を対象とした。さらに,思考スキル活用能力の評価対象とした思考スキルの活用を求められる問題を抽出し,分析の対象とした。以上,2つの指標を収集し,それらの関連についてパス解析を実施した結果,学力調査結果と思考スキル活用能力の関連を明らかにすることができた。研究の対象とした3つの思考スキルについては,どの思考スキルに対しても「思考スキルの実行能力」よりも「思考スキル活用に対するメタ認知」が学力調査結果により強い影響を与えていることが明らかになった。この結果をもとにして,思考スキルを文脈から切り離して習得,活用できることよりも,その思考スキルを様々な場面でたくさん活用したと自覚していることの方が重要であることが明らかになり,思考スキル指導に関する重要な知見となると考えられる。本研究は汎用的技能としての思考スキルの活用能力と学力学習状況調査結果の関連を明らかにすることを目的としている。本研究は思考スキルの活用能力の育成を前提としているため、平成28年度は思考スキルの活用能力の評価とその指導体制について研究を進めた。研究によって、思考スキルの枠組みでの授業設計を行うことで、児童・生徒に求める「考える」を具体化することが授業設計が可能になることと、そのための授業設計手順を明らかにした。思考スキルの枠組みによる授業設計によって、「時間の確保」,「情報の追加・変更」,「発問・支援の変更」,「まとめ方の変更」というような授業設計の変更が行われ、より児童の思考力育成に焦点化した授業設計が可能になることが明らかにした。また同時にそのような思考スキルを育成する場面がどの教科のどのタイミングで出てくるのかについて教科書分析によって明らかにした。各教科の教科書会社が提供している年間指導計画作成資料を対象に「比較する」思考スキルが指導される学習場面を教科ごとに抽出を行なった結果、思考スキルの育成場面については教科によって異なり、それを意図的に関連づけたカリキュラムマネジメント必要性が明らかになった。さらに、思考スキルの活用能力を評価するための方法を検討した。思考スキルを補助するためのシンキングツールとそれをもとにした作文を同時に評価することで、教科の知識、思考スキル、思考スキルの活用能力を個別に評価することが可能になることを明らかにした。本年度の研究によって評価方法と思考スキル育成を目指した授業設計の手順やカリキュラムが明らかになった。今年度は評価方法と授業設計方法を整理することができ、明らかになった評価方法によって全児童の思考スキルの評価も実施することができた。思考スキルの活用能力の評価方法が明らかになったことで、その能力と学力学習状況調査結果の関連を明らかにすることが可能になった。同時に思考スキルの育成のための授業設計に関する研究知見によって新たに協力校を見つけ、広げていくことが可能になった。思考スキルに関する記述が次期学習指導要領の中にも散見され、本研究に興味を持つ学校現場が広がる可能性が高いため、実践指導に赴く学校に研究協力を依頼し、より多様なデータを収集することで思考スキルの活用能力と学力学習状況調査結果の関連を詳細に分析していくことが可能になる。本研究の目的は学力と関係する資質・能力を明らかにし、それらと学力学習状況調査結果との関連を明らかにすることである。今年度は学力と関係する資質・能力としての思考スキルとその評価方法について明らかにした。思考スキルとは学習指導要領において「考えるための技法」として示されており、思考力育成のキーワードの一つである。今年度は、新学習指導要領の公表を受け、その中で求められる思考スキルの種類とその段階を検討した。新学習指導要領の文言を分析することで、思考スキルの種類とその系統性を明らかにした。思考スキルの種類では、現行学習指導要領の分析から得られた思考スキルを元に、新学習指導要領を分析した結果、17種類の思考スキルがあることが明らかになった。さらに、それぞれの思考スキルについて、小学校低学年・中学年・高学年、中学校という段階を明らかにすることができた。さらに、その評価方法について検討した。思考スキル指導を実施している公立小学校を対象に思考スキルの評価を実施し、その結果を参考に、思考スキル指導を実施していない学校においても評価できるような方法を検討し、記述式とアンケートの2種類を開発した。記述式については、「比較する、分類する」などの項目についてそれぞれの実行の結果を記述してもらうことで、思考スキルを評価した。アンケート形式では、批判的思考尺度や情報活用の実践力尺度などを参考に、思考スキルの実施傾向について選択して貰う形式による評価アンケートを作成した。それぞれの評価方法について、実際に公立小学校などを対象に実施し、その妥当性についても検討を進めた。今後はそれらの評価結果と学力調査結果との対応について検討を進めていく。本研究の目的である、資質能力の検討とその評価方法の整理が完了している。今年度、その評価結果と学力調査結果との対応を分析するためのデータ収集が完了しており、分析を残すのみである。研究は順調に進展していると言える。

本研究は全国学力・学習状況調査結果と思考スキル活用能力の関係を明らかにすることを目的とした。先行研究や各地での実践から得られた知見をもとに,思考スキル活用能力を「思考スキルの実行能力」と「思考スキル活用に対するメタ認知」の2つから捉えることとした。「思考スキル実行能力」は思考スキル実行を求める評価問題を作成し評価し,「思考スキル活用に対するメタ認知」は該当の思考スキルをどの程度活用したと認識しているかを5件法にて回答を求める形で評価を行った。これらの2つの回答を「思考スキル活用能力」として定義した。また,全国学力・学習状況調査結果は,学習状況調査結果を除外し,学力調査問題の正答率を対象とした。さらに,思考スキル活用能力の評価対象とした思考スキルの活用を求められる問題を抽出し,分析の対象とした。以上,2つの指標を収集し,それらの関連についてパス解析を実施した結果,学力調査結果と思考スキル活用能力の関連を明らかにすることができた。研究の対象とした3つの思考スキルについては,どの思考スキルに対しても「思考スキルの実行能力」よりも「思考スキル活用に対するメタ認知」が学力調査結果により強い影響を与えていることが明らかになった。この結果をもとにして,思考スキルを文脈から切り離して習得,活用できることよりも,その思考スキルを様々な場面でたくさん活用したと自覚していることの方が重要であることが明らかになり,思考スキル指導に関する重要な知見となると考えられる。今後は実際に学力調査結果と思考スキルの活用能力の関連の分析を進めていく。学力調査結果は取り扱いに注意を要するデータであるため、それぞれの学校現場の状況に合わせたデータ分析を進めていくことで、より多様なデータを収集し、研究成果をまとめていきたいと考えている。具体的にはこれまで思考スキル指導を進めてきた学校、これから思考スキル指導を進める学校などのように複数の状況を想定し、それぞれの実態に合わせたデータ収集と結果の還元を進めていきたいと考えている。今後はこれまでの研究成果を元に、具体的な分析とその成果のまとめを進めていく。今年度は思考スキル活用能力の評価方法の検討に注力したこともあり、論文投稿をすることができなかったため、論文投稿にかかる費用と印刷にかかる費用の使用がなかったため。また、授業研究講師としての出張とともに打ち合わせを行ったため、打ち合わせ旅費を節約することができたため。今年度は大量データの処理を必要とするデータを収集することが難しかった。人件費やその他の項目の支出が少なかったため、次年度以降、データ処理や論文投稿などを予定しており、そのための費用として使用する。今年度は当初計画よりも多くの研究協力校を募るための打ち合わせ旅費や集めたデータの分析や論文投稿にかかる費用として使用する。
病原性プリオン蛋白質の生成機構に関する基盤研究

異常型プリオン蛋白質(PrPSc)は感染因子プリオンの主要構成要素であり、その生成機構はプリオン病病因論の中心となる。プリオン(PrPSc)が外部から侵入すると、正常型プリオン蛋白質(PrPC)と会合して、PrPCをPrPScに転換する。この際、PrPScは鋳型(seed)として働く。本研究では、PrScをseedとするPrPSc生成過程におけるPrPCとPrPScの分子間相互作用を解析した。マウスとハムスターのPrPを用いて、同種のPrPCとPrPScの組み合わせではPrPCはPrPScに転換するが、異種の組み合わせでは転換効率が非常に悪かった。しかしPrPCは異種PrPScと結合し得た。関連する一連の実験結果から、PrPScへの構造転換は、PrPCとPrPScの結合の段階ではなく、主に結合後の構造転換の段階で規定されること、構造転換の宿主特異性はPrP分子の中央部に存在する3アミノ酸の違いにより規定されることを明らかにした。また、PrScの生成に関与する微小環境の条件検討を行ったところ、グリコサミノグリカン(GAG)の構成要素である硫酸多糖がPrPScへの構造転換を促進することを発見した。硫酸多糖は細胞外間マトリックスに多く存在することから、PrPCは細胞膜上に発現することから、プリオン感染動物において細胞外マトリックス中の硫酸多糖がPrPC-PrPSc分子間相互作用に関与する可能が示唆された。さらに、PrP合成ペプチドを使用したPrPSc産生阻害試験の結果から、PrP119-141,PrP168-179,およびPrP200-223の合成ペプチドがPrPCとPrPScの結合を阻害することを見出した。これらのペプチドはPrPCと結合すること、およびβシート構造をとることから、ペプチドがPrPSc凝集体上に存在するPrPCとの結合ドメインを模倣すること、言い換えると、これらの領域がPrPC結合ドメインを形成する可能性が示唆された。PrPCとPrPScの分子間相互作用を解析する道具として、PrP分子に対するモノクローナル抗体(mAb)パネルを作製した。計34のmAbは認識するエピトープから10群に分類された。グループIVIIはPrP分子上のリニアエピトープを認識する抗体、グループVIII、IXはPrP分子上の構造エピトープを認識する抗体であった。また、グループIXはPrPSc特異的エピトープを認識する抗体である可能性が強く示唆された。このパネル抗体は今後のPrPC-PrPSc分子間相互作用の解析に非常に有用な道具となると考えられる。以上のように本研究では、PrPC-PrPSc分子間相互作用の生化学的な解析から、その特性、必要な微小環境、会合に関与するドメインなどの一端を明らかにした。

また、グループIXはPrPSc特異的エピトープを認識する抗体である可能性が強く示唆された。このパネル抗体は今後のPrPC-PrPSc分子間相互作用の解析に非常に有用な道具となると考えられる。以上のように本研究では、PrPC-PrPSc分子間相互作用の生化学的な解析から、その特性、必要な微小環境、会合に関与するドメインなどの一端を明らかにした。プリオン病では異常型プリオン蛋白質(PrP^<Sc>)が中枢神経系に蓄積することが神経変性の原因である。正常宿主細胞に発現するPrP^Cが構造変化してPrP^<Sc>が生成する。PrP^CがPrP^<Sc>に転換する際には、既存のPrP^<Sc>が鋳型として働く。しかし、PrP^CからPrP^<Sc>へ転換する際の分子機構は依然不明な点が多く残されている。そこで本研究では^<35>S標識精製PrP^Cと精製PrP^<Sc>から構成される試験管内試験系を用いてPrP^<Sc>生成に必要なPrP^C-PrP^<Sc>分子間相互作用の解析を進めている。PrP^<Sc>生成は種特異的に起こることが知られている。例えば、マウスPrP^CはマウスPrP^<Sc>の存在下でPrP^<Sc>に転換するが、ハムスターPrP^<Sc>はマウスPrP^<Sc>存在下ではPrP^<Sc>に転換しないか、転換効率が非常に悪い。この点に着目して、PrP^C-PrP^<Sc>分子間相互作用を試験管内試験法を用いて解析した結果、ハムスターPrP^CはマウスPrP^<Sc>と結合するが、結合後の構造変化が起こらないことが明らかとなった。この結果は、PrP^CとPrP^<Sc>の結合は種特異性(PrPアミノ酸配列特異性)は低いが、その後の構造変化の過程で、PrP^C-PrP^<Sc>間のアミノ酸相補性が必要であることを示している。また、PrP^<Sc>の生成過程は生化学的にPrP^CとPrP^<Sc>の結合とその後に起こるPrP^Cの構造転換に区別できることもあわせて示している。^<35>S標識マウスPrP^Cとマウスから構成される試験系に非標識ハムスターPrP^CあるいはマウスPrP^Cをcompetitorとして加えたところ、非標識ハムスターPrP^CはPrP^<Sc>の産生を阻害したが、非標識マウスPrP^CはPrP^<Sc>の産生を阻害しなかった。しかし、いづれの場合も非標識PrP^Cは^<35>S標識マウスPrP^CのPrP^<Sc>への結合は阻害しなかった。この結果は、PrP^<Sc>に依存したPrP^Cの生成は連続的な重合反応であることを示している。また、異種PrP^CによりPrP^<Sc>の生成が阻害される事実は、異種PrP^Cがプリオン病の遺伝子治療に利用できる可能性を示唆している。PrP^CとPrP^<Sc>の結合に関与するドメインを調べる目的で、各種PrP合成ペプチド(aa109-141,aa121-141,aa166-179,aa180-199,aa200-223,aa218-231)を用いてPrPペプチドとPrP^CあるいPrP^<Sc>との結合試験を行ったところ、aa109-141,aa166-179がPrP^Cと結合することが明らかとなった。感染性プリオン病において、体外から侵入してきた病原性プリオン蛋白質(PrPSc)と正常型プリオン蛋白質(PrPC)が直接会合することが、PrPScの増殖の第一段階である。
溶液反応の速度の一般表式の理論:光異性化反応から酵素反応まで

研究代表者が今まで提唱してきた溶液反応速度定数の一般表式の特徴の一つとして、溶媒のゆらぎが遅くなり反応が溶媒ゆらぎの遅さに律速されるように連れて、速度定数が溶媒粘性率の-α(0<α≦1)乗に比例して減少するようになることが挙げられる。これは、多くの溶液反応で実際観測されるけれども、従来の化学反応速度の標準理論であるTSTでも(α=1しか与えない)Kramers理論でも説明し得なかった現象であり、非TST理論の発展を促してきた現象である。この一致は当理論の妥当性を象徴する。この現象は、生体酵素反応でもしばしば観測される。これは、酵素反応が溶媒ゆらぎの遅さに律速されていることを意味する。この状況では、反応が溶媒ゆらぎ律速になっていない状況(即ち、TSTが成立する状況)に比べて、反応速度は当然小さくなる。しかし、生体系は何億年にも渡る進化の結果、環境に出来る限り適合した機関を獲得してきていることを考えるとき、生体系がわざわざ反応速度が小さくなる反応機構を選択してきたことには重要な意味があると考えられる。即ち、酵素はその溶媒である水中における蛋白質構造のゆらぎを積極的に利用して反応を仲介していると考えられる。この立場に立つと、酵素がなぜ数千もの原子からなるゆらぎ易い物体となっているかが見えてくる。このことの基本的意味と酵素反応速度におけるその現れを明らかにした。
量子確率論と無限次元解析

ランダム現象の背後に隠された非可換性に着目した数理モデルの基礎研究において成果をあげた。量子ホワイトノイズ微分という新しい概念を導入し、量子確率積分の拡張、フォック空間上の作用素の積分表示、量子マルチンゲールの表現、ボゴリューボフ変換の特徴づけに応用した。複雑ネットワークの構造解析に向けて、量子確率論的手法によるスペクトル解析やランダム・ウォークの推移確率計算、自由確率論と自由エントロピー、行列不等式などを研究した。古典的な伊藤解析が無限次元確率解析として発展しているように、量子伊藤解析に超関数の手法を導入した量子ホワイトノイズ解析は非可換無限次元解析の一つの流れを作っている。本研究では、量子ホワイトノイズ解析の深化を図るとともに、古典確率論では扱いにくい特異ノイズを含む確率モデルや複雑ネットワークへの応用も視野に入れている。研究実施において掲げた次の3項目について成果を述べる。(1)量子ホワイトノイズ方程式:超関数の意味で存在が保証されている解について、(非有界)作用素として働く適当なヒルベルト空間を構成することが重要な問題である。特に、部分ユニタリ性について、Ayed、Ouerdianeらとの共同研究が進展した。さらに, Jiとともに、長年の懸案であったボゴリューボブ変換やギルサノフ変換の拡張についてフーリエ・ガウス変換を用いた統一的扱いに道筋がつき、共同論文を準備するに至った。(2)非ガウス型量子確率過程:具体的な多変数直交多項式に関する文献調査を行うとともに、鈴木とともに生物モデルに現れる古典確率過程への応用のための準備をした。日合は自由エントロピー理論における成果を上げ、独立増分過程の議論に大きな示唆を与えた。(3)成長グラフの漸近的スペクトル解析:独立性の諸概念とグラフの構造の関連を隣接行列の分解の観点から検討し、付随する量子中心極限定理を通して、スペクトルの漸近形を求めた。グラフのQ-行列の正値性について、グラフ積を統一的に扱う新しい視点を導入し、ボゼイコの定理の簡略化された別証明を与えた。浦川によるラプラシアンのスペクトル解析の成果から、離散グラフへのアプローチの可能性を探った。上記の研究項目に関連して、内外の研究者を招聘して、第8回仙台ワークショップを11月に開催した。また、関連する研究集会で成果を発表した。本研究では、複雑ネットワークや生物モデルに現れるランダム性を見据えながら、確率解析としての量子ホワイトノイズ解析の深化を図ることが目的である。研究実施において核としている次の3項目について成果を述べる。Jiとの共同研究によって、長年の懸案であったボゴリューボフ変換やギルサノフ変換の拡張についてフーリエ・ガウス変換を用いた統一的扱いが可能となった。それによって、正準交換関係の変換論を新しいタイプのホワイトノイズ微分方程式に置き換える試論を展開した。(2)非ガウス型量子確率過程:日合が自由エントロピー理論における成果を上げ、量子スピン系の状態の分類と各種の作用素不等式を導出した。今後独立増分の確率過程の議論に大きな示唆を与えるものとして期待される。鈴木とともに生物モデルに関連する反応拡散系のランダム化について検討を重ねた。(3)成長グラフの漸近的スペクトル解析:閾値グラフのスペクトル分布を求める一般公式を導出し、ランダム化した場合について研究を継続している。閾値グラフの構造に独立性の諸概念を対応させる観点から新しい展開が期待される。また、古典ランダムウォークに対して量子確率論的アプローチを試み、コンタクトプロセスの臨海現象への応用が拓けてきた。上記の研究項目に関連して、内外の研究者を招聘して、第9回仙台ワークショップを9月に開催した。量子確率論をめぐる解析的側面(量子ホワイトノイズ解析)と代数的側面(スペクトルグラフ理論における量子確率論的手法)をより高いレベルで融合し、新しい展開を目指すことを目的としている。以下、重点3項,目について成果を述べる。(1)量子ホワイトノイズ方程式:正準交換関係の変換問題を新しいタイプのホワイトノイズ微分方程式に帰着することで、従来のユニタリ同型問題に別証明を与えただけでなく、非ユニタリ変換への道筋をつけることができた。これによって、ボゴリューボフ変換やギルサノフ変換をフーリエ・ガウス変換の枠組みで統一的に扱うことが可能となった。ユニタリ化問題について継続研究中である。(2)非ガウス型量子確率過程:相互作用フォック空間の多モード化の観点から具体例の蓄積を続けた。星形グラフ上のランダムウォークに対して、グラフの頂点を添字とする直交多項式系を構成して、ランダム・ウォークの推移確率の積分表示を与えた。ランダム行列と自由エントロピーを基礎として、自由確率論と関連する行列解析を包括的に研究した。

ある種の反応拡散系におけるパターン形成とその安定性を決定し、ノイズの導入について検討を始めた。(3)成長グラフの漸近的スペクトル解析:量子確率論における独立性の諸概念とグラフの構造の関連を一般化し、複雑なグラフを小さなグラフの「合成」として扱うための新しい「グラフ積」を導入した。特に、典型的な4つのグラフ積とQ行列の正値性との関連を明らかにした。ハミンググラクの距離行列の漸近的スペクトルとして新しい分布を導出し、ヤンググラフとの関連を探った。上記の研究課題に関わる内外の研究者を招聘して、第10回仙台ワークショップを12月に開催した。多くの研究集会で成果を発奉するとともに問題点を議論して、次年度につながる方向性を探った。
微生物の生産する酵素による希少オリゴ糖合成技術の開発

本研究課題は、応募者らが独自に開発した希少糖およびその誘導体の生産技術を発展させて、希少糖のみを構成単位とする新規の二糖およびオリゴ糖を生産する技術を開発するための基盤研究である。本研究では、生理活性が解明され、用途開発の発展性の高い、希少糖D-アロースから、D-アロースのみを構成単位とする新規二糖およびオリゴ糖を生産する方法を開発する。本研究では単糖から合成できるホスホリラーゼに焦点を当て、D-アロースから二糖(アロシルアロース)、オリゴ糖(アロオリゴ糖)までの一連の生産法の確立と、その技術を他の希少糖にも応用することを目指して研究を実施した。生産に用いる材料に用いるD-アロースを十分量生産した。また、アロキナーゼによるD-アロースとATPからD-アロース6-リン酸の生産を試みた。しかし、D-アロース6-リン酸からD-アロース1-リン酸の生産では非常に効率が悪いため、D-アロース1-リン酸を生産する微生物のスクリーニングを行った。D-グルコース1-リン酸からD-アロース1-リン酸に変換する微生物、D-アロースからD-アロース1-リン酸に変換できる微生物の分離に成功した。D-アロース1-リン酸の生産が可能となったので、既知のホスホリラーゼを用いてアロシルアロースの生産を試みたがD-アロース1-リン酸が不安定でアロースに分解してしまうため反応が合成の方向に働かず生産物を得ることができなかった。一方、D-グルコース1-リン酸からD-アロース1-リン酸に変換できる微生物はBacillus属と同定し、二糖のセロビオースにも作用することがわかったので、本菌を用いてセロビオースからのアロシルアロースの生産を試みた。その結果、セロビオースをケトセロビオースに微生物酸化し、水素化ホウ素ナトリウムを用いて還元することで、高い収率でアロシルアロースが得られることがわかった。本研究では単糖から合成できるホスホリラーゼに焦点を当て、酵素反応条件を工夫することで受容体として認識できることがわかったD-アロースから二糖(アロシルアロース)、オリゴ糖(アロオリゴ糖)までの一連の生産法の確立と、その技術を他の希少糖にも応用することを目指している。1.酵素遺伝子のクローニングと組換え酵素生産アロキナーゼ、ホスホヘキソースムターゼ両遺伝子は大腸菌由来の報告がある。すべて高発現ベクターを用いて大腸菌で組換え酵素を大量に生産させることに成功した。2.D-アロース1-リン酸の合成生産に用いる材料に用いるD-アロースを十分量生産した。HPLC(既存の機器)を用い、分析カラムには昭和電工社製NH2P-4Eのイオン交換モードを用いることで、D-アロース6-リン酸の生産が確認できた。アロース1-リン酸を生産する微生物のスクリーニングを行っている。グルコース1-リン酸またはD-アロースを出発原料に用い、異性化してアロース1-リン酸に変換する微生物のスクリーニングを行っている。

本研究課題は、応募者らが独自に開発した希少糖およびその誘導体の生産技術を発展させて、希少糖のみを構成単位とする新規の二糖およびオリゴ糖を生産する技術を開発するための基盤研究である。本研究では、生理活性が解明され、用途開発の発展性の高い、希少糖D-アロースから、D-アロースのみを構成単位とする新規二糖およびオリゴ糖を生産する方法を開発する。本研究では単糖から合成できるホスホリラーゼに焦点を当て、酵素反応条件を工夫することで受容体として認識できることがわかったD-アロースから二糖(アロシルアロース)、オリゴ糖(アロオリゴ糖)までの一連の生産法の確立と、その技術を他の希少糖にも応用することを目指している。・D-プロース1-リン酸の合成法の確立生産に用いる材料に用いるD-アロースを十分量生産した。また、アロキナーゼによるD-アロースとATPからD-アロース6-リン酸の生産を諌みた。HPLC(既存の機器)を用い、分析カラムには昭和電工社製NH2P-4Eのイオン交換モードを用いることで、D-アロース6-リン酸の生産が確認できた。しかし、D-アローズ6-リン酸からD-アロース1-リン酸の生産では非常に効率が悪いため、アロース1-リン酸を生産する微生物のスクリーニングを行った。グルコース1-リン酸またはD-アロースを出発原料に用い、異性化してD-アロース1-リン酸に変換する微生物のスクリーニングを行い、一菌株の乳酸菌の生産する酵素がD-アロースからD-アロース1-リン酸に変換できること見出した。現在、D-アロース1-リン酸の生産を進めるとともに、D-グルコース1-リン酸からの生産について引き続きスクリーニングを行っている。本研究では単糖から合成できるホスホリラーゼに焦点を当て、D-アロースから二糖(アロシルアロース)、オリゴ糖(アロオリゴ糖)までの一連の生産法の確立と、その技術を他の希少糖にも応用することを目指して研究を実施した。生産に用いる材料に用いるD-アロースを十分量生産した。また、アロキナーゼによるD-アロースとATPからD-アロース6-リン酸の生産を試みた。しかし、D-アロース6-リン酸からD-アロース1-リン酸の生産では非常に効率が悪いため、D-アロース1-リン酸を生産する微生物のスクリーニングを行った。D-グルコース1-リン酸からD-アロース1-リン酸に変換する微生物、D-アロースからD-アロース1-リン酸に変換できる微生物の分離に成功した。D-アロース1-リン酸の生産が可能となったので、既知のホスホリラーゼを用いてアロシルアロースの生産を試みたがD-アロース1-リン酸が不安定でアロースに分解してしまうため反応が合成の方向に働かず生産物を得ることができなかった。一方、D-グルコース1-リン酸からD-アロース1-リン酸に変換できる微生物はBacillus属と同定し、二糖のセロビオースにも作用することがわかったので、本菌を用いてセロビオースからのアロシルアロースの生産を試みた。その結果、セロビオースをケトセロビオースに微生物酸化し、水素化ホウ素ナトリウムを用いて還元することで、高い収率でアロシルアロースが得られることがわかった。
液状化地盤の側方流動に対する抗基礎の耐震性に関する研究

(1)1964年新潟地震および1995年兵庫県南部地震における側方流動による基礎杭の被害事例を分析し、流動中の液状化地盤から基礎杭に作用する外力は主として液状化層上部に存在する非液状化層の変位に起因するものであることを明らかにした。このことは、側方流動に対する基礎杭の耐震設計において地盤の側方流動量の精度の高い推定が必要であることを示している。(2)重力場における側方流動実験から、模型地盤全体が完全に液状化した場合、基礎杭には流体的外力が卓越すること、またこの外力は抗力によって評価出来ることが示された。(3)遠心載荷場における側方流動実験から、完全液状化状態の流動地盤からは流体的外力が基礎杭に作用すること、および不完全液状状態の地盤からは地盤変位に基づいた固体的外力が卓越することが示された。さらに非液状化層が液状化層上部に存在する場合には非液状化層の変位に起因した外力が杭の変形を支配することが示された。(4)(1)(3)の研究成果に基づき、側方流動に対する基礎の変形・応力を推進するための数値解析モデルを構築し、合理的な耐震設計法の提案を行った。(1)1964年新潟地震による新家庭裁判所建物(地上4階、RC杭)および1995年兵庫県南部地震による芦屋市宮川大橋橋台基礎杭、阪神高速5号湾岸線の5橋脚の基礎杭、神戸市東灘ガスタービン発電所燃料輸送ポンプ基礎杭を対象として、構造物の慣性力および側方流動による地盤の永久変位を考慮した数値解析により被害過程と被害原因の究明を行った。このため当該地盤の土質資料、地震後の地表面変状調査結果の収集、および地震前後に撮影された航空写真による近傍地盤の地表面永久変位の測定を行った。(2)遠州灘の浜砂による模型地盤(長さ3m,幅1m,厚さ0.5m)にアクリルパイプ製の模型杭(外径23mm)を設置して、正弦波加振によって液状化と側方流動を発生させ、杭に作用する外力を測定した。地表面勾配、液状化層の厚さ、模型地盤の相対密度などの諸条件が流動外力の特性に与える影響を実験的に明らかにした。(3)上記の模型実験結果をもとに液状化土を非線型粘性流体と見なした側方流動外力評価のための数値解析モデルの構築を行った。(1)遠心載荷装置を用いた模型杭に作用する液状化地盤の流動外力に関する実験を行い、以下のことを明らかにした。緩詰めの砂層が完全な液状化状態にある場合は模型杭に作用する外力を流体の抗力として表すことができるが、比較的締め固まった砂層が不完全な液状化状態では地盤変位が支配的な固体力となる。(2)1964年新潟地震におけるNHKビルおよび家庭裁判所ビルの基礎杭の被害を分析し、いずれの場合においても液状化層上部に存在した非液状化層の変位が杭被害に関して支配的な影響を与えたことを明らかにした。(3)3年間にわたる一連の研究成果をまとめ、液状化土の側方流動に対する基礎杭の耐震設計法と解析モデルを提案した。
高ガス透過性・耐熱性多層構造フィルムを用いた新培養システムの開発

"Culture Pack"(CP)はフッ素樹脂PFAフィルム(PFA)を素材とした培養容器であるが,PFAは高価格であり,CPの実用化にあたっては,より安価なフィルム素材の適用が望まれている.本研究では,まず,PFAに比べ非常に低価格で,ガス透過性,耐熱性に優れた多層構造フィルム(PTP)とPFAを用いて,両フィルムで作製したCPでの小植物体の生育,容器内のガス環境,小植物体の光合成能の測定を行い,フイルム素材としてのOTPの有効性を検討した.次に,OTPフィルムを用いた実用性と高機能を備えたクローン苗生産用ディスポーザプル新培養容器を試作した.まず,OTPおよびPFAで作製したCP・ロックウールシステムに,シンビジウム3品種のin vitroで増殖した苗条を植付け,3000ppm CO_2施用条件下で培養した.その結果,3品種いずれにおいても,OTPを素材とするCPで生育した小植物体は,従来法(三角フラスコ・寒天培地)のものに比べ,生育は促進され,PFAを素材とするCPで生育したものとほぼ同等の生育を示すことが明らかになった.次に,各容器内のCO_2濃度の日変化を測定した結果,OTPおよびPFAを素材としたCP内の明期中のCO_2濃度は,従来法に比べ,比較的高い濃度で推移した.さらに,各培養システムで生育した小植物体の葉の光合成速度を測定したところ,OTPおよびPFAを素材としたCPで生育した小植物体の葉の光合成速度は,従来法で生育したものに比べ,高い値を示した.以上の結果,小植物体の生育,培養容器内のガス環境,小植物体の光合成能の面から評価すると,フィルム培養システムのフィルム素材として,OTPはPFAとほぼ同等の性能を有していると判断された.次に,OTPフィルムを素材として試作した新培養容器「Vitron」は,(1)容器本体,(2)トップシールフィルム(TSF)および(3)保護フタの3パーツから成る.TSFはアクリル系粘着剤により容器本体を密閉し,保護フタはTSFを保護し,スタック性を付与する.このVitronと"Miracle Pack"(MP)を用いて,種々の外植体を,さまざまな培養形態で培養した.その結果,サツマイモでは,Vitronで得られた小植物体は,両フィルム製MPのものに比べ大きかった.イチゴでは,培養システム間で小植物体の生育に差は認められなかった.また,シンビジウムでは,いずれの培養システムでも大きなPLB集塊が得られ,PLB数も大差はなかった.一方,各培養システムで得られたユーカリ小植物体を順化した結果,Vitron由来の小植物体は,他の培養システムのものに比べ,地上部生体重が有意に増大した.本研究の結果,今回試作した新培養容器Vitronは,さまざまな培養形態に対応が可能なクローン苗生産用培養システムとして優れた実用性を有することが明らかとなり,マイクロプロパゲーションでの実用化が期待できる."Culture Pack"(CP)はフッ素樹脂PFAフィルム(PFA)を素材とした培養容器であるが,PFAは高価格であり,CPの実用化にあたっては,より安価なフィルム素材の適用が望まれている.本研究では,まず,PFAに比べ非常に低価格で,ガス透過性,耐熱性に優れた多層構造フィルム(PTP)とPFAを用いて,両フィルムで作製したCPでの小植物体の生育,容器内のガス環境,小植物体の光合成能の測定を行い,フイルム素材としてのOTPの有効性を検討した.次に,OTPフィルムを用いた実用性と高機能を備えたクローン苗生産用ディスポーザプル新培養容器を試作した.まず,OTPおよびPFAで作製したCP・ロックウールシステムに,シンビジウム3品種のin vitroで増殖した苗条を植付け,3000ppm CO_2施用条件下で培養した.その結果,3品種いずれにおいても,OTPを素材とするCPで生育した小植物体は,従来法(三角フラスコ・寒天培地)のものに比べ,生育は促進され,PFAを素材とするCPで生育したものとほぼ同等の生育を示すことが明らかになった.次に,各容器内のCO_2濃度の日変化を測定した結果,OTPおよびPFAを素材としたCP内の明期中のCO_2濃度は,従来法に比べ,比較的高い濃度で推移した.さらに,各培養システムで生育した小植物体の葉の光合成速度を測定したところ,OTPおよびPFAを素材としたCPで生育した小植物体の葉の光合成速度は,従来法で生育したものに比べ,高い値を示した.以上の結果,小植物体の生育,培養容器内のガス環境,小植物体の光合成能の面から評価すると,フィルム培養システムのフィルム素材として,OTPはPFAとほぼ同等の性能を有していると判断された.次に,OTPフィルムを素材として試作した新培養容器「Vitron」は,(1)容器本体,(2)トップシールフィルム(TSF)および(3)保護フタの3パーツから成る.TSFはアクリル系粘着剤により容器本体を密閉し,保護フタはTSFを保護し,スタック性を付与する.このVitronと"Miracle Pack"(MP)を用いて,種々の外植体を,さまざまな培養形態で培養した.その結果,サツマイモでは,Vitronで得られた小植物体は,両フィルム製MPのものに比べ大きかった.イチゴでは,培養システム間で小植物体の生育に差は認められなかった.また,シンビジウムでは,いずれの培養システムでも大きなPLB集塊が得られ,PLB数も大差はなかった.