hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
病害土壌診断バイオマーカーの開発に向けたメタゲノム解析

本研究の目的は、サツマイモの重要病害や有害線虫が土壌微生物相に及ぼす影響を経時的かつ網羅的に調査することである。対象はサツマイモ立枯病とサツマイモネコブセンチュウとする。これらはサツマイモの収量や外観品質に大きな影響を及ぼすが、抵抗性品種は極めて限られている。また、有害線虫および土壌病害の発生・抑制には土壌微生物相が大きく影響することが示唆されているが、科学的な知見は少ない。そこで本研究では、立枯病とネコブセンチュウ発病・非発病土壌サンプルを用い、微生物構成を明らかにする目的で16Sメタゲノム解析を行った。ネコブセンチュウ発病圃場(茨城県つくば市)と隣接する非発病圃場、立枯病発病圃場(徳島県名西郡)とクロルピクリンで土壌消毒を行い立枯病の発生を抑制した非発病圃場から、それぞれ土壌試料のサンプリングを行った。土壌サンプルからDNAを抽出し、16S rRNA遺伝子のV1-V2とV3-V4領域を増幅するよう設計したPCRプライマーを用いMiSeqシーケンス用ライブラリーを作成した。シーケンスの結果、V1-V2については合計13,132,254ペアリード、V3-V4については合計20,744,156ペアリードを得た。16Sメタゲノム解析専用ソフトウェアQIIMEにより、微生物構成の比較ならびに多様性解析等を行った。その結果、異なる試験区間ではその土壌中の微生物構成に違いが見られた一方、試験区内の土壌試料における微生物構成は類似していた。また、どちらの検定土壌でも発病土壌では非発病土壌よりも微生物の多様性が減少していることが示された。また、同じ病害に感染していても砂質や粘土質など土壌の特性、あるいはマルチ被覆の有無などによって微生物の多様性やその構成は大きく異なっていた。以上のことから、土壌の微生物構成は病害感染の有無だけでなく、様々な環境要因に影響を受けることが示唆された。本研究の目的は、サツマイモの重要病害(立枯病)および線虫害が土壌に及ぼす影響を調査し、有効な病害土壌診断バイオマーカーを開発することである。これら病害・線虫害は作物の収量、外観品質に重大な被害をもたらす。しかし、サツマイモは遺伝的に複雑であり、抵抗性品種の育成は進んでいない。そこで本研究では、16Sメタゲノム解析を行い、ネコブセンチュウおよび立枯病発病・非発病土壌における微生物構成を網羅的に調査する。初年度には、国内複数箇所から土壌サンプルを収集し、16Sメタゲノム解析を行った。立枯病検定用土壌としては徳島県の発病圃場(徳島県名西郡)とクロルピクリンで土壌消毒を行い立枯病の発生を抑制した非発病圃場、線虫検定用土壌としては発病圃場(茨城県つくば市)と隣接する非発病圃場からそれぞれサンプリングを行った。これら土壌サンプルについて、ISOIL Beads Beating kit(ニッポンジーン社)やPowerSoil DNA Isolation kit(MO-BIO)を使用し、DNA抽出を行った。得られたDNAを用い、16S rRNA遺伝子のV1-V2領域とV3-V4領域を増幅するよう設計したプライマーによりPCR増幅し、MiSeqシーケンス用ライブラリーを作成した。得られたシーケンスリードについてはメタゲノム解析専用ソフトウェアQIIMEにより解析を行い、サンプルに含まれる微生物種の構成や多様性、サンプル間の微生物構成の類似性等も調査した。初年度の研究についてはおおむね順調に進展したと思われる。サツマイモ立枯病、ネコブセンチュウの発病・非発病土壌を対象に16Sのメタゲノム解析を行った。土壌の種類によっては核酸抽出が極めて困難であったため、抽出キットを複数試すなど試行錯誤が必要であった。16Sメタゲノム解析用ライブラリーの作成やシーケンス、データ解析は順調に進んだと思われる。MiSeqによるシーケンスの結果、V1-V2については合計13,132,254ペアリード、V3-V4については合計20,744,156ペアリードを得た。このうち、各サンプルについて20万(V1-V2)あるいは15万(V3-V4)リードを抽出し、微生物構成を解析した。PCoA解析でも試験区内のサンプルの類似性は高く、試験区間では低いことが示された。これは病害の発生している土壌では微生物の多様性が低下する、という既存の報告と一致していた。

しかし、サツマイモは遺伝的に複雑であり、抵抗性品種の育成は進んでいない。また、有害線虫および土壌病害の発生・抑制には土壌微生物相が大きく影響することが示唆されているが、科学的な知見は少ない。そこで本研究では、16Sメタゲノム解析を行い、ネコブセンチュウおよび立枯病発病・非発病土壌における微生物構成を網羅的に調査する。前年度の研究結果から、線虫の発病・非発病土壌間でその土壌微生物構成に大きな違いがあることが示された。属レベルでの比較では、土壌中に存在する46%の微生物種についてその存在比が異なるという結果が得られている。しかし、自然条件下のフィールドで得られたサンプルを使用したため、線虫発生の有無の他、様々な環境要因の影響を受けていた可能性がある。そこで今年度は、より厳密に制御した環境条件下において、線虫の発生が土壌微生物構成へ及ぼす影響を調査した。線虫の発生から時系列に複数回サンプリングを行うことで、土壌微生物構成や多様性の変化をリアルタイムで解析した。また、土壌サンプルからの核酸抽出に適した手法を検証するため複数の抽出キットを用い、その結果も比較した。土壌試料のサンプリングは、九州沖縄農業研究センター(宮崎県都城市)の温室で行った。サツマイモ品種関東14号を用いてポット栽培を行い、線虫の接種・非接種区を設けた。接種前、接種60日後の土壌試料から核酸を抽出し、16S rRNA遺伝子のV3-V4領域を増幅することでMiSeqシーケンス用ライブラリを作製した。得られたシーケンスリードについてはQIIMEソフトウェアにより解析した。今年度は、前年度までの研究結果を踏まえフィールドではなく、より厳密に環境条件を制御したガラス室内でサンプリングを行い、線虫の接種の有無と土壌微生物構成をよりダイレクトに比較することを目的とした。また、土壌からの核酸抽出キットは複数知られているが、その違いで検出される土壌微生物相に違いがみられるかも検証した。用いた核酸抽出キットはISOIL Beads Beating kit(ニッポンジーン社)とPowersoil DNA Isolation kit(MO-BIO)である。核酸抽出後16S rRNA遺伝子のV3-V4領域を対象とするPCR増幅によりMiSeqシーケンス用ライブラリを作成した。MiSeqによるシーケンスの結果、合計13,555,308ペアリードを得た(各サンプルにおけるリード数の範囲: 96,324906,978)。QIIMEを用い、ペアエンドリードの連結、クオリティチェック、キメラ配列の除去等の処理を行った結果、合計10,762,952リードを得た。各サンプルについて80,000リードを抽出し、微生物構成や多様性を調査した。その結果、線虫接種後の土壌サンプルの微生物多様性が他のサンプルと比較し最も低いことが示された。また、同じ土壌サンプルを試料としたにも関わらず、異なる核酸抽出キットを使用したサンプル間では、土壌微生物構成に大きな違いが確認された。よって、用いる核酸抽出キットの選択は菌叢解析結果に重要な影響にもたらすと考えられた。本研究の目的は、サツマイモの重要病害や有害線虫が土壌微生物相に及ぼす影響を経時的かつ網羅的に調査することである。対象はサツマイモ立枯病とサツマイモネコブセンチュウとする。
光飛行時間測定法に基づく中心窩距離画像計測法の開発

距離画像を取得する光レーダー法には,単一の光パルスを用いる光飛行時間計測法と強度変調投影光と受信光の位相差を検出する位相差検出法があるが、いずれも高精密な技術を必要とするため高価であった位相差検出方式を用いたレンジファインダは原理的に安定しているため有用性は高いが,受光素子と位相差検出部を平面状に並べて並列動作させ,距離画像を得るようにするには位相差検出回路をシンプルにする必要がある.そこで高速差動増幅回路を用いて、画素単位での距離計測を並列に行うことでリアルタイム距離画像の取得を実現する並列画像センサの試作を行った。本研究では,エレクトロニクスの進歩をふまえ,よりシンプルで高性能な位相差検出回路としてEX-ORを用いた.すなわち位相差が変化するとEX-ORの出力の周期は変化しないが,H/Lのデューティー比が変化することに着目した.この出力を積分回路で電圧変化として取り出すものを位相差検出回路とする.位相差検出回路よりコンピューター内部に取り込まれた出力電圧は,同時に取り込んだPDの平均電圧をキーとして補正用関数で補正される.光源を光路長が900mm1200mmの区間を50mm間隔で往復させた.補正後と補正前を比較すると,補正の効果が得られている.補正後の誤差は最大6.94mm,標準偏差は0.47mmであった。本研究では,位相差検出型のレンジファインダの位相差検出回路をシンプルに実現する方法について述べた.製作した距離計測部は一画素分であるので、今後これをベースにチップ化し,エリア計測への機構を進めていく.また、中心窩距離画像の取得に関しては、光学的ダブプリズムと同期回転部を組み合わせて中心窩距離画像を計測するシステムを構築し、交通流などの計測を行った.距離画像を取得する光レーダー法には,単一の光パルスを用いる光飛行時間計測法と強度変調投影光と受信光の位相差を検出する位相差検出法があるが、いずれも高精密な技術を必要とするため高価であった位相差検出方式を用いたレンジファインダは原理的に安定しているため有用性は高いが,受光素子と位相差検出部を平面状に並べて並列動作させ,距離画像を得るようにするには位相差検出回路をシンプルにする必要がある.そこで高速差動増幅回路を用いて、画素単位での距離計測を並列に行うことでリアルタイム距離画像の取得を実現する並列画像センサの試作を行った。本研究では,位相差検出型のレンジファインダの位相差検出回路をシンプルに実現する方法について述べた.製作した距離計測部は一画素分であるので、今後これをベースにチップ化し,エリア計測への機構を進めていく.また、中心窩距離画像の取得に関しては、光学的ダブプリズムと同期回転部を組み合わせて中心窩距離画像を計測するシステムを構築し、交通流などの計測を行った.1.距離計測センサの開発光飛行時間計測法のうち,位相差検出方式に基づく距離計測センサをシンプルな回路構成で実現した.距離計測センサは投光部,受光部,位相差検波部,およびデータ処理部に分かれるが,今回は特に受光部および位相検波部について汎用の回路素子を用いて回路を試作した.また位相差検波部については,デジタル信号をアナログ的に処理する手法を新たに考案した.この手法は簡単なデジタル論理回路によって実現することが可能なため,複雑な回路構成(ネットワークアナライザ等)を使用することなく入力信号の位相差を検出できる.実験により本回路が0.65度程度の位相差分解能を有する事を確認した.さらに,受光強度の変動により位相差変動成分を受光部の受光信号を用いて補正するアルゴリズムを開発し,データ処理部(コンピュータ)に実装した.投光部にレーザ光源を使用して距離計測実験を行い,距離範囲900mm1200mmで計測精度5mm程度であることを確認した.2.中心窩光学系の開発CCDラインセンサとダブプリズムを組み合わせた中心窩画像センサを開発した.画像の回転にはダブプリズムと呼ばれる光学プリズムを用いているため,コンピュータによる画面座標変換は不要である.また,エリアセンサより画素密度の高いラインセンサ(4000画素)を用いる事で,高精細の中心窩画像を得ることができた.3.中心窩距離画像の処理手法開発中心窩画像の円周方向の分解数Nに注目し,Nの変化による画像の様相の変化を定量的に解析した.さらに,戦略的に形態を変化させて像を獲得するシステムとなり得ることをトラッキングの実験を通じて確認した.また,中心窩画像固有の画像処理手法が必要であると思われるマスク演算に関して,場所によってその形状や要素の値が変化するマスクを提案した.光レーダ法を用いた距離計測方法には,単一の光パルスを用いる光飛行時間計測法と強度変調投影光と受信光の位相差を検出する位相差検出法があるが、いずれも構造が複雑かつ高価であった.

特に位相差検出方式を用いたレンジファインダでは,受光素子と位相差検出部を平面状に並べて並列動作させ,距離画像を得るようにするには位相差検出回路をシンプルにする必要がある.そこで高速差動増幅回路を用いて、画素単位での距離計測を並列に行うことでリアルタイム距離画像の取得を実現する並列画像センサの試作を行った。過去に開発された位相差検出型レンジファインダでは,ネットワークアナライザを用いたものが多い.本研究では,エレクトロニクスの進歩をふまえ,よりシンプルで高性能な位相差検出回路としてEX-ORを用いた.すなわち位相差が変化するとEX-ORの出力の周期は変化しないが,H/Lのデューテイー比が変化することに着目した.この出力を積分回路で電圧変化として取り出すものを位相差検出回路とする.位相差検出回路よりコンピュータ内部に取り込まれた出力電圧は,同時に取り込んだPDの平均電圧をキーとして補正用関数で補正される.光源を光路長が900mm1200mmの区間を50mm間隔で往復させた.補正後と補正前を比較すると,補正の効果が得られている.補正後の誤差は最大6.94mm,標準偏差は0.47mmであった。本研究では,位相差検出型のレンジファインダの位相差検出回路をシンプルに実現する方法について述べた.製作した距離計測部は一画素分であるので、今後これをベースにチップ化し,エリア計測への機構を進めていく.同時に、ダブプリズムとと組み合わせて中心窩距離画像を計測する構成に発展させつつある。
室内濃度予測に関わる揮発性有機化合物の吸着性及びその防除に関する研究

1.はじめに室内の揮発性有機化合物の濃度を予測するに当たり、吸着、再放散の影響を考慮する必要があることことが多くの研究より指摘されている。また、Sink効果を考慮した実験や理論式について検討が行われているが、いずれも数時間から数日間の間の効果についてのみ検討しているだけである。しかし、実居住空間は数年から数十年という寿命を持つものであり、それについて検討が行われていないのが現状である。そこで、本研究では年単位におけるSink効果が室内濃度に及ぼす影響について検討を行う。2.実験概要1年間定温で換気を行ったチャンバー内に放置した、建材に4種類の揮発性有機化合物をそれぞれ3つの濃度に曝露し、それぞれのSink効果について検討した。また、Sink効果を利用した吸着剤について検討を行った。3.結果本研究では以下の結果を得た。Sink効果は温度、曝露濃度に依存することが分かった。Sink効果を考慮した室内濃度予測式を提案した。Sink効果を利用した吸着剤の効果としては、吸着剤の量に対しその効果は指数関数的に大きくなるが、ある量を境に吸着平衡をおこすことが分かった。1.はじめに室内揮発性有機化合物の濃度を予測するに当たり吸着、再放散の影響を考慮する必要があることが多くの研究より指摘されている。本研究ではSink効果が室内濃度予測に与える影響について検討を行った。2.実験概要容積20Lの2つのチャンバー内にそれぞれ試験体(MDF板、100(mm)四方、厚さ20(mm)を2枚重ねにし木口をアルミテープで封をしたもの)を設置した。1つにはSinkとして濃度4.5(mg/m^3)のホルムアルデヒド2(L/min)導入、もう一方にはBlankとして清浄空気を2(L/min)で導入し、2つのチャンバー内のマスバランスの差よりSink効果について検討を行った。中程度の密度の繊雑版3. SINK効果について上述の試験結果を理論式として表わすと以下のようになる。4.まとめ本研究では以下の所見を得た。・Sink効果は指数関数的な減衰傾向にある。・MDFに対するホルムアルデヒドのSINK効果の影響は小さい。1.はじめに:近年、住宅の省エネルギー化に伴い高気密・高断熱化された住宅が一般的になってきている。しかし、それに反比例するように揮発性有機化合物(以下VOC)による健康への影響が問題視されており、また、既往研究から室内汚染物質濃度予測には建材への吸着の影響を考慮する必要があるとされている。2.研究の目的:そこで、室内VOC濃度予測に必要な因子の1つである建築材料への吸着特性を把握し、室内換気設計のための基礎的な資料作成が本研究の目的である。今回は室内環境中に存在する物質の中から酢酸エチル、トルエン、HCHOを選択した。3.実験概要:試験体の側面と裏面は、アルミ箔とアルミテープで封をする。また、使用する建材からのVOC放散の影響を少なくするため、工場出荷後1年以上経っているものを使用した。試験体への被曝は、標準ガス調節滞(パーミエーター・ガステック社)により一定量の濃度の標準ガスを発生させる。また、2つのチャンバーからの分析試料の切り替えは、マルチポイントサンプラー(B&K社製1303型)で行い、チャンバー内の連続濃度分析は光音響式速続分析器マルチガスモニター(B&K社製1302型)で行う。試験体(建材MDF板)をステンレス製(20L)のチャンパーへ設置後、チャンパー内濃度を各物質の各設定濃度まで上げ、設定濃度到達後、24時間曝露する。また、blankについては清浄な空気を曝露した。その後、チャンバー内濃度の経時変化を24時問測定する。曝露濃度の最低設定値は臭気の閾値であり、ウェバー・フェヒナーの法則に従い、その値の10倍、100倍で設定した。設定濃度の低い順にC-1、C-2、C-3(HCH0はC-3のみ)で示す。4.結果と考察:トルエンは約4時間後、酢酸エチルは約6時間後、HCHOは約5時間後に放散量がピークに達した。物質による差はあるが、同物質の場合は曝露濃度に関係なくピークに達する時間が±10分でほぽ同じである。

酢酸エチルに関しては、濃度が高ければ高いほど吸着が起こり、脱離する量(放散量)も多くなることが考えられる。トルエンに関しては、C-1、C-2の濃度はブランク値まで減衰している。このためC-2の曝露濃度までは、吸着の影響は少なく試験体からの再放散も少ないことがわかった。つまり、各物質とも低濃度の暴露による吸着の影響は極めて少ないと考えられる。トルエンC-2の濃度で24時間曝露した後の試験体からの放散量を温度差10°C(18°C、28°C)で示したものである。放散量のピークは28°Cが13mg/m2・h、18°Cが11m2・hで、28°Cの方が約8%多く発生している。つまり、温度が高い方が吸着し再放散すると考えられる。5.まとめ(1)各物質の24時間曝露後の試験体からの放散量のピーク時間は濃度に関係なく同じである。しかし物質により多少異なることがわかった。(2)各物質とも、濃度が高ければ高いほど吸着は起こり、脱離する量も多くなることが考えられる。(3)低濃度曝露における吸着の影響は、少ないことがわかった。(4)トルエンに関しては温度が高い方が吸着することが考えられる。1.はじめに室内の揮発性有機化合物の濃度を予測する際、吸着、再放散の影響を考慮する必要があることが多くの研究より報告されている。また、Sink効果を考慮した実験や理論式について検討が行われているが、いずれも数時間から数日間の効果についてのみ検討しているだけである。しがし、実居住空間は数年から数十年という寿命を持ちで、それについて検討が行われていないのが現状である。そこで、本研究では年単位におけるSink効果が室内濃度に及ぼす影響について検討を行う。2.実験概要1年間定温で換気を行ったチャンバー内に放置した、建材に4種類の揮発性有機化合物をそれぞれ3つの濃度に曝露し、それぞれのSink効果について検討した。また、Sink効果を利用した吸着剤について検討を行った。3.結果本研究では以下の知見を得た。Sink効果は温度、曝露濃度に依存することが分かった。Sink効果を考慮した室内濃度予測式を提案した。Sink効果を利用した吸着剤の効果としては、吸着剤の量に対しその効果は指数関数的に大きくなるが、ある量を境に吸着平衡をおこすことが分かった。
歯髄炎におけるサブスタンスPのマクロファージアポトーシスに対する制御機構の解析

サブスタンスPは神経伝達物質としてだけではなく、その起炎性物質としての作用から、神経性炎症免疫反応の中心的役割を担っていると考えられている。特にサブスタンスPおよびそれにより産生が亢進されるブラジキニンやインターロイキン1は細胞活性化作用を持ち、マクロファージに対しても直接あるいは間接的に活性化因子として作用することが考えられた。そこで本研究では歯髄構成細胞の中からマクロファージを対象として、マウスマクロファージ様細胞P388D_1およびヒト単球系細胞U937を用い、血清未添加での培養による細胞死(アポートシス)とサブスタンスPのアポートシスへの影響をトリパンブルー染色による細胞生存率およびDNA切断率を指標として解析した。さらにその際におこるチロシンリン酸化タンパクの変化を解析し、チロシンキナーゼのアポトーシスに及ぼす影響について検討した。以前我々は、P388D_1およびU937の血清未添加培養によりひきおこされるアポトーシスはLPSをはじめとしたマクロファージ活性化因子により細胞内タンパクのチロシンリン酸化の誘導をともなって阻害されることを認めていることから、サブスタンスPにも同様にアポトーシスを抑制する作用があると考えられた。そこで本研究ではP388D_1およびU937の血清末添加培養48時間後のアポトーシスにサブスタンスPを作用させるとP388D_1では10^<-8>Mまで濃度依存的に細胞死の抑制とDNA切断率の低下を認め、U937では10^<-11>Mをピークとした抑制作用を認めることができた。またこの時、細胞内チロシンリン酸化タンパクにも変化が認められたが、その詳細については現在継続して検討中である。以上の結果からサブスタンスPにはマクロファージ活性化作用を介していると思われるアポトーシス抑制作用が認められ、歯髄炎においては、う窩細菌由来のLPSとともに炎症組織中のマクロファージのアポトーシスを抑制することで炎症免疫反応を活性化し、病態を修飾させる一因となることが示唆された。しかしこの機構におけるチロシンキナーゼの関与についてはさらに検討を重ねることが望まれる。
軸不斉ビフェナンスレンフォトクロミック系の構築

申請者は,ラン科の植物中に含まれる生理活性1, 1'-ビフェナンスレン型天然物Blestriarene C(1)が,自然光や蛍光灯の照射下に極めて容易にラセミ化することを見出している。本研究の目的は,本ラセミ化反応の反応機構を解明するとともに,この現象を新しいフォトクロミズム系へ展開するために,脱ラセミ化について検討することである。1. 1とその類縁体のラセミ化には,光照射された1が酸素により酸化されてカチオンラジカルを生じる過程があり,酸化還元電位の低いものがラセミ化しやすいと考えられるが,ラセミ化活性と酸化還元電位との相関性は必ずしも高くなかった。この原因が,試料中に含まれる微量の不純物がラセミ化を抑制するためであることを突き止めた。このことと溶媒の工夫により,単純なビフェナンスロール類でも十分なラセミ化活性が得られることがわかった。また,試料の酸化により生じると考えられる不純物にはキラリティーが存在することから,その性質を利用してラセミ体の1(またはその類縁体)を脱ラセミ化できる可能性がある。2. 1の7, 7'-ジエーテル体2をキラル化合物との包接錯体を形成させて脱ラセミ化させる方法を検討し,シクロヘキサン-1, 2-ジアミンが, NMRでも判別可能なジアステレオメリックな包接錯体を形成することを見出した。円偏光照射による脱ラセミ化は,現有の円二色性分散計の精度が足りないことがわかったので,今後,より精密な測定を行っていく予定である。3.脱ラセミ化への展開を期待して,アトロプ異性体の光学分割とエピ化の容易なα-アミノニトリルの動的速度分割についても検討した。
GABA作動性神経制御を用いた体温調節機構研究の新展開

視床下部に存在するGABA作動性神経は、体温調節神経機構において、中心的な役割を果たしている。本研究では、体温調節機構の動作原理を明らかにすることを目的とし、GABA作動性神経特異的に光感受性タンパク質(チャネルロドプシン2(ChR2);ハロロドプシン(Halo))を発現する遺伝子改変マウスを作成した。GABA作動性神経特異的に発現し、GABA合成に関わる遺伝子であるGAD67遺伝子座にテトラサイクリントランスアクティベーター(tTA)をノックインしたGAD67-tTAマウスとTet-O ChR2マウスを交配させて、GABA作動性神経特異的にChR2を発現する遺伝子改変マウスを作成している。組織化学的解析の結果、GABA作動性神経へのChR2の発現が認められた。しかし、その発現率・発現量共に十分では無く、そのままでは電気生理学的解析に進むことが難しいと判断された。これはtTAの発現量に起因する可能性があったため、GAD67-tTA遺伝子座にtTAと同時に挿入されたネオマイシンカセットの除去を試みた。これまでの経験からネオマイシンカセットの除去によってtTAの発現量が増加することが分かっている。PCRによって、ネオマイシンカセットの除去を確認し、再びTet-O ChR2マウスと交配を行った。しかしながら、組織化学的解析の結果これでもChR2の十分な発現を得ることが出来なかった。今後は遺伝子改変マウスだけでなく、ウイルスベクターを用いた遺伝子導入法の併用を検討していく。GAD67遺伝子座にテトラサイクリントランスアクティベーター(tTA)をノックインしたGAD67-tTAマウスとTet-0ChR2マウスを交配させて、GABA作動性神経特異的にChR2を発現する遺伝子改変マウスを作成した。そこで、卵子においてCreリコンビナーゼを発現するマウスと交配させて、ネオマイシンカセットを除去した。PCRによって、ネオマイシンカセットの除去を確認し、再びTet-0ChR2マウスと交配を行った。組織学的解析によって発現を確認している。GAD67遺伝子座にテトラサイクリントランスアクティベーター(tTA)をノックインしたGAD67-tTAマウスとTet-O ChR2マウスを交配させて、GABA作動性神経特異的にChR2を発現する遺伝子改変マウスを作成している。

これまでの経験からネオマイシンカセットの除去によってtTAの発現量が増加することが分かっている。PCRによって、ネオマイシンカセットの除去を確認し、再びTet-O ChR2マウスと交配を行った。しかしながら、組織化学的解析の結果これでもChR2の十分な発現を得ることが出来なかった。今後は遺伝子改変マウスだけでなく、ウイルスベクターを用いた遺伝子導入法の併用を検討していく。
言語のスケールフリー性に着目した大規模テキストからの特徴的なパターン発見

本研究の大目標は、スケールフリー性を利用し、言語や対象領域に依存しないテキストマイニングの手法を確立することである。これに対し、可変長の文字列の組み合わせでパターンを発見する手法を2つ提案し、その有効性を実験により示した。最初の手法で用いるパターンは、複数の可変長部分文字列が重複を持って重なっている。この手法により、従来は困難だったワードサラダと呼ばれる人工的に生成されたスパムを検出できるようになった。この手法は、普通の頻度分布と異なる部分を抽出するという意味で従来よく用いられてきた標準正規分布からのずれ(z-score)を用いた手法に近い。一方で、データマイニングの分野で研究されてきた例外パターン発見の枠組みをテキストに応用し、z-scoreでは見つけられなかったパターンを発見できることを、DNA配列を用いた実験により示した。平成19年度は主にパターンの特徴づけに注力しつつ、20年度で用いる計算機実験のための環境を整えた。●パターンの特徴づけ:確率分布を用いて、背景分布からの距離による特徴的なパターンの定式化を計画した。そのために、特徴的なパターンの発見と同時に背景部分の自動的な推定を行う「例外文字列発見問題」の定式化と効率のよいアルゴリズムを提案した。この枠組みでは2つの文書集合に対し、片方に頻出する2つの部分文字列パターンを見つけ、これを連接してできた新たな部分文字列パターンがもう一方に頻出する時にこれを「例外的」なパターンとして抽出する。●アルゴリズムの構築と実装:上述の例外文字列パターンの発見アルゴリズムとして、文字列に対するデータ構造である接尾辞木を用いたアルゴリズムを構築し、実装した。また、後述するデータ等を用いて実験を行い提案アルゴリズムの有効性を確認した(物品費使用)。●実験環境の構築:計画の通り、ランダムなデータなどの人工的なデータを生成するプログラムを作成した(謝金使用)。また、現実のWeb上のデータを用いた検証も20年度に計画しており、そのためのプログデータ等の収集を行った(謝金使用)。●より複雑なパターンの検討:例外文字列パターンは頻出な文字列の連接で定義されるが、より複雑なパターンへの拡張を視野にいれ、部分列への拡張を検討した。具体的には頻出な文字列間にギャップを挿入したものを検討し、計算量の検討を行った。その結果、提案したアルゴリズムをほぼ同等の計算時間でギャップを導入したより複雑なパターンの発見が可能になるとの見通しを得た。これらの成果は現在国際会議に投稿中である。本研究の目的は、スケールフリー性(単語の頻度分布に対するベキ分布、Zipfの法則とも呼ばれる)を利用し、言語や対象領域に依存しないテキストマイニングの手法を確立することである。申請者は以前にベキ分布を陽に用いて、この分布からの差により特徴的なパターンを発見する手法を提案した。しかし、この手法では完全に同一の部分文字列しか見つけられず、そのためある程度長いパターンしか発見できないという問題点があった。そこで、頻度の計測にパターンを直接使わず、より小さな単位(可変長の文字列)に分解し、これらの頻度からパターンの頻度を推定する手法を提案した。この手法をもとに、文書ごとの情報量に相当する量を導入することで、従来は不可能だったワードサラダと呼ばれる文章の中の単語がランダムに変えられた特殊なスパムを検出することが可能になった。この手法では推定に用いる短い文字列を与えられたデータから発見するが、他の集合との比較、例えば、遺伝子配列の種ごとの比較などを行いたいという要望もある。そこで、背景集合を別に与え、この中から部分文字列パターン発見し、全体パターンの頻度を推定する。前者の手法は部分文字列から重なりをもってパターンを構成するが、後者では二つの可変長文字列の連接でパターンが構成される。この単純にもかかわらず、従来よく用いられてきた標準正規分布からのずれ(z-score)を用いた手法では発見できないパターンを効率よく見つかれることが確認できた。また、構成単位となる部分は(背景集合に)多いがこれらを連結したものは非常に少ないという制約を与えることで、絶対的な頻度は小さいが長い例外的なパターンを発見することが可能になった。スケールフリー性をもつテキストデータにおいては、小さな頻度の文字列は非常に数が多いことが知られており(Zipfの第二法則)、単純な頻度の閾値ではこのような低頻度のパターンを見つけることは困難である。
知的障害児・者の性に対する「支援」の構築に関する研究

本研究は、障害者施設の職員に対するインタビューをもとに、知的障害児・者福祉の現場における性を支援する体制を検討することを目的とした。研究は1)職員による知的障害児・者の性に対する支援の現状の構造的把握、2)職員の性別による視点の違いの整理、3)施設種別ごとによる支援の視点の違いの整理を踏まえ、支援体制案の提唱をするという過程で実施をした。2010年度は、研究計画に則り、研究の第1段階である松江市内の障害者支援施設のうち知的障害児・者と日常的に関わりのある施設の職員に対するインタビュー調査の分析を行った。分析は修正版グラウンデッド・セオリー・アプローチを用いた。分析の着眼点は、インタビューデータを俯瞰する中で得られた「支援実施後に施設職員に『迷い』が生じていることに置き、支援体制全体の課題を明らかにした。分析の結果、支援検討段階では、職員間、事業所間等での合意形成の困難さや、肯定的・否定的視点によるアプローチの相違、拠り所とする情報の錯綜が起こる一方で、それらの状況の調整役であるスーパーバイザーが機能していないことによる『専門職内コンフリクト』が生じていた。また支援実施段階では、支援が結果的に「知的障害者」役割を付与することになっており、それらを通じて『「迷い」の表出』状態へとつながっていることがそれぞれ明らかになった。分析が進んだ段階で、美作大学社会福祉学部薬師寺明子准教授のスーパービジョンを受け、分析内容の質を高めた。なお本研究の結果は、学会報告および学術論文を通じて公表をしている。本研究で得られた知見は、性に関する支援が専門的支援の範疇に含まれない、こんにちの社会福祉、とくに障害者福祉の実践現場において、今後の支援を検討する際のメルクマールになると考えられる。またこの研究を深化させることは、実践現場における支援の質の向上、ひいては福祉専門職の質向上にも寄与することになると考える。平成23年度は、研究計画に則り本研究の第2段階であるテキスト・マイニングによるインタビューデータの分析を行った。この研究では昨年度までに実施してきた研究を深化すべく、筆者がこれまでに実施してきた施設職員と保護者を対象としたインタビュー調査のデータに立ち返り、そこに含まれる構成要素を元に、両者の「知的障害者の性」に対する意識の比較を試みた。その方法として、本研究ではテキスト・マイニングを用いて、インタビューデータに含まれる構成要素数の比較および対応分析を行った。その結果、保護者は知的障害者本人の「身辺自立」を中心とした性、施設職員は地域での生活を念頭に置いた「社会的自立」を意識した性を意識する傾向がそれぞれ見えてきた。平成22年度に実施した第1段階では、施設職員の支援実施の際に「迷い」が生じることを明らかにしたが、平成23年度の研究を通じて、その「迷い」を生じさせる一要因を明らかにすることができた。また、当初はカナダの障害者福祉施設での情報蒐集を予定していたが、研究の進捗状況と照らし合わせた上で、平成24年2月にアメリカハワイ州にある障害者権利擁護センターにて北米における知的障害者の権利擁護および性に関する支援の実際に関する情報蒐集に変更した。そこで得られた知見も学会報告等でH24年度以降に報告をしていく予定である。本研究で得られた知見は、実践現場における支援の質の向上、ひいては福祉専門職の質向上にも寄与することになると考える。本研究は、知的障害児・者と日常的に関わりのある1)知的障害児・者の「性の発達」と向き合う施設職員の支援プロセスの解明および2)支援モデル試案策定のための課題抽出することを目的としたものである。平成24年度はこのうち2)支援モデル試案策定のための課題抽出を中心的に実施するとともに、新たに3)として、障害者権利条約批准国の一つであるニュージーランドに焦点を当て、障害児・者の日常生活支援における支援モデルの検証を行うなど、国際比較を行った。2)支援モデル試案策定のための課題抽出では、a)職員の性別による視点、b)施設種別ごとの視点からテキストマイニングを用いた分析を試みた。a)の結果、男性職員は、「性」「ネットワーク」「禁止」「メディアの情報」「プライベートな空間」「排せつ」などのプライベートな「性の発達」を意識すると同時に「禁止」することを意識づけているという結果を得ることができた。一方女性職員は、「家族」「感情」「結婚」「生活」「家」など結婚生活や家庭生活を意識しているという結果を得ることができた。b)の結果、入所施設および通所施設では共通する課題が多く、羞恥心の獲得や利用者同士の付き合い方など知的障害児・者本人の課題や、家族との情報共有や協働に関する課題が生成された。一方グループホームでは、地域生活を想定した課題の占める割合が高く、男女交際の仕方やインターネットなどを介したトラブルへの対応などが含まれていた。相談支援事業者は、直接的な介入は少ないものの、施設で対応しきれないサービス利用時間外の生活支援や、施設での「性の発達」支援の評価をするという課題が生成された。

3)では、障害者権利条約のモデルとなったニュージーランド障害者戦略を読み解くとともに、知的障害児・者の日常生活支援のモデルを整理し、本研究で検討してきた支援モデルなどとの比較を試みた。平成23年度は、内閣府青年社会活動コアリーダー育成プログラムの障害分野派遣団の一員としてニュージーランドに派遣される一方で、同プログラム受け入れ事業の際には地方プログラムのコーディネーターを担当したため全体的に若干ではあるが遅れている傾向にある。そのため当初予定したカナダでの情報蒐集を日程の都合上変更し、アメリカハワイ州の障害者権利擁護センターに変更し、北米における取り組み等に関する情報蒐集や資料蒐集等を行うなど柔軟に計画の変更等を行った。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は本研究の最終年度である。全体のまとめを中心に取り組むことになる。本研究は調査対象者が施設職員であるため、追加調査等を行う場合、勤務時間等を加味する必要がある。その場合は実施日時および実施回数等を調整し、本年度中にできる範囲内で実施をする。また、最終段階では、本研究において達成できた点、課題となった点を確認し、課題については次年度以降の研究につなげていく。
ヒト記憶の個性を産み出す神経基盤：社会性と加齢

ヒトの認知機能には多くの個人差が存在するが,それがどのような要因によって生起し,どのような神経基盤と関連しているのかについては,多くの点が不明である.本研究では,ヒトの認知機能の中でも特に長期記憶の過程に着目し,それが社会的文脈や加齢の影響によってどのような個人差を生起させるのかについて,機能的磁気共鳴画像(fMRI)と脳損傷患者への行動学的研究から解明することを目的とした.2018年度の成果として,前年度までに解析が進められていた他者との競争的関係の中で生起する自己の勝利のアウトカムに関連する記憶のfMRI研究について,その成果を論文に投稿し,現在(2019年4月現在)改訂版が審査中である.また,「方向性記憶」に関連する神経基盤とその加齢変化についてのfMRI研究について,その成果を国際学会にて発表し,現在論文投稿へ向けて原稿の準備を進めているところである.同様に,他者への共感性と主観的幸福感の関連についての安静時fMRI研究については,現在論文の原稿がほぼ完成しており,投稿前の最終チェックを行っているところである.そのほかの成果については,社会的記憶の神経基盤について,特に内側前頭前皮質内の機能的解離についての総説論文を発表し,ヒトの社会的記憶の多様な側面に関して,内側前頭前皮質内の異なる領域がそれぞれ関与することが示唆された.以上のように,2018年度はおおむね当初の計画に即した研究が実施され,かつその成果の発表も順調に進められたと考えている.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ヒトの認知機能には多くの個人差があり,その違いがどのような要因によって生起し,それがどのような脳内機構によって担われているのかについては,多くの点が不明である.本研究では,ヒトの認知機能の中でも特に記憶の個人差に着目し,社会的要因や加齢の要因によってヒト記憶の個人差がどのように生起されているのかについて,健常若年成人と健常高齢者を対象とする機能的磁気共鳴画像(fMRI)研究から解明することを目的とする.また,脳損傷患者に対する行動学的研究も加えることで,記憶の個人差の基盤となる脳内機構について,その因果性にも迫る.本年度の成果として,健常者を対象としたfMRI研究については,他者との競争における勝利のアウトカムに関連する記憶の基盤として,眼窩前頭皮質や線条体のような報酬系と記憶に重要な海馬との間の機能的結合の重要性が同定された.また,他者への共感の程度によって他者の記憶は影響を受け,その基盤として共感できる他者に対する記憶は腹内側前頭前野皮質と海馬との間の機能的結合が,共感できない他者に対する記憶には,側頭頭頂接合部と海馬との間の機能的結合が重要であることが示された.さらに,社会的文脈での自己参照効果は加齢の影響によって低下し,その基盤として大脳皮質正中内側部構造内の機能的結合が,加齢によって低下することと関連することが認められた.その他にも,社会的特性としての他者への共感性の高さが主観的幸福感と関連しており,その基盤としてデフォルトネットワーク内の安静時機能的ネットワークの関与が示唆された.これらの成果は国内外の学会にて発表され,現在論文の準備を進めているところである.また,脳損傷患者に対するデータについては,以前に取得していた顔記憶に関するデータの解析を進め,論文の投稿に向けて準備を進めているところである.本研究の計画は,おおむね順調に推移している.fMRI研究については,他者との関係性によって影響を受ける記憶の基盤について,複数のfMRI研究を進め,複数の学会にて成果を発表することができた.また,加齢の効果についても国際学会にて成果を発表することができた.これらの成果については,いずれも現在論文の執筆が進められており,30年度の比較的早い時期には投稿できるものと考えている.さらに,安静時fMRIデータの解析から,社会的特性としての共感性と主観的幸福感の関係について,その基盤となるデフォルトネットワークの重要性が解明されており,こちらについても30年度の早い時期に論文を投稿できる予定である.脳損傷患者に対する検証についても,脳損傷患者に対する顔記憶についてのデータ解析が進められ,こちらも30年度中には論文を投稿できる予定である.以上のことから,本年度の研究計画は当初の予定通りに比較的順調に進んでいると判断している.ヒトの認知機能には多くの個人差が存在するが,それがどのような要因によって生起し,どのような神経基盤と関連しているのかについては,多くの点が不明である.本研究では,ヒトの認知機能の中でも特に長期記憶の過程に着目し,それが社会的文脈や加齢の影響によってどのような個人差を生起させるのかについて,機能的磁気共鳴画像(fMRI)と脳損傷患者への行動学的研究から解明することを目的とした.2018年度の成果として,前年度までに解析が進められていた他者との競争的関係の中で生起する自己の勝利のアウトカムに関連する記憶のfMRI研究について,その成果を論文に投稿し,現在(2019年4月現在)改訂版が審査中である.また,「方向性記憶」に関連する神経基盤とその加齢変化についてのfMRI研究について,その成果を国際学会にて発表し,現在論文投稿へ向けて原稿の準備を進めているところである.同様に,他者への共感性と主観的幸福感の関連についての安静時fMRI研究については,現在論文の原稿がほぼ完成しており,投稿前の最終チェックを行っているところである.

そのほかの成果については,社会的記憶の神経基盤について,特に内側前頭前皮質内の機能的解離についての総説論文を発表し,ヒトの社会的記憶の多様な側面に関して,内側前頭前皮質内の異なる領域がそれぞれ関与することが示唆された.以上のように,2018年度はおおむね当初の計画に即した研究が実施され,かつその成果の発表も順調に進められたと考えている.今後の研究の推進については,まず現在データ解析を進めて論文の執筆にとりかかっている研究については,できるだけ早期に論文のドラフトを完成させ,論文の投稿を完了したいと考えている.また,新しいfMRI研究の計画については,現在予備実験としての行動学的検証を行い,実験パラメーターの調整を進めているところであり,本実験をできるだけ早く開始したいと考えている.さらに,現在fMRIデータの取得を進めている記憶に対する加齢が与える影響についての研究では,健常若年成人のデータの取得はほぼ終了したため,今後健常高齢者に対するデータの取得を進め,今年度中の学会にて成果を発表することを予定している.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。研究代表者の研究室のホームページ平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ギャロッピングを利用した小型風力振動発電機の開発

本研究は小型振動式風力発電機の開発を目的としている。特長としては、風速が数m/s程度の低風速での発電が可能とするものである。一般的な風力発電機の適用風速は平均風速が6m/s以上であり、そのような条件を満たす場所は多くはない。このような低風速の流れ場において発電をするためには、流れ場から効率良く振動を起こすことが重要な要素となる。このことを達成するため、不安定振動の一種である空力自励振動のギャロッピング現象を利用して効率良く振動を起こすことを考えた。一般に自励振動は系の固有振動数で振動するため効率よく流れ場のもつエネルギーを振動に変換している。実験装置は、空気の流れ場に配置した受風部とそれを支える板バネと発電を行う圧電素子及びそれを含む電気回路からなる。受風部は流れから励振され、不安定振動(ギャロッピング)が発生する。この現象を利用して発電を行う。この受風部は板バネで支持されており、受風部が板ばねの曲げ振動により振動する構成となっており、その支持部の支持方法や曲げ剛性が発電特性に影響を与える。この板バネの曲げ振動から圧電素子を用いて発電を行った。このように基本的な構造は単純でありまた丈夫な構造となっている。この発電装置はセンサ用の電源として活用が期待されるものである。各部の形状および特性、電気回路による発電特性への影響などについて実験と解析により調べた。この研究により、風速に対する受風部の向き、形状、取付け方法などが振動特性に与える影響を明かにしている。さらに電気回路についても、振動特性と発電特性に与える影響を実験的に調べた。実用化において風速の変動に対しても十分な発電量が確保されることが実験により明らかとなった。本研究は風力を利用した振動式の小型発電機の開発を目的としている。特に、風速が低い数m/s程度で発電が可能なものを対象とする。このように一般的な風力発電機の適用風速である平均風速6m/s以上よりも低い風速であるため、流れ場を利用して効率良く振動を起こすことが発電機の開発には大切である。このため、空力自励振動であるギャロッピング現象を利用して振動を起こすことを考えた。一般に自励振動は系の固有振動数で振動するため効率よく振動していると考えられているからである。実験装置は、空気の流れ場に配置した受風部とそれを支える板バネと発電を行う圧電素子とそれを含む回路からなる。発電は流れから受風部が励振され、不安定振動(ギャロッピング)が発生することから行う。この受風部は板バネで支持して振動が起こる形状としており、その支持の仕方も発電特性に影響を与える。この板バネの曲げ振動から圧電素子を利用して発電を行う。基本的な構造は単純であり、独立したセンサ用の電源としても活用が期待されるものである。しかしながら、各部の形状および特性、電気回路による特性への影響など実験により調査しなければならないものがある。ここでは、風速に対する受風部の向き、形状、取付け方法などが振動特性に与える影響について実験を行う。さらに電気回路についても、振動特性と発電特性に与える影響を実験的に調べる。さらに、実用化において風速の変動に対しても調査が必要であるため、実証実験を行う。流れ場に配置した受風部の振動について、各パラメータの特性について実験を実施した。まず初めに発電を行わない状態で振動特性について実験をした。風速と迎え角について受風部の形状をパラメータとして実験を行い、振動発電に適した形状について検討を行い。受風面の形状について中央部がくぼんでいるものが適していることを実験的に明らかにしている。次に発電を行うことでの振動特性について実験を行い、以前の研究していたものよりもギャロッピングで発電させる本形状の方が振動特性に与える影響が少ないことがわかった。電気回路についてはいくつかの方式を検討し、発電特性を考慮したものを選ぶ必要があることがわかった。特に、風速が低い数m/s程度で発電が可能となるものを対象としている。一般的な風力発電機の適用風速である平均風速6m/s以上よりも低い風速であるため、流れ場から効率良く振動を起こすことが重要な要素となる。このことを達成するため、不安定振動の一種である空力自励振動のギャロッピング現象を利用して振動を起こすことを考えている。一般に自励振動は系の固有振動数で振動するため効率よく流れ場から仕事をされて振動しているからである。発電は流れから受風部が励振され、不安定振動(ギャロッピング)が発生する現象を利用して行う。この受風部は板バネで支持されており、受風部が板ばねの曲げ振動により振動する構成としており、その支持部の支持方法や曲げ剛性も発電特性に影響を与える。この板バネの曲げ振動から圧電素子を用いて発電を行う。しかしながら、各部の形状および特性、電気回路による特性への影響など実験により調査計測しなければならないものも多い。

さらに、実用化において風速の変動に対しても調査が必要であるため、実証実験を行う。本年度は受風部の形状による振動発生の違いについて実験と理論の面から検討を実施している。本年度も引き続き流れ場に配置した受風部の振動について、各パラメータの特性について実験を実施した。まず初めに発電を行わない状態で振動特性について実験をした。風速と迎え角について受風部の形状をパラメータとして実験を行い、振動発電に適した形状について検討を行い。受風面の形状について中央部がくぼんでいるものが適していることを実験的に明らかにしている。この実験結果に対し不安定性について検討を行い、中央部がくぼんだ形状の特性を考察している。次に実際の風の中で発電を行うことで振動特性について実証実験を行い、発電により十分な電力を発電できることを明らかにしている。本研究は小型振動式風力発電機の開発を目的としている。特長としては、風速が数m/s程度の低風速での発電が可能とするものである。一般的な風力発電機の適用風速は平均風速が6m/s以上であり、そのような条件を満たす場所は多くはない。このような低風速の流れ場において発電をするためには、流れ場から効率良く振動を起こすことが重要な要素となる。このことを達成するため、不安定振動の一種である空力自励振動のギャロッピング現象を利用して効率良く振動を起こすことを考えた。一般に自励振動は系の固有振動数で振動するため効率よく流れ場のもつエネルギーを振動に変換している。実験装置は、空気の流れ場に配置した受風部とそれを支える板バネと発電を行う圧電素子及びそれを含む電気回路からなる。受風部は流れから励振され、不安定振動(ギャロッピング)が発生する。この現象を利用して発電を行う。この受風部は板バネで支持されており、受風部が板ばねの曲げ振動により振動する構成となっており、その支持部の支持方法や曲げ剛性が発電特性に影響を与える。この板バネの曲げ振動から圧電素子を用いて発電を行った。このように基本的な構造は単純でありまた丈夫な構造となっている。この発電装置はセンサ用の電源として活用が期待されるものである。各部の形状および特性、電気回路による発電特性への影響などについて実験と解析により調べた。この研究により、風速に対する受風部の向き、形状、取付け方法などが振動特性に与える影響を明かにしている。さらに電気回路についても、振動特性と発電特性に与える影響を実験的に調べた。実用化において風速の変動に対しても十分な発電量が確保されることが実験により明らかとなった。振動特性および発電特性についての実験はほぼ実施した。今後は流れ場の可視化を行いその励振メカニズムを検討するとともに、数値シミュレーションを実施し観察した可視化結果と比較を行う。その結果良い一致を得た後流体からの励振力について検討を行う。これらの結果をもとに設計指針を構築するとともに、製作する発電機の実証試験を実施する予定である。
新概念「重力刺激あて材」と「応力刺激あて材」の提唱

幹は傾くと、重力と応力の2つの刺激を受けて、あて材がつくられる。それぞれの刺激は、あて材の形成にどう作用しているのか?鉛直な幹に応力だけを加えて、形成された細胞壁の特徴を調べた。針葉樹スギでは、圧縮の応力負荷後には放射径が小さくなり、細胞壁厚が大きくなった。引張の応力負荷にも同様な応答を示した。広葉樹ブナでは、圧縮の応力負荷後には細胞壁厚の増加、S3の消失、木下度の減少、道管頻度の減少があった。引張ではG層の形成、道管頻度の減少が起こった。樹幹が傾斜すると傾いた姿勢を正しい位置へと戻すために、あて材という特殊な組織が形成される。傾斜によって、幹には重力方向が変化する刺激と曲げの応力が負荷する2つの刺激が作用することになる。それぞれの刺激にどのように応答して、あて材は形成されるのであろうか。重力方向の変化と応力負荷の2つの刺激を切り分けることで、単独刺激への応答を明らかにするのが本研究の目的である。本年度は、重力方向を変化させずに鉛直状態のままで、応力の刺激だけを加える生育方法の確立を目指した。また、応力刺激単独への応答を探索した。生育方法の確立について、さまざまな方法を試して、本研究で生育方法として利用できると判明した方法は次の2つである。幹に重りをつけて上から圧す方法と幹の上下2点間を器具で押し縮める方法である。生育方法の確立を追求する過程で、負荷する応力の大小が細胞壁形成の応答に影響することが判明した。針葉樹スギを用いて、鉛直状態で圧縮の力を受けながら材形成した場合には、次のような応答が生じることが分かった。細胞の放射方向の直径が減少する。横断面における細胞壁の厚みが増加する。これらの特徴は、重力方向変化と応力負荷の2つが同時に加わったときに形成される自然なあて材の特徴とは明らかに異なっている。樹幹が傾斜すると、傾いた姿勢を正しい方向へと戻すため、樹はあて材という特殊な組織を形成する。このとき、傾斜によって幹には重力方向が変化する刺激と曲げの応力が負荷する刺激の2つが作用している。あて材の形成がどちらの刺激にどのように応答しているかは従来より興味の対象である。この疑問を明らかにすることを目指し、本研究はあて材の新しい認識を目指している。鉛直な苗木に鉛直方向に応力を負荷することで、重力方向が変化する刺激を加えることなく、応力だけの刺激を加えながら生育するという試料調整の方法を検討した。本年度は供試樹木として広葉樹ブナを加えた。これで針葉樹と広葉樹の両方を検討できた。また、応力として引っ張りを検討した。これにより圧縮と引っ張りの両方を検討できた。針葉樹に圧縮の応力を加えると、放射径が短い仮道管が形成されるようになった。また細胞壁厚が増加した。針葉樹に引っ張りの応力を加えると、放射径が短い仮道管が形成されるようになった。広葉樹に圧縮の応力を加えると、直径に変化は現れなかったが、細胞壁厚は著しく減少し、二次壁の形成が抑制されているように見えた。リグニン量は減少する傾向にあった。広葉樹に引っ張りの応力を加えると、ゼラチン状層を有する典型的なG繊維が形成された。これは傾斜による引っ張りあて材と同類に思われた。重力方向を変化させずに応力だけを負荷しながら、苗木を生育する手法を確立するという当初の目的を達成した。加えて、手法の違いによる長所と短所を把握し、今後の研究に有用な経験と情報を入手できた。木質科学樹幹が傾斜したとき、針葉樹は圧縮の応力側に、広葉樹は引っ張りの応力側ににあて材が形成される。針葉樹は圧縮にだけ応答するのか。広葉樹は引っ張りにだけ応答するのか。本年度に確立した生育方法を適用して、針葉樹の圧縮応力への応答と引っ張りの応力への応答を明らかにする。また広葉樹の圧縮応力への応答と、引っ張りの応力への応答を明らかにする。試みた試料生育方法の中には、幹に傷がつく方法もあった。その場合、傷の影響で生育途中で枯れてしまった個体も多数あらわれた。この経験から適切な実験試料の生育調整方法の確立に重要な知見が得られた。結果として、解析を行う個体数が当初の計画よりも減少することになった。したがって、解析で使用する消耗品の購入費用が当初計画よりも減少した。本年度の成果を吟味して、試料調整に向いた苗木生育方法を確立した。この方法を用いて、次年度は、解析個体数を増加させる。さらに、針葉樹に加えて広葉樹の応力応答も解析する。