hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
赤道恒温性気候帯において温帯性木本植物が四季咲き化する環境因子の同定

3.NCBIのSRIデータよりSRR2136639およびSRR2136638をアッセンブルし作成したライブラリーをqueryにして,アラビドプシスFT (gi|240254421), Brassica oleracea FT (gi|919506257), Brassica napus FT (gi|919448800), Medicago truncatura FT (gi|922535082), Arabidopsis thaliana TFL1 (gi|240256493), Fragaria vesca TFL1 (gi|460479045), Glycine max TFL1 (gi|952545297)をsubjectにして,アジサイのFT (HmFT)とTFL1(HmTFL1)をスクリーニングした.HmFTとして3つの配列が,HmTFL1として4つの配列が釣りあがった.データベースよりアジサイおよび他の植物種のFTおよびTFLの塩基配列を取得し,系統解析ソフトMEGA7を用いて系統樹を作成した.これによって、アジサイから複数のFTおよびTFL1遺伝子を同定することが出来た.さらに、タイのチェンライ(標高約800m,北緯19°,東経99°)近辺の3カ所に植栽されているアジサイを調査し、開花性を推測した。タイの高標高地域においてもアジサイの開花性は四季咲き性となる。懸念事項であったアジサイの遺伝子の同定に関し、滋賀県立大学の上町博士の協力を得ることが出来、これによって熱帯アジアのアジサイ細胞質の遺伝子型を明らかにすることが出来た。さらに、核型の調査に向けて33種類のSSR遺伝子座についての研究の準備が整い、28年度の実験に向けたトラブルシューティングがほぼ終了したため。インドネシアから送付されたアジサイの抽出DNAおよび日本の数品種のアジサイを用いてSSR解析を行った。また、すべてのアジサイについては葉緑体DNAのシークエンス解析によってアジサイの種の決定を行った。その結果、インドネシア産アジサイはmacrophylla系とserrata系に分類できた。SSR解析の結果、インドネシア産アジサイはいくつかのクラスターに分かれた。すなわちインドネシア産アジサイは一つの共通の品種群というよりは一部は日本のアジサイと近いクラスターを形成したことから、複数の育種親に由来する可能性が考えられた。次に、インドネシア産アジサイと日本産アジサイをインドネシアの環境を模した環境で育成し、開花性を調査した。実験は10月から開始した。日本産、インドネシア産のいずれも休眠することはなかったが、日本産アジサイが20°C以上では開花しないのに対して、インドネシア産は次々と開花している。インドネシア産アジサイの特徴としては、花成誘導に20°C以下の温度が必要ではない、休眠がない、の2点が考えられ、この特徴は日本の四季咲き性品種である`エンドレスサマー'等の特徴と一致した。しかし、花の形態や植物体の形態は両者で大きく異なっていた。平成28年度に,18品種でベーサルシュートにおける開花の有無を調査した.その結果,90%以上のベーサルシュートで開花が認められる品種(安定型四季咲き品種),ベーサルシュートでの開花率が個体によって大きく異なる品種(不安定型四季咲き品種),ベーサルシュートで全く開花が認められない品種(一季咲き品種)が存在することを認めた.インドネシアとの植物体移動のMTAの契約がようやく完了し、本格的な研究は29年度からスタートとなる。これまで、DNAの提供を受けており、最低限の研究成果を出すことができた。本年度の園芸学会で発表予定である。また、京都大学のファイトトロンでの長期的栽培も順調に進み、花成に関する連続的データも得られている。SSR等については日大や栃木県のグループから情報を頂き、これが研究の進展を可能にした。十分な準備が整ったため、次年度ではより大きな進展が期待できると考えている。平成28年度に続いて,20品種のアジサイについてベーサルシュートの開花性を調査した.`エゾ'を除いて,平成29年度では28年度と比較してベーサルシュートの開花率が低下したものの,平成28年度に開花率が高かった`エンドレスサマー',`クリスマス'および`ロゼア'は29年度にも他の品種と比較して高い開花率を示した花成促進
光造形技術を利用した端面燃焼式ハイブリッドロケットの実現と性能実証

著者らは、軸方向に多数の微小ポートを有する固体燃料のポート出口端面で微小拡散火炎群を保持する「端面燃焼式ハイブリッドロケット」を提案してきたが、燃料の製作が困難なため実証実験を見送って来た。近年の3Dプリンタの発展により複雑な燃料形状が製作可能となり、世界で初めて端面燃焼式ハイブリッドロケットの実証実験を実施した。燃焼実験の結果、初期の非定常期間を経て、燃焼中に燃料ー酸化剤比が一定に保たれる定常燃焼への移行が確認された。ポート内径が0.20.5 mmの単ポート燃料試料を用いた燃焼実験も実施した。燃え広がり燃焼と安定燃焼の2つのモードが観察され、両モードを分ける臨界摩擦速度が確認された。本研究は、高い燃焼効率、燃焼の全期間での定常な燃焼、優れたスロットリング特性等、多くの利点が理論的に示されながら、固体燃料の形状が加工困難であったため実証研究が断念されてきた端面燃焼式ハイブリッドロケットについて、紫外線硬化樹脂の光造形技術に一次元規制液面法という独自の手法で高精度を実現した3Dプリンタにより、従来の手法では製作が困難であった構造の燃料樹脂を成型し、端面燃焼式ハイブリッドロケットの優れた動作特性を実証することを目的とする。本年度の成果の概要は以下の通りである。(1)微小単ポート燃料試料を用いた燃え広がり/安定燃焼機構の調査:端面燃焼式ハイブリッドロケットは、本提案者らによって2002年に初めて報告された「安定燃焼モード」を利用する。過去の研究により、ポート内酸化剤流速が、壁面摩擦速度により決まる臨界値を超えると、燃え広がり燃焼から安定燃焼に移行することが判っているが、これまで調査されたポート内径は最小で1 mmである。本サブテーマでは、ポート内径が0.5 mmを下回る条件でも上記物理機構が成立するかを調べる。今年度は0.5 mm、0.3 mm、および0.2 mmのポート内径で、大気圧条件下でデータ取得を行い、ポート内径0.5 mmで安定燃焼から燃え広がり燃焼への移行を、0.3 mmで安定燃焼を観測した。安定燃焼が得られる酸化剤流速の最小値は、いずれのポート径でも、過去に得られた臨界値に一致することを確認した。(2)マルチポート燃料試料を用いた端面燃焼式ハイブリッドロケットの実証:外径20 mm、軸長50 mm、ポート径0.3 mm、ポート数85個の燃料試料を製作し、地上燃焼実験を行った。その結果、点火後10秒程度で定常状態に達し、端面燃焼式の特徴的な燃焼特性が初めて実証された。サブテーマ1については平成27年度中に完了する計画であったが、高圧力雰囲気下での燃焼特性取得が28年度に持ち越された。一方で、サブテーマ2については、当初は平成28年度までに完了する内容をほぼ終えることが出来ている。全体としては、おおむね順調に進展していると評価できる。目的:本研究は、高い燃焼効率、燃焼の全期間での定常な燃焼、優れたスロットリング特性等、多くの利点が理論的に示されながら、燃料の形状が加工困難なため実証が断念されてきた端面燃焼式ハイブリッドロケットについて、紫外線硬化樹脂の光造形技術に一次元規制液面法という独自の手法で改良を加え、誤差が0.1 mmを下回る精度で樹脂を成型することを可能とした高精度3Dプリンタにより、端面燃焼式ハイブリッドロケットで要求される構造の燃料樹脂を成型し、成形された燃料樹脂を用いて、端面燃焼式ハイブリッドロケットの優れた動作特性を実証することを目的とする。H28年度成果:内径0.3 mmの微小単ポート燃料試料を用いて、高圧力雰囲気条件で燃え広がり/安定燃焼機構を実験的に調査した。大気圧条件では観察されなかった燃え広がり燃焼が、高圧力条件では観察された。過去の燃料管内燃え広がり研究では管内摩擦速度に燃え広がり燃焼と安定燃焼を分ける閾値が存在することが示されていたが、微小燃料管においても同様に閾値が存在することが示された。マルチポート燃料試料を用いた端面燃焼式ハイブリッドロケットの地上燃焼実験では、酸化剤流量の違いにより燃料と酸化剤の流量比であるO/Fに違いが見られないことが示され、端面燃焼式の重要な利点の一つが実証された。一方で、燃焼中に酸化剤流量を変化させた時の燃料流量の応答に時間がかかること、および、燃料流量がスロットリング履歴に依存するヒシテリシスが観測されるという予想外の結果も得られた。期間全体の成果:燃料樹脂の成型および端面燃焼式ハイブリッドロケットの優れた燃焼特性の実証という研究目標は、ほぼ達成された。一方で、酸化剤流量の変化に対する燃料流量の応答時間が想定より1桁長い、および、燃料流量がスロットリング履歴に依存するヒシテリシス特性を示すという、想定していなかった結果も得られた。

燃え広がり燃焼と安定燃焼の2つのモードが観察され、両モードを分ける臨界摩擦速度が確認された。サブテーマ1については、高圧力条件下での燃焼特性取得を平成27年度末に開始したところであり、平成28年度も継続してデータの蓄積を継続する。サブテーマ2については当初計画をほぼ達成しているが、より高精度のデータ取得を目指して、スケール比で2.2倍の燃料試料を製作し、データ取得を継続する予定である。宇宙推進工学サブテーマ1「微小単ポート燃料試料を用いた燃え広がり/安定燃焼機構の調査」については、高圧力雰囲気下でのデータ取得が次年度に繰り越しとなったため、これに必要な経費についても合わせて繰り越しとなった。上記サブテーマの経費に使用する。尚、サブテーマ2については当初予定を超える進展が得られているため、全体としては研究の進展は順調である。
「イン・ファクトリー・ティシュ・エンジニアリング」の基盤技術の創出

臓器という精密かつ高度な生体複合組織を作製するには、多くの工程が必要である。本研究では、何種類もの機械がいくつもの工程を担当しつつ一つの製品を作り上げていく『工場生産』的な発想、すなわち『in factory Tissue Engineering』のコンセプトで、(1)細胞組織パーツの作製技術、(2)パーツ組み立て実装技術、(3)育成・組織化を制御する技術の3つを重要工程・重要技術と位置づけて、臓器作製のための『新しい機械の手』の創出に取り組んだ。臓器は、細胞、タンパク質を最小単位として、毛細血管や筋線維、上皮組織、さらに大きな器官となり、最終的に臓器を形成する。すなわち、様々なパーツが階層的に構築・構成された構造物である。そこで、このような臓器を作り出すのに、細胞というミクロのパーツを積み上げてマクロの臓器を作りあげるアプローチがある。それを実現するには、『機械の手』の開発が必要である。しかも、臓器を作製するには、多くの工程が必要で、その過程ごとに作業を担当するさまざまな特殊な『機械の手』が必要となる。従って、何種類もの機械がいくつもの工程を担当しつつ一つの製品を作り上げていく『工場生産』的な発想が臓器を作製するには必要となる。それが『in factory Tissue Engineering』である。研究の進行:以下の3テーマを重要工程・重要技術と位置づけて、取り組んでいる。(1)細胞組織パーツの作製技術:組織パーツを作る「機械の手」としてインクジェット式3Dバイオプリンターを進歩させ、複雑な構造物作製を試みている。この研究は『Biofabrication』として注目されている。いろいろな細胞組織パーツ、マテリアルパーツを考案中。(2)パーツ組み立て実装技術:パーツを組み立てる「機械の手」の創出。マイクロマニピュレータロボットでの微細操作を可能にするべく奮闘中である。(3)育成・組織化を制御する技術:細胞を培養・育成するための「機械の手」の創出。細胞を誘導制御する実験系を立ち上げ、実験を行っている。本研究は、以下の3テーマを重要工程・重要技術と位置づけて、取り組んだ。(1)細胞組織パーツの作製技術:組織パーツを作る「機械の手」として開発してきたインクジェット式3Dバイオプリンターのバージョンアップを図った。それにより、複雑な構造物作製を試み、これまでできなかった構造物を作製できるようになった。(2)パーツ組み立て実装技術:パターニング技術を利用し、血管に加えて筋細胞によるパターニング実験を行った。筋ファイバーを作成することに成功した。(3)育成・組織化を制御する技術:細胞を培養・育成するマイクロ流路を用いた「バイオリアクター」を設計し、作製に取り掛かった。細胞、タンパク質を最小単位として、毛細血管や筋線維、上皮組織、さらに大きな器官によって構成される臓器や組織をを作り出すためには、多くのプロセスを経て作りあげる必要がある。それを実現するには、その過程ごとの作業を担当するさまざまな『機械の手』が必要となる。このような『工場生産』的な発想が臓器を作製するには必要で、本研究では『in factory Tissue Engineering』と提唱し、それらの工程の基礎となる生産技術の探索、開発を行った。開発してきたインクジェット式3Dプリンターのバージョンアップ、転写印刷技術の応用を進め、細胞組織のパーツ作製を目指した。技術は確実に向上し、複雑な構造物や毛細血管、筋ファイバーの作製ができた。また、必要な機械の手として、様々な印刷技術、材料加工技術で有用性を試みる必要がある。これからの再生医療の発展にはこれらの装置技術の進歩がきわめて重要である。製品化を担う企業とともに産学連携で革新的な装置や機器の製品開発を行い、日本の研究施設へ普及させることこそが何よりも進めるべきことと確信した。2011年度、2012年度の2年間で、JST AーStepをはじめとする国や県の公募研究に12件の応募を行い、うち2件の装置開発の共同研究が始まった。本研究において、このような実用化装置のアイディアが生まれ、製品開発に前向きな企業が見つかり、装置開発に動き出せたことは、本研究の最も大きな成果であると考える。2011年に「Biofabrication」の国際学会、種々の国際学会の特別基調講演や招請講演、国内の全国学会での招待講演等で、成果を広く発表させていただいた。

研究の主力学生がも学会発表に活躍し、2回の国際学会ポスター賞受賞、地方会ではあるが生体医工学会北陸支部大会で3年連続「研究奨励賞」を受賞した。インクジェット式3Dプリンターのバージョンアップ、転写印刷技術の応用を進めてきた。ほぼ順調に進んでいる。また、『in factory Tissue Engineering』に必要な機械の手の技術として、インクジェット技術の他に、いろいろな印刷技術が生産技術として役立つと推察し、他の印刷技術の利用ができるように技術の習得を開始した。また、再生医療の発展にはこれらの装置技術がきわめて重要であることを、ますます確信を深めた。加えて、この様な生産技術は、これから日本の再生医療を支える立場になり、重要度が増すと想定される。装置の研究開発と実用化、普及につなげること重要であると考え、製品化を担う企業の参入、産学連携を探っていく予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。このように、印刷技術は生産技術として、これからの再生医療の発展には欠かせない技術となることが実感できるようになった。また、この様な研究を通して、様々な可能性のある技術が見つかって来たとしても、実用化につながらねば、社会の発展に貢献できない。今後産学連携を進めて、企業を巻き込んだ研究に発展させて、装置開発につなげていく計画である。
結晶性シリケイトの光学的性質の測定と星周シリケイトダストの依存形態の解明

結晶性シリケイトのオリヴィンについて3種類の結晶(Fe-forsterite,Fo90-natural,Fa-fayalite),輝石のEnstatite(En)を入手して、各軸方向にカットし表面をみがいた。紫外から遠赤外までの広い波長領域で各軸方向の反射率の測定をした。偏光子は、紫外・可視用、中間赤外用、遠赤外用をそれぞれ購入して、分光計につけて偏光した光を使用した。現在まだ測定中であるが、近赤外から遠赤外までの反射率のデータからKramers-Kronigの公式と分散公式より光学定数n,kをもとめることができた。広い波長領域のデータがあれば、導出された光学定数は信頼がおけるので現在紫外・可視領域および遠赤外の測定をS/Nの良いデータを目標に続行中である。導出された光学定数から、微粒子のいろいろな形によるスペクトル計算をして、形による影響が非常に大きいことを示した。微粒子の室内実験のスペクトルと比較し、不規則形状の場合とよく一致していることを明らかにした。従来,媒質効果により、真空中に換算するとピークが0.10.2μm短波長にずれるといわれていたが、不規則形状の場合は媒質効果を考慮しなくてもよいことがわかった。これは、微粒子の室内実験のデータをそのまま観測と比較しても良いことを示している。FoとEnの不規則形状の微粒子の計算スペクトルと観測データと比較してみると、いくつかの星周塵の観測と良く一致していて、星周塵は不規則形状を示していることが示される。このことは、星周塵が衝突などにより粉砕され不規則な形になったか、あるいは、結晶成長でいろいろな形に成長したかを示唆している。以上のことは、国際学会、月・惑星シンポジウム、天文学会、Grain formation workshopなどで報告した。
多言語教育に資するモバイル機器活用四ヵ国語学習教材の開発

グローバル化の進展に伴い,世界の外国語教育は多様化の方向に進んでいる。本研究では多言語教育のための語彙学習教材の開発を行った。研究成果として,1)ペーパー版の英語語彙学習教材を開発し,試用効果を小・中学校で検証した,2)英語教材をもとに中国語,韓国語,日本語学習のためのペーパー版語彙学習教材を作成した,3)ペーパー版教材の成果を踏まえ,iOSを使ってモバイル英語語彙学習教材を開発し,Apple Storeにて公開した。目的グローバル化の進展により世界の外国語教育は,多様化と強化の方向に向かっている。本研究では,外国語教育の現代的ニーズに応えるために,多言語教育を目指した四ヵ国語生活語彙学習教材の開発を行う。具体的には四ヵ国語(英語,中国語,韓国語,日本語)の生活語彙を学ぶための1)紙ベースの教材を開発する,2)学習者に人気の高いiPhone,iPad,iPod touchをプラットフォームとするデジタルモバイル学習教材を1)をもとに開発する,3)指導実践を行い,1)および2)で開発した教材の指導効果を検証することを目的とする。研究22年度は主に教材開発を行った。研究目的1)と3)に関しては,はじめに,基礎研究として,学習用の生活語彙を,国内外の英語絵辞書30冊と子どもの話し言葉コーパスを統合して,コーパス言語学の手法に基づいて選定した。続いて選定語彙の妥当性を検証した。次に,選定した生活語彙を指導するための英語版のカード教材を作成して公立学校などで実践した。さらに英語版の教材を基に,中国語,韓国語,日本語の多言語教材を,海外から言語教育の専門家を招いて行った。研究目的2)については,iPhone,iPad,iPod Touch用の英語学習教材の開発を進めた。成果基礎研究として,学校教育の枠組みのもとで学習する語彙に関する調査を行い,その成果を学会紀要にて公刊し(日本英語表現学会),口頭発表を行った(日本実用英語学会,The Third Joint Conference on English Vocabulary and Lexicography)。基礎研究の成果を踏まえて生活語彙を選定し,その妥当性を検証した結果を国際ジャーナルへ投稿し採用された(Asian EFL Journal)。続いて,選定した語彙をもとに紙ベースの英語カード教材を開発し,公立学校等で指導実践をした。開発した教材とその指導方法は,教育委員会(千葉県,市原市,東金市,香取市,浦安市,松戸市等)や民間団体(英語教育フォーラム等)が開催する研修会で,ワークショップ形式で紹介し(合計12回),普及に努めた。また,英語教育関連雑誌等では,本研究から得た成果に基づいて記事を執筆した。目的外国語教育の現代的ニーズに応えるために,多言語教育を目指して四ヵ国語(英語,中国語,韓国語,日本語)の生活語彙学習教材の開発を行う。具体的には1)紙ベースの教材を開発する,2)デジタルモバイル学習教材を1)をもとに開発する,3)開発した教材の指導効果を検証することを目的とする。威果23年度は教材開発に力を注いだ。研究目的1)の紙ベースの教材の開発では,これまでの実践成果を踏まえて英語教材の種類を増やした。生活語彙は「家庭]「食物」等から発展させて「ふるさと」「日本」等,教科を横断する題材を扱う教材を開発した。こうした題材は学習指導要領の趣旨に合致するものである。英語版教材を基盤にして,中・韓・日の学習教材も開発したが,中国の出版社が教材の内容と趣旨に関心を持ち,4ヶ国語学習教材の出版準備が進んでいる。さらに継続して行ってきた学校教育で扱われる英語語彙と文法に関する研究も行った。こうした基礎研究は,開発教材を学校教育にどのように関連させて位置づけるかについて示唆を得るためのものである。2)のモバイル学習教材の開発は,独立行政法人情報通信研究機構(NICT)と共同で,スマートフォンで使える「e-Carta」を完成させた。これは生活語彙を学び,リスニング力を養成する教材である。現在は教材の公開に向けて準備をしている。さらに,モバイル学習指導支援ツールである「なんでもチャンツ」を開発した。これは,スマートフォンの録音機能を使って音声を録音し,それをチャンツにのせて再生する教育支援ツールである。3)に関しては英語版カード教材を作成して公立学校で実践し,成果の一部を学会で報告した。さらに教育委員会や民間団体が開催する研修会で,ワークショップ形式で教材と指導方法を紹介し(計10回)。教材の普及に努めた。本年度は主に英語版教材の開発において成果があった。モバイル版英語教材:iOS版eCartaは情報通信研究機構(NICT)の協力を得て公開準備が整い,2012年夏の学会にて開発理念,プロセス,成果を報告した。2013年夏の学会では,ショーケースにて開発教材を展示公開する(8月予定)。現在,App Storeでのリリースにむけて申請を行っている。

eCartaは主に個人学習用であったため,本年度はKDDI研究所の協力を得て,学校での集団指導に利用できるAndroidタブレットを使用する学校用教材を試作した。試作教材は,横浜市立白幡小学校で活用された。平成12年11月16日には,タブレットPC版英語カルタを使った6年生の英語授業で公開授業が行われた。紙版英語教材(カルタ):生活語彙の拡大を目指して「ふるさと,都道府県,世界」を扱ったカルタ教材をそれぞれ試作して実践を行い,結果を検証した。実践成果は学会にて発表した(4件)。これらの教材は,補助情報活用型ステップ式語彙学習法に基づいて指導されたが,この語彙学習法に基づく語彙・文法指導の方法は,教育委員会や地域の英語研究会等が主催する講習会にてワークショップ形式で紹介した(7件)。こうした成果が認められ,カルタ教材とその指導手法をまとめた著書が出版される予定である(印刷中)。その他:多言語学習教材(日本語,中国語,韓国語)はカルタ教材を完成させた。したがって,補助情報活用型ステップ式語彙学習法に基づく指導,およびタブレットPC教材の開発がいつでも行える状況が整った。さらにカルタ教材は,小・中・高における4技能および語彙・文法の指導に利用できる。そこで英語授業にカルタ教材を取り入れるために,小・中・高学習者の語彙力・文法力,およびその指導に関わる調査を併せて行い,普及のための準備を整えた。デジタルモバイル学習教材と指導支援ツールの開発を進め,一般に公開できるレベルに到達させた。このことから,当初の目的を達成できたと考える。さらに,デジタル教材の基盤となる,「紙ベース」の教材開発とその実践研究を進めることができた。紙ベースの教材は学校現場の実情を考えると,実用性が高く,学校教育のニーズに応えるものである。モバイル教材と同様に有効度が高い教材であることから,教材開発における成果をあげたものと考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は,開発した学習ソフトを公開する。ソフトを公にするにあたっては,著作権の問題など,考慮すべきことがあるので,ひとつひとつ解決していきたい。また,開発したモバイルソフトは,学校現場で先生方に使っていただけるように,講習会やセミナーで使い方と併せて周知に努める。一方,紙ベースの教材は,導入するための特別な技能やツールを必要としないことから,学校現場では取り組みやすく,実用性が高い。モバイル教材と併せて普及に努めたい。教材は研究会,講習会,さらにインターネットを利用して普及させる予定である。.24年度が最終年度であるため、記入しない。
上丘局所神経回路における層間及び層内信号伝達の動的調節と運動指令の生成機構

上丘中間層ニューロンからwhole cell記録し、浅層を刺激して誘発されるEPSPはbicucullineの投与で数百ミリ秒から1秒を超えて持続する。この持続性EPSPは閾値付近ではall or noneに起きる。そして浅層ニューロンでは見られないことから中間層には浅層に見られない非線形的活性化機構があり、これが中間層における運動出力の形成に関与することが示唆された。この持続性脱分極はNMDA型グルタミン酸受容体依存性であり、中間層ニューロンの個々の細胞の膜特性が入出力関係において線形的でも見られることから個々のニューロンのintrinsic propertyによるのではなく、神経回路レベルで実現されることが明らかになった。そこでこの神経機構を明らかにするために中間層の近接するニューロンから同時にwhole cell記録を行い、外液にbicucullineを投与し、Mg^<2+>濃度を低下させると2個のニューロンは自発的に同期して脱分極して発火を繰り返すことが観察された。このことは中間層ニューロン群は興奮性結合するニューロン集団によって形成されており、GABAによる抑制から脱抑制することで同期して興奮する機構があることが明らかになった。この同期的脱分極はAPVを投与すると完全に消失することからNMDA型グルタミン酸受容体依存性だった。そしてニューロン間の距離を離していくと同期性がどのように変化するかを調べたところ、同期性の程度は距離とともに減弱し1mm以上離れるとほとんど同期性が見られなくなることが明らかになった(Saito & Isa, in preparation)。また近接するニューロンペアで興奮性シナプス結合するものを見出し、現在解析を進めている。
iPS細胞を用いた網膜色素上皮細胞のCMV抗原特異的な免疫応答と恒常性維持の解明

サイトメガロウイルス(CMV)感染は生涯に渡って潜伏感染を持続するが健常人には疾患を起こさない一方で、胎児に感染した場合や重度の免疫不全患者には日和見感染症として致死的な疾患を起こす。そこで、CMVの感染ターゲットとなる網膜色素上皮細胞あるいは造血幹細胞の感染モデルを用いてCMV特異的な免疫応答と恒常性維持のメカニズムを検討した。本研究によって、網膜色素上皮細胞はCMV感染による眼内の恒常性を保つために、T細胞を遊走させウイルスに対する免疫応答を誘導することで感染細胞の排除をする一方で、過剰な炎症反応による眼内の濁り等を抑制するために制御性T細胞の分化を誘導していることが示唆された。本年度の研究は、まずARPE-19細胞と造血幹細胞のHLAの型判別を行った。キットを用いたPCRの結果、HLA-A型およびHLA-C型で一部一致の可能性があることがわかった。通常キラーT細胞による免疫は、HLA型が自己と違う場合、非自己と認識して排除する機能がある。そのため、HLA型の違いによるミスマッチが起こる可能性が考えられたので、末梢血単核球および造血幹細胞を用いたiPS細胞の作製を行った。この細胞に適切なサイトカインを添加培養し、網膜色素上皮細胞および造血幹細胞への分化誘導を行った。これにより同一のHLAを持つ各細胞が準備出来たので、HLA型の違いによる排除機能を回避できる。現在はこの網膜色素上皮細胞にHCMVの抗原であるpp65を抗原提示するように研究を行っている途中である。また、購入およびiPS細胞から作成した造血幹細胞をNOGマウスに移植して、細胞が定着・分化するかどうかを経過観察している途中である。NOGマウスにヒトの造血幹細胞が定着することで、ヒトの免疫系を持つマウスを得ることが出来る。このマウスにHCMVの感染および潜伏感染細胞を移植することで、in vivoでのHCMVに対する免疫応答を解析することが可能になる。これにより、生体内での網膜色素上皮細胞が抗原特異的に炎症反応あるいは免疫寛容を誘導しているかどうかを解析することが可能になると考える。HLAの型判別の結果、ミスマッチが起こる可能性があるためiPS細胞の作製にとりかかった。しかし、次年度以降に予定していたNOGマウスへの移植を前倒しで開始した。初年度の計画は、当初の計画通り進んでいないが、次年度以降の研究を先に進めていることから、ほぼ進捗状況は同じだと考えられる。本年度の研究は、臍帯血由来の造血幹細胞およびiPS細胞由来の造血幹細胞に対して、サイトメガロウイルスの臨床分離株の感染実験と潜伏感染への移行メカニズムの解析を行った。その結果、サイトメガロウイルスが感染すると発現する前初期遺伝子(Immediate Early:IE)は経時的に発現が減少することを確認した。また潜伏感染に必須と報告されているUL138遺伝子については、経時的に発現を維持し続けることを確認した。これらの現象は両由来の造血幹細胞で確認できた。さらに、臍帯血由来の造血幹細胞において、感染細胞の一部がマクロファージに分化することも確認できた。続いて潜伏感染状態に移行した造血幹細胞に対して、再活性化に重要であると報告されているTNF-αや分化誘導因子であるGM-CSFを添加して培養したところ、IEとUL138遺伝子の発現が大幅に回復していることが確認できた。以上の結果から、サイトメガロウイルスは造血幹細胞に感染し経時的に潜伏感染の状態に移行することが示唆される。そして、感染細胞の一部をマクロファージに分化させる。これは、炎症部位に潜伏感染した造血幹細胞やマクロファージが遊走し、TNF-αなどの炎症性サイトカインや分化誘導因子を受け取ることで、サイトメガロウイルスが再活性化し、回帰感染の状態に移行しやすい現象であることが示唆される。さらに、この潜伏感染した造血幹細胞をNOGマウスに移植することで、潜伏感染した状態のヒト化モデルを作成することを計画している。これにより、生体内での再活性化や回帰感染の機序を明らかにできると考える。重度免疫不全マウスであるNOGマウスに対して、造血幹細胞を移植しヒト化させる計画を立てていたが、実験の結果、上手く生着せずにヒト化させることが出来なかった。そのため、引き続き生着を試みている状況であるため。通常の網膜色素上皮細胞とサイトメガロウイルス抗原提示網膜色素上皮細胞の共培養によるサイトカイン産生を測定したところ、TGF-βの産生並びに炎症性サイトカインであるTNF-α、T細胞の遊走を誘導するケモカインであるMIP-1α・βの産生を確認した。このことは、網膜色素上皮細胞においてサイトメガロウイルスが感染すると炎症性の反応を誘導しつつ、眼内の過剰な炎症を制御するために制御性T細胞を誘導することで恒常性を維持しているものと考えられる。また、iPS細胞を用いて網膜色素上皮細胞並びにキラーT細胞への分化誘導を行った。これらの細胞を用いて、これまでの研究との比較実験を行ったところ、同様の結果を得ることが出来た。今後、HLAのミスマッチによる排除機能を回避した免疫応答の系を樹立することで、さらに詳細な恒常性維持のメカニズムを解析できることが期待できる。一方で、造血幹細胞に対するサイトメガロウイルスの感染系においては、より生体内における造血幹細胞の生存条件に即した低酸素状態での実験を行った。

その結果、通常の酸素濃度で見られた分化誘導が抑制され、さらに細胞の増殖についても抑制されることが確認できた。このことは、低酸素状態におけるウイルス感染では発現遺伝子が変化し、感染メカニズムを酸素濃度によって変えていることを示唆している。今後、このメカニズムを詳細に解析することで、潜伏感染に至る機序や再活性化する場所の酸素濃度によりサイトメガロウイルス特有の疾患の原因を解明できることが期待できる。サイトメガロウイルス(CMV)感染は生涯に渡って潜伏感染を持続するが健常人には疾患を起こさない一方で、胎児に感染した場合や重度の免疫不全患者には日和見感染症として致死的な疾患を起こす。そこで、CMVの感染ターゲットとなる網膜色素上皮細胞あるいは造血幹細胞の感染モデルを用いてCMV特異的な免疫応答と恒常性維持のメカニズムを検討した。本研究によって、網膜色素上皮細胞はCMV感染による眼内の恒常性を保つために、T細胞を遊走させウイルスに対する免疫応答を誘導することで感染細胞の排除をする一方で、過剰な炎症反応による眼内の濁り等を抑制するために制御性T細胞の分化を誘導していることが示唆された。iPS細胞から分化誘導した網膜色素上皮細胞と造血幹細胞を用いて、CMV抗原を提示した網膜色素上皮細胞とT細胞を共培養することで、網膜色素上皮細胞が抗原提示細胞として、それぞれキラーT細胞および制御性T細胞への分化誘導能を持つかどうか解析する。またNOGマウスにiPS細胞から分化誘導したRPEと造血幹細胞を移植しヒト化させ、分化誘導させたT細胞を用いて、CMVに対するRPEの目の恒常性維持のための免疫応答を解析する。引き続き網膜色素上皮細胞による恒常性維持のメカニズムの解明を行っていくと同時に、潜伏感染した造血幹細胞をNOGマウスに生着させて生体内での再活性化メカニズムの解明を行っていく。さらに、網膜色素上皮細胞による免疫寛容の仕組みを利用して、生体内での再活性化および回帰感染の機序についても明らかにしていきたい。免疫学・ウイスル学当初の計画から変更し、iPS細胞の作製および培養、造血幹細胞の購入と維持培養を行ったため、抗体や遺伝子導入試薬、ELISA kitの購入を次年度以降にした。さらにディスポーザブル器具については他の講座運営費で賄われたため計上を見送った。当初予算計上していた抗体や遺伝子導入試薬、ELISA kitやディスポーザブルのプラスチック器具などが他の競争的研究資金によって賄われたため購入を見送ったため。当初予定していた遺伝子導入およびフローサイトメーターによる解析、培養上清のELISAによる解析、NOGマウスの飼育管理およびウイルス感染・細胞移植、造血幹細胞およびiPS細胞の培養を行う予定である。感染細胞の経時的な遺伝子発現の解析のためにDNAマイクロアレイ解析の外注、マウスの購入や飼育管理およびウイルス感染・細胞移植・網膜色素上皮細胞の移植といった研究に使用予定である。
中空原子の可視・紫外分光法による検出

多価イオンと中性分子気体の衝突の際に電子移行過程によって生成する励起状態からに発光を観測する目的で,東京都立大学のECR多価イオン実験施設において実験装置を製作した.この装置を用いて,真空槽内でノズルから噴出させた気体分子ビームと,イオン源より引き出した後に電磁石によって質量選別した特定の多価イオンビームとを直交させた.それぞれのビームと直交する方向に設けたサファイアガラス製の覗き窓からは衝突領域を直接観測できるので,ここに光ファイバーを取り付けて発光を分光器にまで導いた.光検出システムは既存のものを使用して,可視・紫外領域における発光スペクトルを測定した.本研究の最終的な目的は,標的気体から多くの電子が多価イオンの外側の軌道に移行して生成する中空原子を検出することであり,そのためには多くの電子を持つ原子番号の大きな原子を標的とする必要がある.しかし,装置の特性を調べておくためにも比較的簡単な系での予備実験は必要がある.そこで,標的としてヘリウムを用いて,O^<6+>-He系の衝突実験を行った.衝突エネルギーを60120keVとして280520nmの波長範囲での発光スペクトルを測定した.発光強度は弱いが,様々な励起状態間の遷移に伴う発光を観測できた.例を次に示す.式(1)および式(2)は一電子移行過程,式(3)は二電子移行過程によるものである.この様に主量子数が6や7と言ったエネルギーの非常に高い軌道に電子が移行することが判った.従って標的気体を変えることによって,多重電子励起状態の生成が気体できる.多価イオンと中性分子気体の衝突の際に電子移行過程によって生成する励起状態からに発光を観測する目的で,東京都立大学のECR多価イオン実験施設において実験装置を製作した.この装置を用いて,真空槽内でノズルから噴出させた気体分子ビームと,イオン源より引き出した後に電磁石によって質量選別した特定の多価イオンビームとを直交させた.それぞれのビームと直交する方向に設けたサファイアガラス製の覗き窓からは衝突領域を直接観測できるので,ここに光ファイバーを取り付けて発光を分光器にまで導いた.光検出システムは既存のものを使用して,可視・紫外領域における発光スペクトルを測定した.本研究の最終的な目的は,標的気体から多くの電子が多価イオンの外側の軌道に移行して生成する中空原子を検出することであり,そのためには多くの電子を持つ原子番号の大きな原子を標的とする必要がある.しかし,装置の特性を調べておくためにも比較的簡単な系での予備実験は必要がある.そこで,標的としてヘリウムを用いて,O^<6+>-He系の衝突実験を行った.衝突エネルギーを60120keVとして280520nmの波長範囲での発光スペクトルを測定した.発光強度は弱いが,様々な励起状態間の遷移に伴う発光を観測できた.例を次に示す.式(1)および式(2)は一電子移行過程,式(3)は二電子移行過程によるものである.この様に主量子数が6や7と言ったエネルギーの非常に高い軌道に電子が移行することが判った.従って標的気体を変えることによって,多重電子励起状態の生成が気体できる.
高磁場環境下での放電プラズマの基礎的特性の研究-新機能性物質創製を目指して-

本研究は,超高磁場環境下で放電プラズマを生成し,その特性を調査することを目的としている。昨年度に得られた,超高磁場が存在する直交電磁界中での電子・イオン輸送特性を考慮した上で,平成13年度は超伝導磁石内に設置する放電容器の試作,並びに,超高磁場環境下での放電プラズマ生成と基礎特性の計測を行った。具体的な課題とその成果は以下の通りである。1.同軸円筒型放電容器内での放電特性の計測超伝導磁石内に配置が可能な同軸円筒型放電容器を設計・試作した。また,この放電容器を用い,実際に超高磁場環境下において直流グロー放電を発生させ,ガス圧力と磁場強度をパラメータとした電流・電圧特性などの放電特性の計測を行った。第一に,磁場の印加は無磁場では放電しない低圧下においても安定した放電を実現した。第二に,同じ電流値で比較した時,印加磁場強度の増加に伴って一端は印加電圧が下がるが,超高磁場に近づくにつれて印加電圧が上昇した。これは,磁場のトラップによってプラズマ密度が上昇していること,シース電圧が上昇していることを示す。また,磁場強度の上昇に伴う放電状態の変化は目視によっても確認された。現在,電子のエネルギー状態を調査するための光学計測を準備中である。なお,大気圧中でも同実験を行う予定であったが,装置の制約により,まだ実現できていない。実験と同条件下で,PIC-MCS法による高磁場中低気圧放電プラズマの解析を試みた。0.5T以下の印加磁場環境においては,解析結果を得,定性的には実験結果と一致している。気体放電場に磁場を印加した時,磁場は電子をトラップする効果を有するため,低気圧高密度のプラズマ生成が可能となる。近年,超伝導磁石で得られるようになった超高磁場環境(10T)では,イオンに対しても磁場の効果が働く事,高気圧放電でも磁場の効果が現れることが推測でき,新たな特性を持った放電プラズマの生成が期待できる。本研究では,超高磁場環境下で放電プラズマを生成し,その特性を調査することを目的としている。平成12年度の課題,及び成果は以下の通りである。1.超高磁場が存在する直交電磁場中での電子・イオンの輸送特性の解析モンテカルロ法を用いた粒子シミュレーションにより,直交電磁場中の電子,及びイオンスウォームの輸送特性を換算電界E/N,換算磁界B/Nの関数として評価した。輸送特性は衝突周波数v_mとサイクロトロン周波数ω_cが等しい点を境に大きく変化する。すなわち,電子の場合,超高磁場環境ではv_m≪ω_cが実現された結果,電界方向へのドリフトが制限されてトラップモードに入り,電子エネルギーは数千度まで減少する。これに対し,イオンは超高磁場環境でE×Bドリフトは生じるものの完全なトラップには至らず,イオン温度もあまり減少しない。これらの結果より,超高磁場環境でプラズマ生成した時,印加磁場強度によって制御性の高い,高密度かつ低電子温度のプラズマが得られるものと予測される。現在,粒子シミュレーションによる超高磁場環境下での放電プラズマの解析を引き続き行っている。なお,超高磁場環境でのこれら荷電粒子の輸送特性の解析は本研究が初めての試みである。2.放電容器の設計・製作平成13年度に行う実験で使用する放電容器の設計を行い,すでに製作に入っている。
科学的思考の発達に関する組織的研究

本年度は,本研究の最終年度にあたっており,昨年度までに得られた知見を更に深めるとともに,命題論理の推論が複雑にからみあった具体的な理科の問題を二題作成し,小学生より大学生にいたるまでの調査を実施した.この調査から得られた結果の概要は以下のとうりである.第一に,未知の内容に関することであっても経験的に知っていることは,用語の使い方が厳密になるか否かの相違程度で,科学的思考そのものの能力にあまり相違がみられないこと.第二に,現在,わが国の学校教育において科学的思考の能力を高めるということがあまり行なわれていないのではないかと考えられること,などである.また,一人ひとりの子どもは,多様な考え方をもっているが,それらは大まかに類型化できることもわかってきている.また,本年度はこれまで得られた知見を総合して,次のような内容をもつ報告書を作成した.その第一は,科学的思考の発達に関する先行研究の整理,本研究の目的と方法.第二は,科学的思考の概念の考察を行ない,本研究で使用する概念の明確化.第三は,本研究で実施した調査問題の概要(基礎的な命題論理に関するもの5題,複合的な命題論理2題).第四は,核調査問題を実施した結果について.第五は,その結果の考察.第六は,本研究の結果の考察からみた理科教育学への示唆であった.最後の点については,たとえば,現行の理科教育が極めて平面的な知識の習得に陥っている傾向が強いのでその点を次のような方法で是正していく必要性があることなどについて述べた.その方法とは,実験や観察を重視するのはもちろんのことであるが,その場合に,子ども達が興味をもって考えることができるよう工夫すること.できる限り身近の物品を利用して自分で装置を作成するようにすることなどであった.また,結果に到達するまでの過程を常にチェックこのと重要性もあわせて強調した.本年度は,本研究の最終年度にあたっており,昨年度までに得られた知見を更に深めるとともに,命題論理の推論が複雑にからみあった具体的な理科の問題を二題作成し,小学生より大学生にいたるまでの調査を実施した.この調査から得られた結果の概要は以下のとうりである.第一に,未知の内容に関することであっても経験的に知っていることは,用語の使い方が厳密になるか否かの相違程度で,科学的思考そのものの能力にあまり相違がみられないこと.第二に,現在,わが国の学校教育において科学的思考の能力を高めるということがあまり行なわれていないのではないかと考えられること,などである.また,一人ひとりの子どもは,多様な考え方をもっているが,それらは大まかに類型化できることもわかってきている.また,本年度はこれまで得られた知見を総合して,次のような内容をもつ報告書を作成した.その第一は,科学的思考の発達に関する先行研究の整理,本研究の目的と方法.第二は,科学的思考の概念の考察を行ない,本研究で使用する概念の明確化.第三は,本研究で実施した調査問題の概要(基礎的な命題論理に関するもの5題,複合的な命題論理2題).第四は,核調査問題を実施した結果について.第五は,その結果の考察.第六は,本研究の結果の考察からみた理科教育学への示唆であった.最後の点については,たとえば,現行の理科教育が極めて平面的な知識の習得に陥っている傾向が強いのでその点を次のような方法で是正していく必要性があることなどについて述べた.その方法とは,実験や観察を重視するのはもちろんのことであるが,その場合に,子ども達が興味をもって考えることができるよう工夫すること.できる限り身近の物品を利用して自分で装置を作成するようにすることなどであった.また,結果に到達するまでの過程を常にチェックこのと重要性もあわせて強調した.昨年度は、科学的思考の特徴および構造の明確化やそこで明らかにされた内容をもとに科学的思考の発達を調べる調査問題を作成し実施することが主たるねらいであった。今年度は、昨年度実施した調査問題の不十分な点を修正し、再調査を行ない科学的思考の発達の実態をより精緻に調べることが主要なねらいとされた。われわれは、科学的思考の中でもその中核をなしていると考えられる論理性の発達(推論の能力の発達)を調べる問題を単純なものから複雑なものに到るまで、6種作成し同一問題を小学校4年生から大学生までを対象にし実施してきた。各部分の調査結果の集計を現段階で終了しているが、全体にわたる考察を加えるまでにはいたっていない。したがって、詳細な結論は次年度の報告書中で詳らかにするが、これまでの調査結果をもとにして研究分担者と数度にわたる討論を繰り返した結果、極めて概略的には以下のようなことが明らかにされている。第一に、科学的思考の発達は特定の年齢になればどの子どもも特定の科学的思考が発達するということは必ずしもありえないのではないか、ということ。第二に、科学的思考は子どもの既存の考えに左右され個々人により異なっているのではないかと考えられること。第三に、科学的思考の発達はゆるやかな傾斜状に発達する時期と飛躍的に発達する時期が存在すること。第四に、科学的思考のあるる特定の領域は大学生でも極めて未発達であること。第五に、科学的思考の各種の問題に対して子どもはそれを分析的に捉えるのではなく、全体的に捉え子どもなりの特定の説明様式をもっていると考えられること、など。現在、これらの知見に対して詳細な考察が加えられつつあり、更により複合的な調査問題が作成され実施に移されつつある。
北太平洋亜寒帯域の鉄濃度が生物生産と二酸化炭素収支に及ぼす影響に関する観測研究

通常のCTDを利用したクリーン採水技術を確立し、親潮域および混合域において年数回の鉄の反復断面観測を実施した。世界で初めて栄養塩と同一の時空間分解能で得られた、鉄濃度周年変動データの解析から、以下の事があきらかになった。1]親潮域表層における溶存鉄の各月の海域平均濃度は、主要栄養塩と定性的に同じ季節変動パターンを示すだけでなく、硝酸と定量的に一定比(ΔDFe/ΔN=27x10^<-6>[mol/mol])を保って増減している。表層鉄濃度のピークは冬期の最大混合深度期(1-3月)であり、黄砂飛来時期(4月)とは明瞭に異なる。2]親潮表層の冬期溶存鉄濃度はアラスカ湾より遙かに高いが、両者の亜表層域の鉄濃度も同様に異なる為に、両海域の冬期表層鉄濃度は、亜表層からのエントレインメントと鉛直渦拡散を仮定した同じモデルで再現可能である。親潮表層の溶存鉄:硝酸費も同様にアラスカ湾より高く、北太平洋中層水(NPIW)のそれと同一値をしめす。3]これらの事から、西部北太平洋表層に存在する鉄は数年-数十年程度の平均滞留時間を持っており、したがって周年-経年変動のスケールでは、鉄の動態は主要栄養塩と同様であることが推定される。つまり大気ダストからの鉄の供給は従来の定説に反してそれほど重要ではなく、生物による取り込みと中層での再分解、そして鉛直混合による表層への回帰という海洋内部での再循環だけで、ほぼ加不足なく溶存鉄の周年変動は説明出来る。4]春季ブルーム終了時の表層溶存鉄濃度がほぼ0.25nMで一定となる事から、ブルーム形成ケイ藻種の成育限界鉄濃度が0.25nM程度と高く、このためブルーム期には硝酸でなく鉄が主な制限栄養素になっている事が推定される。一方周年を通じた硝酸・溶存鉄プロットは鉄側に切片を持つ事から、鉄も硝酸も低濃度となる夏期には硝酸が親潮表層の制限栄養素となっている。親潮域の観測定線(Aライン)上で鉄濃度および鉄の断面観測を5,7,10,1,3月の5回行い、合わせて栄養塩、炭酸系等の海洋環境パラメータの観測を行った。鉄については採水資料を現在測定中であり、17年度に他データと合わせて解析に供される。炭酸系等の海洋環境パラメータについては年度内に採水資料の測定を終了し、そこからまず他の解析の基礎となる、親潮域混合層の水塊構造とその変動についての解析を行った。従来は適切な水塊指標の無かった親潮混合層内の微細な水塊の相違を検出可能な新たな水塊指標(Cp0)を独自に開発し、観測当時の親潮混合層内部の水塊構造変化を詳細に跡付ける事に成功した。又16年度の観測と資料測定に並行して、Hl5年度までに試験的に行ってきた親潮域の鉄濃度変動の観測データを解析し、親潮域の鉄の供給経路と生物影響について下記の知見を得た。1.親潮域混合層の鉄濃度は黄砂飛来以前の冬期に最大濃度を示し、その濃度は春期ブルーム時の生物による鉄消費の殆どを支えるに充分である事が判明した。この事から親潮混合層への鉄供給経路として、従来の黄砂からの溶出説以外に、冬期鉛直混合による海洋深層からの供給も重要である事が明らかとなった。

2.冬期の親潮混合層中に局所的に極めて大きな鉄濃度を示す水塊がしばしば観測され、その多くが沿岸親潮系の水塊だった。この事から沿岸からの水平移流による鉄の供給も無視出来ない大きさである事が示唆され、この定量化が17年度の課題として重要である。3.春期ブルーム時に親潮混合層内の鉄濃度が一次生産の制限要素となり得る濃度まで減少している事が、現場観測により初めて確認された。但しこの際にも粒状鉄は混合層内に豊富に存在する事が判明したため、これらの粒状鉄の生物利用能についての評価が17年度の新たな課題となる。これらの解析結果については国際学会で公表済みであり、現在論文化中である。昨年度に続いて親潮域の定線上で鉄濃度と栄養塩等の断面観測を5,7,10,12,1月の5回行い、試料を採水した。これらの採水試料を現在分析中である。昨年度までの測定結果の解析から、親潮域における鉄の周年変動パターンが初めて明らかになり、混合層の溶存鉄濃度は海水の鉛直混合が最大となる冬期に最も高く、春期ブルームの開始と共に検出限界以下まで減少する典型的栄養塩パターンを示す事が明らかとなった。この事と北大低温研で進行中のオホーツク海域の鉄データ解析結果とを合わせて、西部亜寒帯域の海洋表層への鉄供給経路の全体像に関する仮説を、本科研費と北大低温研の他プロジェクトの合同成果として構築した(西岡、論文投稿中)。構築された仮説が平年的な鉄の循環像を示しているのか否かを、2005年度および来年度の分析結果を追加する事で今後検証する。今年度の春期ブルーム開始時期が大幅に遅れた為、ブルーム時の鉄濃度変動が生物生産に与える影響を観測する為の培養実験を、予定された5月航海で行う事が出来なかった。この為親潮域の春期ブルーム規模の経年的な変遷を解析し、それが鉄を変動要因としてどのように説明し得るかを解析し、鉄が生物生産に及ぼす影響を間接的に明らかにする事を試みた。この結果、春期の植物プランクトン種組成が鉄要求量の高い種と低い種に周期的に交代している事が明らかとなり、これが春期ブルーム規模の周期的増減を支配している可能性が示された(小埜、論文作成中)。このような植物種の変動は親潮水中の沿岸親潮成分比に大きく影響されていると予想されるが、この比を同位体を使って定量的に見積もる手法も実用化済みであり(小熊・渡辺、論文作成中)、引き続いて次年度に解析が行われる予定である。昨年度迄に採取した鉄サンプル全ての測定を終了し、加えて5月,7月,1月の観測航海で新たなサンプルを採取・測定した。3年分鉄の周年データから、親潮域表層の鉄濃度変動に関して以下の事が明確になった。1]親潮表層の溶存鉄濃度は栄養塩と定性的に類似の季節パターンを取るだけでなく、親潮表層溶存鉄濃度の月平均値は硝酸のそれと常に一定比で増減している事が定量的に明らかとなった(ΔDFe/ΔN=27x10^<-6>[mol:mol])。この事から、親潮域表層に存在している溶存鉄は少なくとも一年以上は化学的に安定に海水中に溶存していられる形態であり、少なくとも周年変動の時間スケールでは、鉄の動態は生物による取り込みと中層での再分解、そして鉛直混合による表層への回帰でほぼ加不足なく説明できることが判った。2]また観測値の硝酸溶存鉄プロットは鉄側に切片を持ち、従って鉄も硝酸も共に極めて低濃度となる夏期には親潮域表層は鉄制限でなく硝酸制限になる事、しかし春季ブルーム期にはケイ藻の成育限界鉄濃度(2.5nM)が比較的高い為に、硝酸より鉄の方が先にケイ藻の生育を抑制し始める事も定量的に示された。この結果から、親潮域の低次生態系が春季に鉄制限、夏期に硝酸制限になるという過去の個別の培養実験結果を矛盾無く説明する事が出来るようになった。