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マルチジョブ就労者の労働時間規制のあり方に関する比較法研究

本研究では,マルチジョブ就労者の労働時間規制をめぐる比較法研究を試みた。いわゆる非典型雇用をとりまく法制度が大きな転機を迎えるなか,各国におけるマルチジョブ就労者に関する固有の議論は手薄である。もっとも,EUの労働時間指令のもと,オランダやドイツでは勤務間インターバル規制を軸とした労働時間規制が展開され,マルチジョブ就労者についてもこの枠内で保護が目指されており,ただ,兼職に伴い使用者が労働者の就労実態を把握し得ない問題について,労働者の協力義務を課すなどすることで調整が図られていることが明らかとなった。こうした動きは,日本で今後の立法政策のあり方を検討する上でも十分な示唆があるといえる。2013年度は,研究対象国であるドイツおよびオランダの労働時間に関する法規制および裁判実務に関する情報を,広く収集・分析した。具体的には,まずはEU指令における労働時間規制の枠組みについて分析するとともに,ドイツとオランダの労働時間規制,および例外的に法定労働時間を超えることが許容される労働者の範囲や要件等について,文献調査によって概観した。EU加盟国での労働時間規制に着目すると,EU指令のもとで,いわゆるインターバル規制が導入されつつあり,具体的には,各労働日の間で最低11時間の休息時間を確保することが使用者に義務づけられている。もっとも,こうした規制は,基本的に同一使用者のもとでのシングル・ジョブでの就労を念頭に展開されてきたものである。本研究が対象とするマルチ・ジョブ・ホルダーの労働時間規制のあり方については,上の基本枠組みを前提としながらも,それぞれの使用者に対する制裁のあり方や,その前提として,各使用者がいかにして多重就労者の労働時間を管理しうる/すべきかという問題について,ドイツおよびオランダ法における規制の枠組みや問題点,裁判例の動向について包括的に整理する必要があり,現在こうした作業を行っている。その成果の一部は,2014年の夏頃に,神戸労働法研究会において報告する予定である。また,こうした労働時間規制の分析と平行して,労働市場の流動化のなかで,マルチ・ジョブ・ホルダーの多くが現実には有期雇用や労働者派遣によって兼職しており,労働時間規制のあり方を考える上でも無視し得ないこと,そして近年では有期労働法制がめまぐるしく変化していることをふまえて,2013度には,ドイツおよびオランダの有期労働法制の最新動向についてもフォローすることに努めた。その成果の一部は,大内伸哉(編)『有期労働契約の法理と政策』(弘文堂,2014年)として公刊している。2014年度には,前年度に引き続き,研究対象国であるドイツおよびオランダの労働時間に関する基本的な法規制および裁判実務に関する情報を広く収集・分析するとともに,その視角もふまえつつ,日本の法制度をとりまく状況の分析・検討を行った。EU加盟国での労働時間規制に着目すると,EU指令のもとで,いわゆるインターバル規制が導入されており,各労働日の間で最低11時間の休息時間を確保することが使用者に義務づけられている。そして,本研究が対象とするマルチ・ジョブ・ホルダーの労働時間規制のあり方については,上の基本枠組みを前提としながらも,各使用者が労働時間を把握しうる仕組みとして,労働者に課された告知義務や,あるいはそれに反した場合に使用者が免責される仕組みに着目をし,ドイツおよびオランダ法における規制の全体像や問題点,直近の裁判例の動向について確認した。また,こうした労働時間規制の分析と平行して,労働市場の流動化のなかで,マルチ・ジョブ・ホルダーの多くが有期雇用や労働者派遣によって兼職している実態をふまえ,こうした柔軟な労働力利用に対する規制のあり方が労働時間規制のあり方を考える上でも無視し得ないこと,そして近年ではこれらの法規制自体も大きく動いている状況をふまえて,オランダやドイツにおける柔軟な労働力の利用に関わる法制度の変化にも目を配っている。同様に,日本でも第189回国会において,労働時間のあり方をめぐる重要な法改正が目指されていることから,こうした動きについてもフォローしてきた。このような分析結果については,再精査の上で,2015年の夏頃に,神戸労働法研究会をはじめ,研究代表者が所属する研究会で報告したうえで,専門誌または所属大学の紀要において公刊することを予定している。研究最終年度である2015年度には,マルチジョブ就労者の労働時間規制のあり方に関する比較法研究を広く試みた。マルチジョブ就労者の就労形態はさまざまであるが,その多くは,日本では非典型雇用として把握されているものである。この点,日本では非典型雇用をとりまく法制度が大きな転機を迎えているが(労契法,パートタイム労働法,労働者派遣法の大改正等),同様の動きは,オランダやドイツでも共通してみられる。オランダでは,2015年の法改正で解雇規制の大きな見直しが図られ(WWZ),それにあわせて有期労働法制や派遣法制の整備が進められている。他方,ドイツでは,2000年代初頭に進められた規制緩和の反動が生じており,特に派遣法制における均等待遇のあり方が問題となっている。このように,マルチジョブ就労者をとりまく基本的な法制度の改正が続くなかで,現時点では,マルチジョブ就労者に関する固有の議論が十分に蓄積されているとは言い難い状況にある。もっとも,オランダとドイツの両国では,EUの労働時間指令をふまえ,いわゆる勤務間インターバル規制を中核とした労働時間規制が展開されており,マルチジョブ就労者についてもこの枠内で保護を図るものとされている点で共通し,ただ,兼職に伴い使用者が労働者の就労実態を把握し得ない問題について,労働者の協力義務を課すなどすることで調整が図られていることが明らかとなった。

こうした動きは,日本での今後の立法政策のあり方を検討する上でも十分な示唆があるといえよう。こうした研究成果については,神戸労働法研究会などで報告したほか,現在,公刊に向けて準備を進めている。なお,本研究の研究成果の一部は,科研費の研究成果公開促進費[課題番号:15HP5119]を受けた書籍(本庄淳志『労働市場における労働者派遣法の現代的役割』(弘文堂,2016年))等においても最新情報を反映することができた。本研究では,マルチジョブ就労者の労働時間規制をめぐる比較法研究を試みた。いわゆる非典型雇用をとりまく法制度が大きな転機を迎えるなか,各国におけるマルチジョブ就労者に関する固有の議論は手薄である。もっとも,EUの労働時間指令のもと,オランダやドイツでは勤務間インターバル規制を軸とした労働時間規制が展開され,マルチジョブ就労者についてもこの枠内で保護が目指されており,ただ,兼職に伴い使用者が労働者の就労実態を把握し得ない問題について,労働者の協力義務を課すなどすることで調整が図られていることが明らかとなった。こうした動きは,日本で今後の立法政策のあり方を検討する上でも十分な示唆があるといえる。概要に示した通り,本研究は概ね順調に進展している。研究初年度の2013年度には,まずは研究遂行の基礎となる情報を広く収集することを目的として,文献調査を中心に研究を進めてきた。ドイツ法およびオランダ法のそれぞれについて,労働時間に関する法規制およびマルチ・ジョブ・ホルダーに対する法規制の全体像(本研究が対象とする労働時間の通算規制のほか,兼職規制のあり方や労働者に課される契約上の諸義務の内容)を明らかにした。続く2014年度には,オランダとドイツにおける多重就労者の労働時間管理のあり方,特に,労働者の兼職等に関する告知義務や使用者の免責の枠組みについて検討を深めている。また,2014年12月には,オランダで現地調査をする機会を得たことから,関連諸制度の動向や雇用慣行の実態も含めてヒアリング調査を実施し,現在,研究成果の公表に向けて準備している段階であるなど,研究は当初の予定通りであると考えている。労働市場法本研究に着手して1年後の2014年4月頃から,内閣府に設置された規制改革会議・雇用ワーキンググループでの議論を中心に,日本の労働時間規制の骨格部分をめぐる議論が急展開を見せてきた。そして,第189回国会では,実際に労働基準法の改正法案が提出されるなど,本研究が検討対象とする労働時間規制のあり方をめぐっては,根幹部分も含めた変化の時期にきている。また,マルチジョブ就労者に大きく関わる柔軟な労働力利用のあり方をめぐり,オランダとドイツともに,法制度に変化の動きが見られる。そこで,こうした動きを見定めるためにも,事業期間の延長を申請し,引き続き,日本や比較対象国の制度の動向を継続的に調査・分析する。研究初年度であった2013年度には,まずは前提となる情報を広く収集することを目的として,文献調査を中心に研究を進めてきた。
超強磁場中でのニュートリノ・光子の放出とマグネターの磁場構造の研究

最終年度は以下のような研究を行った。1.前年度より行っていた、マグネターの超強磁場中におけるニュートリノ反ニュートリノ対生成に応用し、強磁場中性子星からの新しい冷却過程の研究を行った。ただ、当初非常に大きな寄与が得られるという計算結果であったが、計算制度を高める努力を行った結果、期待したほどの効果は得られなかった。しかし、今回のようなランダウ準位を含む量子論的に正しい理論計算は世界で初めてであり、今後の発展に続くものである。2.これまで中性子星の冷却過程として主に考えられていた、中性子がベータ崩壊を行って反ニュートリノを放出するDirect Urcaの超強磁場中での計算を行った。磁場のない場合では、陽子密度が中性子密度の1/8よりも大きい必要があり、近年の現実的状態方程式計算ではこの条件を満たさない可能性が高まっていた。しかし、磁場中では磁場から運動量が供給されこの条件を必要としない。今のところテスト計算の段階ではあるが、大きな効果が得られそうであるとの感触を得ている。ただし、ランダウ準位を伴う理論計算には種々問題があるので、その解決に努力している。3.強磁場中性子星内部で、ドーナッツ状の磁場、トロイダル磁場が発生する機構に関する研究を行った。4.近年、超強磁場から電子等のシンクロトロン運動で放出される光子が、軌道角運動量を持つ光子渦である可能性が指摘をされている。さらに、現在、ガンマ線領域の光子渦を生成する実験が国内国外で計画されている。そこで、コンプトン散乱による観測による渦ガンマ線を同定する方法を示し、論文発表を行った。さらに、これまで開発した理論手法を用いた、電子のランダウ準位間遷移により放出された光子が渦光子になっている可能性が高いことが分かったので、現在研究を進めているところである。強磁場中での陽子や電子等のシンクロトロン放出による粒子生成の研究を行った。そこで以下のような成果を得ることが出来た。1.従来、理論計算が不可能であったTeVエネルギー領域でのπ中間子生成の計算方法を世界で初めて確立。これも従来では計算できなかった、生成粒子の反応後の運動量分布を求めることに成功した。ここで開発された方法は、π中間子に限るものではなく、シンクロトロン放出によって生成されるあらゆる粒子に応用できるものである。2.上記の方法を、強磁場中でのアクシオン生成に応用。これまで近似として用いられていた低温展開が、強磁場では適応できないことを示すとともに、近似無しの計算を行うことで、生成アクシオンの放出強度が、従来考えられていたものよりもかなり大きいことを示した。3.同じ方法をニュートリノ反ニュートリノ対生成に応用し、これまで考えられていたのと異なる、強磁場中性子星からの新しい冷却過程の研究を行った。これまで中性子星の冷却過程として主に考えられていたのは、中性子がベータ崩壊を行って反ニュートリノを放出する直Direct Urca、中性子ともう一つの粒子とが関わるとModified Urcaであり、その放出エネルギーは温度に対して、前者が6乗、後者が8乗に比例するものであった。これに対して、強磁場中での陽子や電子からのニュートリノ反ニュートリノ対生成では、温度のべきが2程度と非常に小さいもので、従来よりも大きな効果を示すものと考えられる。以上の結果は、強磁場中でのシンクロトロン運動に伴う粒子生成の効果が非常に大きいものであり、中性子星の冷却過程の再考の必要性を示すとともに、γ線生成等およびその吸収による再加熱過程にも大きな示唆を与えるものとなっている。ニュートリノ反ニュートリノ対生成の基本的プログラムの作成には成功した。ただ、冷却過程の研究に進むためには、五重積分を実行する必要があり数値的に大きな困難を伴っている。また、現実の中性子星の温度は1keV以下であり、強磁場によって生じるランダウ準位のエネルギー間隔よりもかなり小さく、低温展開を行うことが不可能で、量子的計算を近似無しで行う必要がある。このような計算は現在まで、世界の他のグループまで含め、ほとんど試みられたことがない。これまでに、このための数値計算法を考案したので現在試みているところである。ニュートリノ反ニュートリノ対生成では終状態が二粒子であるため大きな困難が生じた。そこで、終状態が一粒子であるアクシオン生成の計算に切り替え実行した。この研究により温度依存性、量子的計算の重要性を示すことが出来るとともに、この研究を通して計算方法の確立と温度依存性についての多くの示唆を得ることができた。そして、この経験からニュートリノ反ニュートリノ対生成への応用へ道筋を得ることが出来た。強磁場中性子星物質の性質および強磁場中での陽子や電子等のシンクロトロン放出による粒子生成の研究を行った。1)アクシオン生成に関してランダウ準位や異常磁気能率等の効果を取り入れた相対論的量子力学の計算を行った。ランダウ準位間のエネルギー差が温度より大きく、低温近似を行うことが出来ないので、近似無しの計算を実行する必要があった。このような計算は多くの困難があるため実行されたことはなく,今回の計算は世界初である。従来行われていた摂動論や半古典理論の計算よりも非常に多くのアクシオンが放出されることを示すとともに、やはり従来考えられていた電子からの放出よりも、陽子からの放出が非常に大きな寄与を与えることを示した。逆に、放出強度の上限値から、結合定数の最大値を従来のものよりも小さくすべきであることも示した。そして、この結果を論文として発表した。

2)同様の計算をニュートリノ反ニュートリノ対生成の計算で実行し、従来の中性子星の主たる冷却課程と考えられていたModified Urcaよりも非常に大きなエネルギーが放出されることを示した。この結果は国際学会で何度か発表したが、現在の結果が最終的なものと考えられるので、論文を執筆中である。3)強磁場中で発生するガンマ線が渦波動関数を持つことが指摘され、渦ガンマ線の実験が企画されている。そこで、その実験を支援するため、渦ガンマ光子によるコンプトン散乱の計算を行い、渦ガンマ検証のための観測量を理論的に示した。これについての論文は現在投稿中である。強磁場中でランダウ準位間の遷移と異常磁気能率を取り入れた計算を相対論的量子力学の枠組みで実行した例は世界にもなく、その実行は予想以上に大変な作業であった。実際の中性子星の温度は、数百万度近いものであるが、強い相互作用のオーダーでは非常に小さいものである。しかし、強磁場中ではランダウ準位が存在するため、状態間のエネルギー差が温度よりかなり大きなものになり、低温展開が使用できず、近似無しの計算をする必要があった。特に,放出粒子の終状態の運動量空間での領域を解析的に予想することが出来ないため、数値計算に頼らざるをえず、このためのプログラム製作および実際の計算時間が非常に大きなものになってしまった。特にニュートリノ反ニュートリノ対生成はアクシオンに比べ積分が1次元多く、予想をはるかに超える困難さが存在した。ただし、継続的な作業により温度領域毎に計算方法を変えざるをえないが、ほぼ上記の困難さは解決したと考えている。最終年度は以下のような研究を行った。1.前年度より行っていた、マグネターの超強磁場中におけるニュートリノ反ニュートリノ対生成に応用し、強磁場中性子星からの新しい冷却過程の研究を行った。ただ、当初非常に大きな寄与が得られるという計算結果であったが、計算制度を高める努力を行った結果、期待したほどの効果は得られなかった。しかし、今回のようなランダウ準位を含む量子論的に正しい理論計算は世界で初めてであり、今後の発展に続くものである。2.これまで中性子星の冷却過程として主に考えられていた、中性子がベータ崩壊を行って反ニュートリノを放出するDirect Urcaの超強磁場中での計算を行った。磁場のない場合では、陽子密度が中性子密度の1/8よりも大きい必要があり、近年の現実的状態方程式計算ではこの条件を満たさない可能性が高まっていた。しかし、磁場中では磁場から運動量が供給されこの条件を必要としない。今のところテスト計算の段階ではあるが、大きな効果が得られそうであるとの感触を得ている。ただし、ランダウ準位を伴う理論計算には種々問題があるので、その解決に努力している。3.強磁場中性子星内部で、ドーナッツ状の磁場、トロイダル磁場が発生する機構に関する研究を行った。4.近年、超強磁場から電子等のシンクロトロン運動で放出される光子が、軌道角運動量を持つ光子渦である可能性が指摘をされている。さらに、現在、ガンマ線領域の光子渦を生成する実験が国内国外で計画されている。
テラヘルツ電磁波を用た非接触ホール測定技術の開発

超高速エレクトロニクスの基盤となる新規材料の伝導特性を広い周波数範囲で決定することは材料系の潜在能力を評価する上で必須である。特に、周波数100GHz以上の高周波領域での特性評価は、次世代超高速エレクトロニクス素子、光エレクトロニクス素子を開拓するうえで極めて重要である。この観点のもとに本研究では、フェムト秒レーザーにより発生されるテラヘルツ電磁波パルスを用いた高精度、高感度な偏光分光法を開発し、これと磁気光学効果を組み合わせて、テラヘルツ周波数領域での非接触ホール測定技術を開拓することを目的とした。本研究の成果は以下のとおりである。・振幅と位相の直接測定であるテラヘルツ時間領域分光法の特徴を利用することで、偏光分光法の検出精度として、回転角にしてサブミリラジアンに達することに成功した。当初目標値は1ミリラジアンであり、所定の目標を上回る成果を得ることができた。・磁気光学スペクトルから、誘電関数、ホール伝導度を導くアルゴリズムの開発を行った。・反射測定の際の参照試料の位置決め誤差による位相変化を、最大エントロピー法を用いて数値的に補正するアルゴリズムの開発を進めた。極微弱信号領域の測定では観測量(偏光回転スペクトル)の定量性を確認することが重要である。このために、半導体InAs基板を試料に用いて、微弱信号領域での偏光回転スペクトルの定量性の確認を行った。その結果、電子濃度、移動度から導かれるホール伝導度、これらから予想される偏光回転スペクトルと定量的にも一致が得られた。InAsでは、磁気プラズマ共鳴効果によって、10ガウスの微弱磁場下でのホール効果を非接触で観測することが可能になった。磁気カー効果やファラデー効果などの磁気光学効果は、光により磁化を検出する有用なプローブとして用いられている。磁気光学効果の発現は現象論的には伝導度テンソルの非対角成分(ホール伝導度)に起因する。このため、逆に磁気光学測定からホール伝導度を評価することが可能となる。本研究では、テラヘルツ(THz)電磁パルスを用いた偏光分光測定により磁気カー効果の検出を行い、THz周波数領域で非接触ホール測定を行う手法を開発することを目的としている。本年度は測定感度の向上を主眼として、1)テラヘルツ光源の安定化、2)測定アルゴリズムの改良、3)偏光測定系の改良、の三点を主に進めた。特に2)では、磁場変調法による長周期揺らぎの除去、偏光子の消光限界の突破、3)では直交検光子法を導入し、偏光子と検光子を兼ねることにより偏光子の機械的振動によるノイズの除去を行った。その結果、非接触ホール測定法の測定精度に対応する偏光回転検出角として、0.3mradの検出感度を達成することに成功した。本手法をn型半導体、InAsに適用し、10ガウスの微弱な磁場下でも有意なホール効果に起因する偏光回転を検出することが可能であることを実証した。この検出感度は研究計画時における目標値1mradを十分に上回る値であり、所定の目標を達することができたといえる。この成果は、2004年春季応用物理学会にて発表される。
運動中の認知機能の低下を防ぐ方法と認知機能を改善・向上させるプログラムの開発

本研究より得られた主な研究成果は以下の通りである,1)酸素濃度が15%に低下した低酸素環境下においても,通常環境下と同様に運動により認知機能が向上する,2)高温環境下での高強度運動中に頸部への冷却を行っても,認知機能には影響を与えない(Ando et al. 2015),3)朝食を欠食すると認知機能は低下するが,朝食摂取の有無に関係なく運動中に認知機能は向上する(Komiyama et al. 2016).さらに,これまでの国内外の研究成果を精査し,脳血流の増加および組織酸素飽和度の変化が運動により認知機能を直接的に向上させている要因ではないことを示唆した(Ando 2016).平成25年度は,低酸素環境下での運動が認知に及ぼす影響について検討した.実験参加者は通常環境下(FIO2:0.209)と常圧低酸素環境下(0.15)において,安静時および運動中に認知課題を実施した.運動は心拍数を140拍に維持した状態で30分間行った.認知課題には,ワーキングメモリーを評価する空間的遅延反応課題と実行機能を評価するGO/NOGO課題を組み合わせた課題を用いた.実験中は,近赤外線分光法により脳の組織酸素飽和度および動脈血酸素飽和度の測定を行った.脳および動脈血の酸素飽和度は,通常環境下と比較して低酸素環境下で有意に低下した.しかし,認知課題の正解率に低下はみられなかった.GO/NOGO課題の反応時間は,安静時に比べ運動中において両条件下で有意に短縮したが,環境条件による差はみられなかった.以上のことから,酸素濃度が15%に低下した低酸素環境下においても,通常環境下と同様に運動により認知機能が向上することが示唆された.次に,高温環境下での運動中の頸部への冷却が認知機能に及ぼす効果について併せて検討した.実験参加者は,安静時と運動中に認知課題を行い,運動は心拍数を160拍に保った状態で行った.実験条件は,1)高温環境での運動条件(温度35°C,湿度70%),2)高温環境での運動+頸部への冷却条件の2条件とした.運動中には,安静時と比較して認知課題の正解率の低下がみられたが,条件間で差はみられなかった.したがって,頸部への冷却により頸部の皮膚温は低下したがその効果は一時的であり,運動中の認知課題のパフォーマンスに影響を与えないことが示された.認知機能の低下はスポーツにおけるパフォーマンスの低下だけでなく,日常生活においても大きな事故や怪我につながる可能性がある.したがって,運動中や身体活動時に認知機能の低下を防ぐ方法や認知機能を改善・向上させるプログラムをエビデンスと共に提供することは重要である.そこで本年度は,低酸素環境下および高温環境下といった,生体での応答が通常環境下とは異なる環境下での運動がヒトの認知機能に及ぼす影響について検討した.その結果,酸素濃度が15%まで低下した低酸素環境下での中強度の運動中にも認知機能に向上がみられた(Komiyama et al. 2015).さらに,酸素濃度を12%まで低下させた低酸素環境下での中強度の運動中にも,予想に反して認知機能の向上がみられた(学会シンポジウムでの発表).これらの結果は,中強度の運動がヒトの認知機能にもたらす有益な効果が非常に強いことを示唆している.一方,高温環境下での高強度運動中にヒトの認知機能がどのような影響を受けるのかについても検討した.その結果,高温環境下での高強度の運動中には認知機能が低下すること,そして頸部へのタオルによる簡便な冷却では,高強度の運動中の認知機能の低下に対して有益な効果がないことを明らかにした(Ando et al.投稿中).さらに,これまでの研究成果をもとに一過性の運動と認知機能の関係についてまとめた(Ando S. Exercise-Cognition Interaction, Chapter 6, McMorris T, Editor, In press).本研究の主な目的は,運動中の認知機能を定量的に評価し,その低下を防ぐ方法について検討することであった.本年度は,昨年度までの研究をさらに発展させる形で研究を継続した.昨年度までに得られたデータや,本年度新しく測定したデータをもとにして,本年度は以下の論文を発表した,1)酸素濃度が15%に低下した低酸素環境下においても,通常環境下と同様に運動により認知機能が向上すること(Komiyama et al. 2015),2)高温環境下での高強度運動中に頸部への冷却を行っても,認知機能には影響を与えないこと(Ando et al. 2015),3)朝食を欠食すると認知機能は低下するが,朝食摂取の有無に関係なく運動中に認知機能は向上すること(Komiyama et al. 2016),4)高強度運動中にみられる周辺視野への視覚刺激に対する反応の遅延は,周辺視野での知覚能力の低下によること(Ando et al. 2016).さらに,これまでの国内外の研究成果を精査し,我々の研究成果や先行研究の知見をまとめることで,脳血流の増加および組織酸素飽和度の変化が運動により認知機能を直接的に向上させている要因ではないことを示唆した(Ando 2016).これらの結果は,一過性の運動がヒトの認知機能に及ぼす影響に関して,新しい知見を提供するものであると言える.したがって,これらの成果はスポーツ現場にとって有益な情報となることが考えられる.本研究より得られた主な研究成果は以下の通りである,

1)酸素濃度が15%に低下した低酸素環境下においても,通常環境下と同様に運動により認知機能が向上する,2)高温環境下での高強度運動中に頸部への冷却を行っても,認知機能には影響を与えない(Ando et al. 2015),3)朝食を欠食すると認知機能は低下するが,朝食摂取の有無に関係なく運動中に認知機能は向上する(Komiyama et al. 2016).さらに,これまでの国内外の研究成果を精査し,脳血流の増加および組織酸素飽和度の変化が運動により認知機能を直接的に向上させている要因ではないことを示唆した(Ando 2016).低酸素環境下での運動が認知機能に及ぼす影響に関する論文を発表し(Komiyama et al. 2015, Physiol Behav),国際学会および国内学会のシンポジウムでその概要を発表した(Ando et al. 2014, 17thWorld Congress of Psychophysiology,安藤,2014年体力医学会).また,高温環境下での高強度の運動が認知機能に及ぼす影響と冷却効果に関する論文を発表した(Ando et al.投稿中).以上のことから,本研究課題から得られた研究成果は大きいものであり,研究は順調に進展していると言える.27年度が最終年度であるため、記入しない。運動生理学これまでの研究成果から.一過性の運動が認知機能にもたらす有益な効果が非常に強いことが示唆された.そこで,今後はなぜ運動が認知機能を向上させるのかについて,そのメカニズムの解明に焦点をあてた研究を中心に進めていきたい.平成25年度に行った研究から,低酸素環境下および高温環境下での運動が認知機能に及ぼす影響に関する知見を数多く得ることができた.これらの結果は,次年度以降の研究にもつながるものであると考えられる.27年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度は順調に研究を進めることができたが,端数の1,805円が残金となった.27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は現在のところ研究計画に沿った形で遂行することができているため,引き続き継続して行っていく予定である.平成26年度の残金である1,805円は平成27年度に消耗品費として使用する計画である.27年度が最終年度であるため、記入しない。謝金に予定していた額が少し余ったため,次年度に繰り越すこととした.次年度以降の消耗品費として使用する予定である.
農民組織が未発達な開発途上国における農業技術の定着を導く要素に関する研究

本研究では、カンボジア・タケオ州において品質改善技術普及・収入向上を目指した研修事業を実施した地域を研究対象地域として、技術使用状況や販売方法の変化を把握し、それらが生産性や収益性に与えた影響を明らかにするとともに、農家が技術を採用し継続する要因(技術を採用しない要因)を検証することを目的としている。2016年度に技術採用の実態と酒造経営状況を把握すべく質問票を用いたインタビューによる調査を行った。研修で指導された推奨技術項目に沿って、技術の使用頻度や作業時間について聞き取りを行うとともに、製造コストや販売方法・量・価格など売り上げに関する聞き取りを行った。それらの結果から、技術採用が経営に及ぼす影響について、収益性とその要因分析を明らかにするための生産分析を行い、2017年度の国際開発学会で発表を行った。2018年度は引き続き、詳細な分析を行い今後論文作成を目指す。また、技術採用や酒造経営の変化とともに、それらの変化に影響を及ぼす酒造農家の他の生業との関係について考察を行うため、酒造技術・経営状況に関するデータとともに、酒造以外の農業・畜産業・加工業、農業以外の職種にどれだけ農家が関わっているか、またそれらから得ている所得に関するデータを取得すべく、2018年度後半には対象地域やそれらの周辺地域において質問票を用いたインタビュー調査を実施した。今後、それらのデータ入力や分析、技術採用・酒造経営状況については2016年のデータと比較しその変化を追うことで、農家の技術使用の特徴や経営に及ぼす影響を分析する。一方で、研修実施によって、技術採用にかかる知識・意識・実践内容の変化については2018年度中には調査ができなかったため、今後、それらの調査を実施する計画である。2016年度2018年度にかけて、酒造研修参加者と非参加者を対象とした使用技術および経営状況を把握するための調査を実施し、対象地域において必要なデータを取得することができた。2016年度の調査結果から収益性とその要因分析を明らかにするための生産分析による結果を学会で発表した。学会でのコメントを受けてさらに詳細な分析を行い論文作成を進めていきたい。一方で、2018年度には、酒造技術・酒造経営状況の把握とともにそれ以外の業種への関わりや所得に関する調査を実施した。酒造採用技術と酒造経営については2016年度のデータとも比較分析することで技術採用や経営変化の要因を検証すると共に、他の業種への参画やそれらの業種からの所得と、酒造からの所得の関係性についても検証を進めていきたい。一方で、技術採用や経営戦略に関する農家の意識調査や知識・認識の変化などの定性的なデータを取得するための調査が実施できなかった。それらの調査については、2019年度に本研究事業の実施を延長し進めていきたい。2019年度は、これまで取得した酒造技術・経営状況ならびにその他の業種の経営状況についてデータ分析を行い学会発表や論文作成を進める。同時に、酒造技術に関する農家の知識・認識や、それらの採用・非採用を選択する際の意識や収入の状況がどのように、実際の実践(技術使用)につながっているかを検証するために、農家の認識・意識調査を実施する予定である。その結果を得て、酒造経営の実態と技術採用、技術に関する知識・意識、他業種からの収入状況などを総合的に分析し、研究目的である技術定着を導く要素について検証を行っていく計画である。それらの調査・分析・検証の結果をもとに、学会での報告や論文作成・投稿を通じて研究成果を報告すると共に、今後の国際協力、開発途上国の農業・農村開発における技術普及のあり方についても提言していきたい。本研究は、内戦の影響により農民組織がほとんど機能していないカンボジアの農村において、農家への技術普及活動を事例として、農業技術を定着させるための要素を明らかにすることを目的とする。技術普及は、カンボジアタケオ州トラムコック郡およびトレアング郡内の合計6コミューンの調査対象地域における酒造農家に対して、2011年から2013年にかけて実施された米蒸留酒の品質改善のための改良技術の普及の活動を事例とする。普及では、改良技術を一通り指導する基礎研修と、改良技術の導入とともに工程管理と品質管理を徹底し付加価値化を目指す上級研修が実施された。本研究では、技術普及の対象地域において、研修実施や技術採用が経営方法や生産性、収益性に与えた影響を明らかにするべく、研修参加農家と非参加農家について、質問票を用いたインタビュー調査を実施した。質問は、使用技術、労働時間、販売方法、経営収支などに関する定量的なデータ取得のための項目を設定した。インタビュー調査の対象は、技術普及を実施したすべての対象地域にける研修参加者および非参加者を含めた全酒造農家とした。これまでに、予備調査、本調査、補足調査およびデータ入力が完了し、引き続き、収集されたデータを精査し分析可能なサンプル数での分析を進めている。2017年度は、引き続き研修参加者と非参加者のデータについて比較分析を進め、技術採用による生産性や収入向上への効果を示すとともに、技術採用の要因について検証を進める計画である。また、2017年度から2018年度にかけて、研修参加農家に対して、技術を継続使用するインセンティブや使用の取りやめの理由、現在の技術課題や将来の技術改良/経営改善に対する考えなど、定性的なデータの取得を検討する。現在までに、調査対象地域における経営状況や生産性の変化と技術使用状況の調査を、調査対象地域において研修参加農家と非参加農家に対して、質問票を用いたインタビュー調査を実施しており、予備調査、本調査、補足調査、データ入力がすでに終了している。

インタビュー調査は、タケオ州トラムコック郡およびトレアング郡の各郡3コミューンにおいて実施し、研修参加者51人、非参加者61人から回答を得ることができた。すでにデータを確認し分析可能な51軒(研修参加者)と59軒(非参加者)で分析を進めている。本調査では、研修を実施した時期から、酒造を止めた農家も多くいることが明らかになった。調査項目として、使用技術、労働時間、販売方法、経営収支について、定量的なデータの取得に努めた。予備調査の時点で、労働時間の質問には時間を要したが、技術採用・不採用を決める重要な要素であるため、使用技術や経営状況と共に、優先して質問を行った。一方、長時間のインタビューを避けるため、当初計画していた生計全体の情報収集については、質問項目から取り下げざるを得なかった。以上のように、質問項目などに調整が必要であったものの、おおむね研究計画に沿って研究が進んでいると判断できる。カンボジア・タケオ州内2郡6コミューンにおいて、米蒸留酒造農家を対象に、酒の品質改善のために見いだされた改良技術を普及し収入向上を目指す研修事業が2011-2013年に実施された。研修は、一連の技術を指導しある程度の技術定着を目指す基礎研修と、品質管理・工程管理を徹底し製品の差別化による付加価値化を目指す上級研修と段階的に参加を希望できる形で実施された。本研究では、研修後の技術使用状況や販売方法の変化を把握し、それらが生産性や収益性に与えた影響を明らかにするとともに、農家が技術を採用し継続して使用する要因を検討することを目的とする。2016年度は、対象地域の研修参加農家と非参加農家に対して、使用技術、労働時間、販売方法、経営収支などの項目をまとめた質問票を用いて、インタビュー調査を実施した。2017年度は、補足調査およびデータ入力結果の精査を行い、関係者間で確認作業を実施した。確認作業に時間がかかり、当初の予定より分析の進捗が遅れているが、引き続き、研修参加者と非参加者のデータについて比較分析を進めている。酒造経営と密接に関連する生業として、すべての農家が蒸留かすを餌として養豚を営んでいるが、その経営状況の変化も酒造経営の継続や技術採用に影響を与えると考えられる。補足的な調査として、地域の養豚業の現状についても調査を実施した。上級研修を修了した農家の中で、対象の農村地域での付加価値販売や都市部市場への販売を、複数の農家が継続していることが確認された。高品質酒の市場動向は酒造の販売・経営に影響を与えるため、その傾向をつかむべく既存情報の収集を行った。引き続き、より詳細な調査の実施を検討している。2016年度に、酒造研修参加者と非参加者を対象とした調査を実施し、データの入力を進めた。2017年度に入り、引き続きデータ入力を行い、データを精査した。カンボジア王立農業大学と日本の関係者間で、調査データの確認や入力データと分析データの照合に、当初予定していたよりも多くの時間を要した。その後、引き続き、酒造研修参加者と非参加者のデータ分析を進めており、データの定量的な分析結果については、学会で共同報告を行うとともに、その後、さらに分析を進めている。
高活性ホタテ貝殻超微粒子の生成と揮発性有機蒸気吸収剤への応用

本研究では,(1)莫大な比表面積(4050 m^2/g,球相当径:5060 nm)を持つホタテ貝殻ナノ粒子を得るとともに,ホタテ貝殻原料から高比表面積を有する活性ホタテ貝殻ナノ粒子に至る粉砕機構を明らかにした。また,(2)ホタテ貝殻の主成分である炭酸カルシウムの結晶構造を制御して,モルフォロジーと代表的な揮発性有機化合物であるホルムアルデヒドの吸着特性との関係を調べた。さらに,(3)精度高くホルムアルデヒド吸着量を定量する方法を確立した。真空ライン(既設)と十字型反応セル(分光用の光学窓装着)を用いて、揮発性有機蒸気(VOC)の一例としてブタノールおよび環境ホルモンとなるホルムアルデヒドの定量的な導入方法(蒸気圧とライン容積から算出)とその再現性を実験的に確認した。また,あらかじめセル内に不織布にホタテ貝殻粉末(北海道常呂町産50%径20μm)を2-5gを装填し,これに吸収されてVOC濃度が変化する過程をVOC蒸気の赤外吸収スペクトルの経時変化を測定することにより定量的に把握する方法を確立した。また,吸収量が多い場合には既存の真空ラインと圧力計の、システムを用いて,吸収された蒸気量をPV(蒸気圧力)×(ライン容積)から定量的に算出する方法を確立した。直径1-3mmの微小サイズのジルコニアボールを粉砕媒体として用いたポット容量45cm^3の遊星ボールミル乾式粉砕により,ホタテ貝殻粉砕生成物の比表面積を原料粉末の3m^2/gから10倍以上に増大させることに成功した。VOCの吸収量には,実験によってはバラツキがあるものの,粉砕生成物の比表面積と正の相関がみられた。真空ライン(既設)と十字型反応セル(分光用の光学窓装着)を用いて,イソプロパノール等の揮発性有機蒸気(VOC)やホルムアルデヒドなどの環境ホルモンの正確な量の導入方法(蒸気圧とライン容積から算出)と,あらかじめセル内に装てんしたホタテ貝殻粉末(北海道常呂町産50%径20μm)に吸収されてVOC濃度が変化する過程をVOC蒸気の赤外吸収スペクトルを測定することにより定量的に把握する方法を確立した。また,吸収量が多い場合には既存の真空ラインと圧力計のシステムを用いて,吸収された蒸気量をPV(蒸気圧力)×(ライン容積)から定量的に算出する方法を確立した。ホタテ貝殻の比表面積は微小粉砕媒体であるジルコニアボール(直径1-3mm)を用いた遊星ボールミル乾式粉砕と回収時の水添加処理により,原料粉の3m^2/gから約50m^2/gまで増大できることを実験的に見いだした。この際の粉砕後の水添加処理が粉砕生成物の比表面積の増大に大きく寄与することは新たな知見である。本測定システムによる系統的な実験と評価から,ホタテ貝殻のVOC吸収能力は粉砕生成物の比表面積と正の相関があることを明らかにした。本研究では,ホタテ貝殻粉末のVOC吸収剤としての実用化の見通しを得ることを目的とした。VOCとしては,もっとも代表的なホルムアルデヒドおよびブタノールを用いた。まず,VOCの吸収能力の定量的評価方法として,吸着量測定装置内のホルムアルデヒド蒸気濃度を精密に測定して、定量性の高いホルムアルデヒド吸着量測定技術を確立した。つぎに,その吸収能力を本提案の「微小ボールを用いた遊星ボールミルによる乾式微粉砕法」で飛躍的に向上させることを試み,以下の工学的知見を得た。(1)遊星ボールミルを用いた粉砕により表面が活性化したホタテ貝殻粉末は、水との反応性・溶解性が高く、さらに水の添加は比表面積を10倍程度増加させる効果(比表面積4050 m2/g、球相当径:5060 nm)もあることを見出した。まず粉砕により粒子表面の結晶構造が破壊され、表面部分から非晶質化が進行する。この時点では,原料粉と比べて粉砕物の比表面積はほとんど変化しないかわずかに増加する程度である。非晶質部はカルサイト晶(ホタテ貝殻の主成分)よりも溶解度が高く,水添加によって溶出する。その結果,一次粒子サイズまで分散して,比表面積が増加したと考えた。(2)上述の乾式ナノ粉砕法を利用して結晶性の異なるホタテ貝殻粉体を得た。結晶性とホルムアルデヒド吸着量の関係を調べた結果,結晶子サイズの小さい粉体は大きな粉体より単位面積当たりの吸着量が25倍増加した。具体的には,結晶子サイズ4264 nmの貝殻粉体を用いた場合,吸着量は0.100.15 mg/m2であったのに対して,結晶子サイズ1340 nmでは0.230.51 mg/m2であった。このことから、ホタテ貝殻粒子の表面構造はホルムアルデヒド吸着に大きな影響を及ぼし,結晶性が低くかつ比表面積の大きな粉体がホルムアルデヒド吸着剤に適していることが分かった。

VOC吸収量の定量方法は予定通りに確立し,ホタテ貝殻の比表面積を増大させる粉砕実験もおおむね順調に推移している。その結果,ホタテ貝殻粒子のVOC吸収能力は粒子の比表面積と正の相関があることが明確になってきた。当初,期待したメカニカル反応による吸収能力の増大については,今後の検討課題として残っているが,新たに粉砕後の水添加による比表面積の増大効果が見いだされ,今後の実験,検討に期待ができる。24年度が最終年度であるため、記入しない。新たに見いだした,粉砕後の水添加による比表面積の増大効果についてさらに実験的検討を加える。貝殻微粒子の比表面積だけではなく,表面構造や結晶性などがVOC吸収能力とどのような関係があるかその分析と評価を行い,総合的により吸収能力が高い微粒子の生成方法について検討する。
公共サービスにおける目標原価管理に関するフィールドリサーチ

本研究は、自治体が提供する公共サービスの劇的なコスト低減と住民らの満足度の向上を同時に実現することを目論む目標原価管理の意義とその可能性を、質的研究方法に基づいて明らかにしようとするものである。本研究では、自治体における原価情報の活用とコスト情報の利用が組織行動に与える影響に焦点を当て、先行研究のレビューならびにインタビュー調査を行った。くわえて、わが国行政組織を対象としてアンケート調査を実施した。当該調査の結果をうけて、コスト情報を有効に活用している組織とそうではない組織との間にみられる特徴、ならびに、コスト情報の利用方法が組織のマネジメント・コントロールに与える影響についても分析を行った。わが国自治体が、財政的困窮を背景として大幅なコスト削減を迫られていることは周知の事実であるが、その一方で、自治体におけるコストマネジメントのあり方やその仕組みについては、十分に解明されているとはいいがたい。わが国自治体におけるコストマネジメント実践においては、コスト削減の必要性ばかりが声高に強調され、その結果、公共サービスの質の低下を招いてしまうというケースが数多く見られている。すなわち、公共サービスの質とコスト削減の間に生ずるトレードオフを解消するための具体的なシステムないしはツールを持ち合わせていないというのが現状である。そこで、研究期間初年度である平成22年度においては、自治体における原価情報の活用とコスト情報の利用が組織行動に与える影響に焦点を当てた先行研究のレビューを行うとともに、わが国自治体は上述した問題に対してどのような取組みを行っているのか、また、コスト情報がどのような場面で利用されているのかを明らかにすべく、群馬県、仙台市、中野区、足立区などをリサーチサイトとするインタビューならびに観察による調査を行った。その結果、コストマネジメントを行うにあたって必要となるコスト情報自体が十分に整備されていないことや、政策的な理由によって、うまく活用されていないということが明らかとなった。次年度は、追加的調査を行うとともに、本研究の成果を論文等にまとめ、国内外の学会で報告する予定である。本研究は、行政組織が提供する公共サービスの劇的なコスト低減と住民らの満足度の向上を同時に実現することを目論む目標原価管理の意義とその可能性を、質的研究方法に基づいて明らかにしようとするものである。昨年度実施したインタビューならびに観察の結果、本研究が企図とする目標原価管理の可能性を探求するためには、その前段階として行政組織のコスト情報の集計技術ならびに利用実態を明らかにする必要があると判断した。この点、本研究の研究計画では質的研究方法を採用する旨を記載しているが、コスト情報の集計技術ならびに利用実態を明らかにするためには当該研究方法は適していない。そこで、研究方法を変更し、わが国行政組織を対象としてアンケート調査を実施することとした。その結果、コスト情報を十分に集計している組織は比較的多くみられるものの、当該情報を意思決定や業績評価、資源配分(予算)などに役立てている組織はきわめて少ないことが明らかとなった。くわえて、コストの低減の必要性を認めながらも、住民満足との間のトレードオフ問題への解消方法に苦慮しているという実態も明らかとなった。当該分析結果をうけて、コスト情報を有効に活用している組織とそうではない組織との間にみられる特徴、ならびに、コスト情報の利用方法が組織のマネジメント・コントロールに与える影響についても分析を行った。以上の研究の成果として、学会発表ならびに学会誌への論文の投稿を行ったが、研究成果のすべてを年度内に公表することができなかった。現在、当該研究の成果をまとめるべく論文を執筆しており、これを学内紀要、ならびに学会等で報告することとなっている。
ユビキチンリガーゼAPCの構成蛋白質の同定とその活性制御機構の解明

細胞分裂を制御するユビキチン依存的蛋白質分解は後戻り出来ない細胞周期の制御機構として大変有効である。APC細胞分裂期特異的なユビキチンリガーゼであるが、その構成因子は出芽緯母では13個、啼乳動物では8個のサブユニットが同定されていたが、その違いについては不明であった。そこで出芽酵母のみで見出されているAPC10/DpclとAPC11をヒト細胞ら単離し構造を決定した。またこれら蛋白質は他のAPCと結合していること、細胞内局在もキネトコアと中心体にあり、APCと共通であることが判明した。したがってヒトと酵母ではAPCの構成蛋白質に違いはないと結論した。またAPCの活性制御に関しては、APCに結合しているCdc20がMPFによってリン酸化されるとN°Cを活性化しCut2/PdslやCyclin Bをユビキチン化するが、PKAやMad2によって抑制されることを明らかにした。Cdc20は脱リン酸化されるとAPCの活性化は出来ない。またCdhlはMPFによりリン酸化されているとAPCに結合しないが、脱リン酸化されるとAPCに結合しAPCはCycin B等をユビキチン化する。これもPKAのリン酸化により抑制されるがMad2によっては制御されない。このようにM期のAPCは時期特異的に特異的基質を自然な時間の流れの中で巧みに制御されながらユビキチン化することが判明した。APCと活性化因子のリン酸化脱リン酸化、2種の活性化因子Cdc20とCdhl、チェックポイントによる阻害因子によって特異的基質をタイミング良くAPC活性は制御されることを明らかにした。
半導体中の転位に対する水素誘起転位運動促進効果と歪みエピ膜の緩和制御への応用

本研究で得られた知見を以下にまとめる。1.前年度に行ったp型GaAs中の転位に対する水素誘起転位運動促進効果(HEDG効果)について,さらに実験条件を明らかにした測定を行ったところ,運動促進は転位源(スクラッチ)導入時の残留応力により,見かけ上現れたものであり,水素によるものではないことが確認された。また,n型GaAsでも促進効果は現れなかった。しかしながら,p型Ge中の転位運動については,これまでに知られていたn型Siと同じく,転位速度の活性化エネルギーが減少し,転位運動が促進されることが明らかとなった。2.Ge基板上にGe-rich SiGe膜を作製したが,臨界膜厚以上で未緩和の膜を作製することが出来なかった。しかしながら,Si基板上Si-rich SiGe膜で膜厚がこれまでより大きい試料を作製し,転位速度を調べると,水素による転位運動促進効果が現れた。この結果はHEDG効果がある程度長い転位について見られる現象であることを示唆する。この解釈が正しければ,HEDG効果は,水素がキンクの移動障害を実効的に取り除くことにより発現しているというモデルで説明される可能性が高い。GaAsで効果が現れなかったことについても,測定している転位の長さが短いと考えられることから,全く同じ理由で効果が現れなかったと説明できる。3.原子状水素を供給しながらSi基板上にSiGe膜を成長させた。その結果,水素を供給しない場合に比べて,緩和が進んでいることが明らかとなった。また,膜の抵抗率分布を調べたところ,膜の抵抗率が減少するという現象が起こっていることも明らかとなった。半導体中の転位速度は電気的特性により変化することが知られており,緩和の促進がHEDG効果によるものか否かは現在のところ判別できないが,後者の現象は予期せぬ新しいものであり,今後の研究が期待される。これまでの我々の研究により,バルクSi中の転位運動が水素プラズマ照射により著しく促進されること(HEDG効果)が分かっている。この知見に基づき,本研究では,p型GaAs及びSi基板上SiGe混晶エピ膜(SiGe/Si)中の転位運動についてHEDG効果を調べた。その結果,p型GaAsについては,水素プラズマを照射した試料ではβ転位の運動が促進される場合があることを見いだしたが,まだ再現性や実験条件の明確化が不十分であり,更なる研究が必要である。SiGe/Siについては,様々な条件で水素プラズマ照射を行ったがHEDG効果は見られなかった。そこで,バルクSi試料に立ち返りHEDG効果を更に詳しく調べたところ,HEDG効果には前水素化処理が不可欠であり転位運動中の水素プラズマ照射は不要であること,470°C程度の低温で水素プラズマ照射した方が促進効果が大きいこと,ある程度の水素化処理でHEDG効果は飽和して一つのアレニウス型の温度依存性になることなどのHEDG効果の特徴が分かった。これらの知見に基づき,再びSiGe/Si試料について適当な水素化条件でHEDG効果の有無を調べたが,やはり効果は見られなかった。そこで水素プラズマ照射した試料を調べたところ,SiGe膜中には水素が侵入ていないことが分かり,そのためHEDG効果が発現しないことが明らかとなった。この理由として,膜が圧縮応力を受けているため格子間型不純物である水素が侵入しにくい可能性が考えられる。そこで,今後は予定どおりバルクGe中の転位運動についてHEDG効果を調べ,さらに引っ張りの応力状態にあるGe基板上SiGe膜を作製しHEDG効果について調べる予定である。また,効果が確認されれば,成膜中に水素を供給することによる緩和状態の違いも研究する。
海洋常在細菌群集の脱窒活性を利用した海洋環境浄化のための基礎研究-沿岸海域における新規脱窒遺伝子の探索・多様性・分布および機能発現-

陸域から海域に流入し,富栄養化を引き起こす結合型窒素の多くは,海洋性の脱窒細菌によって分子状窒素(NO, N_2O,およびN_2)に変換され,大気中に除去される。しかし,N_2Oは強力な温暖化ガスでありかつオゾン層破壊ガスでもある。近年,大気中の一酸化窒素(N_2O)量は増加しており,地球環境に大きな影響を与える海域からのこのガスの産生メカニズムは極めて重要である。にも関わらず,海洋の脱窒細菌,とりわけ海水中のそれに関する研究はほとんど存在しない。本研究では,培養法により海水中の脱窒細菌を計数し,脱窒細菌優占株を分離してその脱窒活性の特性や脱窒に関わる遺伝子,特にN_2Oを無害なN_2に変換するN_2O reductase遺伝子群(nosZ)を解析した。同時に海水から直接抽出した細菌DNAからnosZファミリーを検索し,分離菌株のそれを比較した。好気,微好気,および嫌気条件下での培養法(MPN法)により,兵庫県播磨灘,三重県五ケ所湾および伊勢湾海水中の脱窒細菌を計数したところ,嫌気条件で効率的に計数することができた。しかし,平成12年度に海水中から優占的に得られたnosZ遺伝子を標的としたPCR法により,培養試験管内の脱窒細菌を検出したところ,好気および微好気条件下でも多数の脱窒細菌が計数できたことから,海洋表層には潜在的にN_2O還元活性をもつ細菌が数多く存在していることが明らかになった。またこのPCR-MPN法により従来のガス産生法と比べて感度良く検出することができた。さらに,海水から直接抽出した細菌DNAからnosZファミリーを検索したところ,性質の異なる3海域において,共通して海水表層に特異的なnosZ遺伝子が優占的に検出できたことから,海洋表層には普遍的に,これまで見過ごされてきた脱窒細菌(N_2O還元細菌)が多数存在していることが強く示唆された。陸域からの結合型窒素の流入は海域の富栄養化を促し,環境悪化の原因となる。海域では,結合型窒素は脱窒細菌主よって分子状窒素に変換され,大気中に除去される。しかし,海洋の脱窒細菌,とりわけ海水中のそれに関する研究はほとんど存在しない。本研究では,培養法により海水中の脱窒細菌を計数し,脱窒細菌優占株を分離してその脱窒活性の特性や脱窒に関わる遺伝子群(脱窒遺伝子)を解析する。同時に海水から直接抽出した細菌DNAから脱窒関与遺伝子ファミリーを検索し,分離菌株のそれを比較する。将来これらの知見を基に,これまで未知であった海域での脱窒過程を推測する。本年度は,富栄養しつつある西日本沿岸域において,脱窒細菌および脱窒遺伝子を解析し,以下の結果を得た。(1)培養法により播磨灘,大阪湾および伊勢湾の定点の,底層および表層海水中の脱窒細菌を計数したところ,酸素が豊富な表層海水の方が,低酸素の底層海水より多数の脱窒細菌が存在した。その時,全従属栄養細菌に対する脱窒細菌の割合は,これまで海洋底泥中で得られているその値よりはるかに高く,1%に達した。これまで,脱窒は酸素濃度が低い環境で行われると考えられていただけに,この事は予想外であった。(2)表層および底層海水から回収した細菌DNAに対して,分子状窒素の生成に関与するN_2Oレダクターゼ遺伝子のPCR増幅を試み,クローニング後,複数のクローンの塩基配列を決定した。その結果,既知の脱窒細菌分離株(陸棲,淡水棲を含む)の同遺伝子や,海洋底泥由来の同遺伝子とは系統的に異なる,海水由来と思われる一群の遺伝子が優占的に得られた。この事から海水中にはこれまで報告されていない未知の脱窒細菌および脱窒遺伝子が多量に存在していることが示された。以上の知見から,これまで見過ごされてきた比較的酸素が豊富な表層海水中にも,未知の脱窒細菌が多量に存在していることが強く示唆された。

しかし,平成12年度に海水中から優占的に得られたnosZ遺伝子を標的としたPCR法により,培養試験管内の脱窒細菌を検出したところ,好気および微好気条件下でも多数の脱窒細菌が計数できたことから,海洋表層には潜在的にN_2O還元活性をもつ細菌が数多く存在していることが明らかになった。またこのPCR-MPN法により従来のガス産生法と比べて感度良く検出することができた。さらに,海水から直接抽出した細菌DNAからnosZファミリーを検索したところ,性質の異なる3海域において,共通して海水表層に特異的なnosZ遺伝子が優占的に検出できたことから,海洋表層には普遍的に,これまで見過ごされてきた脱窒細菌(N_2O還元細菌)が多数存在していることが強く示唆された。