hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
哺乳類の受精に関わる精子タンパク質の解析

受精の初期過程には、糖鎖を介した両配偶子間の特異的な相互作用が働いている。これまでに、精子頭部には卵透明帯糖鎖を認識する複数の糖鎖認識分子が存在すること等を細胞化学的方法等で明らかにしてきた。先ず、ブタ精子の細胞膜を界面活性剤で可溶化し遠心上清を得、N-アセチルラクトサミン構造を有するプローブをELISAプレートに固相化したウェルに結合するタンパク質を解析した。更にアシアロα1-acid glycoproteinを結合させたビーズによる親和性カラムクロマトグラフィーを行ない、カラムに親和性を示すタンパク質の解析を行った。その結果、2種のタンパク質が候補分子として検出された。これら二種のタンパク質をトリプシンでin-gel消化し、ペプチドのアミノ酸配列をMS/MS法で解析した。得られた配列をヒト、マウスの配列情報に対してホモロジー検索をした結果、二種のタンパク質がともにADAM(a disintegrin and metalloprotease)ファミリータンパク質群に属するADAM4およびADAM5であることが判明した。そこで、ブタ精巣の遺伝子ライブラリーからPCR法で遺伝子のクローニングを行い、塩基配列を決定した。これらのタンパク質の組換体を精製してその活性を調べたところ、ADAM4はインテグリン(ラミニン受容体、フィブロネクチン受容体)に結合することが判明した。また、ADAM5はアシアロフェツインに結合するがアシアロ、アガラクトフェツインには結合しないという結果を得た。従って、この分子はN-アセチルラクトサミン構造を認識するものと示唆された。受精の初期過程には、両配偶子間の特異的な相互作用が働いている。その解明には精子、卵側の対をなす相補的な分子の同定が必要であり、これまでに精子頭部には卵透明帯糖鎖を認識する複数の糖鎖認識分子が存在すること等を明らかにしてきた。そこで、これらの糖鎖認識分子の同定を目指して、下記の研究を進めた。先ず、ブタ精子の細胞膜をTritonで可溶化した遠心上清を得、これをデキストラン骨格の多価糖鎖プローブを固相化したELISAプレートに添加し、結合したタンパク質をプレート内でビオチン化後、電気泳動で解析した。その結果、N-アセチルラクトサミン構造を有するプローブを固相化したウェルに結合する70kDaと40kDaの二種のバンドを検出することができた。そこで、精子細胞膜画分を中性の界面活性剤で可溶化し、N-アセチルラクトサミン構造を有する糖タンパク質を結合させたビーズによる親和性カラムクロマトグラフィーを行ったところ、同様に70kDaと40kDaの2種のタンパク質が遅延溶出画分に回収された。得られた配列をヒト、マウスの配列情報に対してホモロジー検索をした結果、二種のタンパク質がともにADAM(a disintegrin and metalloprotease)ファミリータンパク質群に属することが判明した。このうち、70kDaの分子については遺伝子のクローニングを行い、塩基配列を決定した。また、このタンパク質のdisintegrin, Cys-rich domainを酵母に発現させた組換体を精製してその接着活性を調べたところ、インテグリン(ラミニン受容体、フィブロネクチン受容体)に結合することが判明した。現在、40kDaの分子の発現、糖鎖結合活性の解析を進めている。

更にアシアロα1-acid glycoproteinを結合させたビーズによる親和性カラムクロマトグラフィーを行ない、カラムに親和性を示すタンパク質の解析を行った。その結果、2種のタンパク質が候補分子として検出された。このうちの40kDaの分子をトリプシンでin-gel消化し、ペプチドの部分アミノ酸配列を解析した結果、ADAM (a disintegrin and metalloprotease)ファミリータンパク質群に属するADAM5であることがホモロジー検索から明らかとなった。そこで、ブタ精巣の遺伝子ライブラリーからPCR法で遺伝子のクローニングを行い、塩基配列を決定し、この分子がブタのADAM5であることを確定した。このタンパク質のdisintegrin, Cys-rich domainを大腸菌および哺乳動物細胞に発現させた組換体を作製し、精製タンパク質の機能を解析した。その結果、アシアロフェツインに結合するがアシアロ、アガラクトフェツインには結合しないという結果を得た。従って、この分子はN-アセチルラクトサミン構造を認識するものと示唆された。
臨床における実践的な看護アドボカシーに関する構成概念の構築

看護師のがん患者の治療方法の自己決定に関するアドボカシーの実態を明らかにするために、質問紙調査を実施した。結果、がん患者の治療方法の自己決定に関するアドボカシーの構成要素として「患者の主体性の尊重」「患者と家族との間の仲介」「患者が治療方法を正しく理解するための支援」「患者と医師との間の仲介」「がん専門の医療者を含めた合同カンファレンスの調整」の5因子が抽出された。また全因子で認識の得点に比べ実践の得点の方が有意に低い結果となり、看護師はアドボカシーの行為だと認識はしていても、その実践については十分に行えていない現状が示唆された。実践に即した看護アドボカシーの構成概念を構築することを目的とし、第1段階として、1996年以降から現在までの、臨床における看護師を対象とした看護アドボカシーに関する全文献を整理し、研究の動向を明らかにした。検索は医学中央雑誌を用い、キーワードは、「看護師」「アドボカシー(患者の権利擁護)」とした。臨床に焦点をあてることから、「看護学生・教育」「地域看護・福祉」領域の文献を除いて検討し、検索した文献は、文献数、年次推移、対象、対象の領域、研究目的の内容について分析した。検索された文献は全部で186件であり、年次推移では、1996年から2001年までが10件以下であった。日本では、看護の倫理や患者の権利が重視され始めたのは最近の事であり、臨床の場にアドボカシーが十分浸透していない状況が示唆された。対象については、看護師85件、患者75件、対象の種類が複数12件、文献・記録物10件、助産師、患者の家族がそれぞれ2件であった。文献の領域については、「精神的支援」や「癌・終末期」が多い傾向にあった。臨床では、精神的に不安定な状態や心身共に過酷な状況等で、患者自身での判断が困難とされる場合に、特に権利擁護の必要性があると考えられていることが示唆された。研究目的の内容では、「自己決定・意思決定」が54件と最も多く挙げられた。しかし「自己決定・意思決定」以外にも11項目が挙げられており、「その他」が40件と単一的なものも多かった。このことから、日本では、臨床におけるアドボカシーについて統一的な見解には至っておらず、その理解は様々であるという現状が示唆された。本研究では、がん診療連携拠点病院における看護師のがん患者の治療方法の自己決定に関するアドボカシーの具体的な行為の認識と実践を明らかにし、がん患者の治療方法の自己決定に関するアドボカシーの構成概念を構築することを目的とした。調査方法は、郵送法による自記式質問紙調査とし、調査期間は2012年1月3月とした。調査内容は、看護師の属性、先行研究の中から抽出されたがん患者の治療方法の自己決定に関するアドボカシーの具体的な行為56項目における看護師のアドボカシーとしての認識および実践とした。また56の質問項目については6段階評定で回答を求めた。がん患者の治療方法の自己決定に関するアドボカシーの具体的な行為56項目の実践については因子分析(主因子法・プロマックス回転)を行い、抽出された各因子において、看護師の認識との差をWilcoxonの符号付順位検定を用いて分析した。結果、有効回答数は478名(23.5%)であり、看護師の属性は、男性12名(2.5%)、女性466名(97.5%)、平均年齢は35.0歳(±9.4)であった。がん患者の治療方法の自己決定に関するアドボカシーの具体的な行為56項目の実践の因子分析では、「患者の主体性の尊重」、「患者と家族との間の仲介」、「患者が治療方法を正しく理解するための支援」、「患者と医師との間の仲介」、「がん専門の医療者を含めた合同カンファレンスの調整」の5因子が抽出された。また、抽出された5因子において、看護師の認識と実践との差を分析した結果、5因子すべてにおいて、認識に比べ実践の方が有意に低い結果となった(P<0。001)。以上のことから、看護師は、がん患者の治療方法の自己決定に関するアドボカシーの5つの因子について、看護師によるアドボカシーだと認識はしていても、その実践については、十分に行えていないという現状が示唆された。
新しいプロスタグランジンE_2合成酵素群の解析と応用への基盤構築

本研究では、申請者が同定した二種のPGE2合成酵素(PGES)に関する生化学的基盤を確立し、それぞれの酵素の生理的役割及び病態との関連を明らかにすることを目的とした。これまでの研究を通じて、以下の事実が明かとなった。cPGES:本酵素は分子量23kDaの細胞質蛋白で、殆ど全ての細胞組織に普遍的かつ構成的に発現されていた。構造的には、Hsp90結合蛋白として知られているp23と同一であった。本酵素はCOX-1と選択的に機能連関し、即時的PGE2産生に関与することがわかった。更に、cPGESの活性調節機構について、以下の興味深い機構を見い出した。(1)Hsp90と会合したcPGESが活生型であり、cPGESとHsp90の会合は細胞活性化に伴って促進された。ゲルダナマイシンによりHsp90を不活化すると、cPGESによるPGE2産生は阻害された。また、グルココルチコイドはHsp90と本酵素の会合を阻害することにより即時的PGE2産生を阻害した。(2)cPGESは細胞活性化に伴い、細胞質からCOX-1の存在する小胞体膜に移行した。(3)cPGESはリン酸化を受けることがわかった。(4)cPGESはalternative splicingにより組織発現の異なるアイソフォームを生じ、各々のアイソフォームのPGES活性(km, Vmax)は全長cPGESとは異なっていることが明かとなった。mPGES:本酵素は18kDaの核膜蛋白で、炎症刺激により種々の細胞組織に発現が強く誘導された。構造的には、microsomal glutathine-S-transferaseファミリーのクラス1に属していた。本酵素はCOX-2と選択的に機能連関し、遅発的PGE2産生あるいは誘導性の即時的PGE2産生に関与することが明かとなった。特異抗体を用いた組織染色により、本酵素がリウマチ性関節炎滑膜細胞、大腸癌組織、C型肝炎感染肝組織、心筋梗塞巣、脳血管内皮細胞に存在していることが示された。また、COX-2とmPGESを共発現したHEK293細胞株は癌形質を獲得し、ヌードマウスで腫瘍を形成した。COX-2依存的な細胞増殖を示すヒト大腸癌細胞株HCA-7ではmPGESも高発現しており、逆にCOX-2依存性のない大腸癌細胞株ではmPGESの発現も低かった。COX-2が一部の癌(特に大腸癌)の悪性化に関与するという疫学的見地と照合すると、mPGESがCOX-2の下流で癌の進展に関与しているものと考えられた。

本研究では、申請者が同定した二種のPGE2合成酵素(PGES)に関する生化学的基盤を確立し、それぞれの酵素の生理的役割及び病態との関連を明らかにすることを目的とした。これまでの研究を通じて、以下の事実が明かとなった。cPGES :本酵素は分子量23kDaの細胞質蛋白で、殆ど全ての細胞組織に普遍的かつ構成的に発現されていた。構造的には、Hsp90結合蛋白として知られているp23と同一であった。本酵素はCOX-1と選択的に機能連関し、即時的PGE2産生に関与することがわかった。更に、cPGESの活性調節機構について、以下の興味深い機構を見い出した。(1)Hsp90と会合したcPGESが活性型であり、cPGESとHsp90の会合は細胞活性化に伴って促進された。ゲルダナマイシンによりHsp90を不活化すると、cPGESによるPGE2産生は阻害された。また、グルココルチコイドはHsp90と本酵素の会合を阻害することにより即時的PGE2産生を阻害した。(2)cPGESは細胞活性化に伴い、細胞質からCOX-1の存在する小胞体膜に移行した。(3)cPGESはリン酸化を受けることがわかった。(4)cPGESはalternative splicingにより組織発現の異なるアイソフォームを生じ、各々のアイソフォームのPGES活性(Km, Vmax)は全長cPGESとは異なっていることが明かとなった。mPGES :本酵素は18kDaの核膜蛋白で、炎症刺激により種々の細胞組織に発現が強く誘導された。構造的には、microsomal glutathine-S-transferaseファミリーのクラス1に属していた。本酵素はCOX-2と選択的に機能連関し、遅発的PGE2産生あるいは誘導性の即時的PGE2産生に関与することが明かとなった。特異抗体を用いた組織染色により、本酵素がリウマチ性関節炎滑膜細胞、大腸癌組織、C型肝炎感染肝組織、心筋梗塞巣、脳血管内皮細胞に存在していることが示された。また、COX-2とmPGESを共発現したHEK293細胞株は癌形質を獲得し、ヌードマウスで腫瘍を形成した。COX-2依存的な細胞増殖を示すヒト大腸癌細胞株HCA-7ではmPGESも高発現しており、逆にCOX-2依存性のない大腸癌細胞株ではmPGESの発現も低かった。COX-2が一部の癌(特に大腸癌)の悪性化に関与するという疫学的見地と照合すると、mPGESがCOX-2の下流で癌の進展に関与しているものと考えられた。
中国古代贈与交換史の研究―「貨幣経済」と「贈与交換」の関係を中心に―

本研究は、申請者のDC1の研究課題「中国古代貨幣史の研究-中国古代の「貨幣」に関する経済人類学的研究-」をふまえ、中国古代における贈与交換のあり方、ひいては貨幣経済と贈与交換の関係を解明することを目的とする。昨年度申請者は、DC1の成果として拙著『中国古代貨幣経済史研究』(汲古書院,2011年)を出版したので、本年度はこの成果をふまえ、いよいよPDの研究課題の総仕上げを行った。そもそもDC1の研究成果によると、中国古代(とくに殷周時代)には、宝貝の贈与交換をはじめとするさまざまな贈与慣行があった。しかしそれは、春秋時代を経て戦国時代になると、徐々に貨幣経済に取って代わられた。その結果生まれたのが、銭(青銅貨幣)・黄金・布畠(麻織物・絹織物)を主たる貨幣(経済的流通手段)とする多元的な貨幣経済であった。ところが当時の史料を詳細にみると、じつは戦国秦漢貨幣経済の台頭とともに、なぜかそれとは逆行する形で、商人に代表される利己的な人間に対する批判や、あるいは利他的な贈与や人びとの親密な繋がりを重視するような論調も急速に現れる。そこで本研究では、伝世文献のみならず、近年新しく出土した文字資料(青銅器に鋳込まれた銘文や、竹・木製の簡牘に筆写された法制史料など)にも考察を加えた上で、経済人類学・経済社会学の成果をもふまえながら、このような戦国秦漢時代における贈与交換のあり方と、当時の貨幣経済と贈与交換のダイナミズムについて具体的に検討した。成果の大半(論文・学会報告)は中国において中国語で発表した。当初の課題は、中国魏晋南北朝時代の貨幣経済と贈与交換の関係について具体的に検討することであった。この点は達成できた。ほぼ全ての研究成果も雑誌論文として結実した(重要な論文は全て査読誌)。海外からも一定の評価を頂き、とくに本年度は中国で何度も学会報告を行い、中国語論文を出版した。2011年度に優秀若手海外派遣事業に採択され、中国に1年間滞在し、国外研究者と学術交流できたのも成果であった。当初の予定通り、これで魏晋南北朝時代の貨幣経済と贈与交換の関係を大まかに検討できたので、あとは2013年度の研究公開促進費で書籍化(=研究成果の社会への還元)を目指す。また2012年度には南アフリカとドイツで研究報告をすることが決まっており、いよいよDC1とPDの成果を世界的に発信する段階にきたと考える。2012年3月に行った研究報告「コミュニケーション・ヒストリーの試み-交換史観の理論的背景-」も、申請者の歴史理論全体を描写したもので、2012年度中には英語圏での論文出版を目指している。これらを基礎とし、各々によせられた批判をふまえ、じっくりと研究成果の書籍化を目指したい。その上で、隋唐経済史の形成過程の解明にも挑む予定である。走馬楼呉簡本研究は、「中国古代に貨幣経済が急成長する中で、なぜか同時に贈与交換への世論も高まってゆく過程」に注目し、その具体的過程および社会的背景を解明しようとするものである。上記の研究課題を達成するにあたり、私はまず、前年度までに行なってきた自身の中国古代貨幣経済史研究を回顧し、殷周時代から前漢武帝期に至るまでの経済状況に関する既出拙稿を整理した。その上で本年度はまず、当該分野に関する先行研究を改めて整理し、従来の諸研究を網羅的に紹介するとともに、自らのこれまでの研究がどのような意義をもつのかを確認した(論文「中国古代貨幣経済史研究の諸潮流」)。つぎに前漢武帝期における貨幣経済の状況を闡明し、それが具体的にいかなる意義を有するのかを検討した。また前漢貨幣経済における国家的塩鉄支配のあり方にも言及し、それを通じて前漢貨幣経済における布帛の貨幣的意義および、それを通じた国家の専制的支配のあり方を明らかにした(論文「戦国秦漢時代における塩鉄政策と国家的専制支配」)。以上をふまえ、私は上記の諸論文を含む博士論文「中国古代貨幣経済史の研究」を早稲田大学に提出し、2009年10月に学位を授与された。PD申請時にものべたが、これは本研究「中国古代贈与交換史の研究」をする上での前提条件をなすものである。つぎに私は、一般に貨幣経済が衰退したとされる後漢時代以降の経済分析に着手した。すなわち、論文「後漢時代における貨幣経済の展開とその特質」で後漢時代の、学会報告「漢魏時代における貨幣としての布帛(英語)」で三国時代の、学会報告「晉代貨幣経済的構造與其特色(中国語)」で晉時代の貨幣経済の存在にそれぞれ言及し、各時代の貨幣経済が有する構造と特質を闡明した。来年度はこれらをふまえ、いよいよ贈与交換史研究に取り組む予定。本研究課題は、私のDC1の研究課題「中国古代貨幣史の研究-中国古代の「貨幣」に園する経済人類学的研究-」で解明した中国古代貨幣経済史の特質をふまえ、さらに中国古代の贈与交換のあり方を検討し、最終的に中国古代における貨幣経済と贈与交換の関係を解明することを目的とする。

以上の研究目的を達成するため、今年度は「優秀若手研究者海外派遣事業」に則り、一年間中国社会科学院歴史研究所に訪問学者として滞在し、まず中国古代貨幣経済史研究の成果が中国側にどう評価されるかを確認した。そこで中国で中国語による学会発表を四回行い、中国の学術雑誌『中国銭幣』と『簡帛』に中国語で三本の論文を書き、多くの意見を頂戴した。それをふまえ、DC1とPDの研究成果の一部を総括し、『中国古代貨幣経済史研究』(汲古書院、2011年)として上梓し、研究成果の社会的還元を図った。これは中国古代において貨幣経済がいつどのように展開し、それがいかなる構造的特質を有していたのかを検討したもので、中国古代貨幣経済について検討した専門書としては日本初のものである。同時に、贈与交換史研究へ移行するための最後の基礎固めとして、魏晋南北朝貨幣経済史の研究を推進し、関連論文二本を『東方学』と『東洋学報』で発表した。これは、従来その存在が疑われてきた魏晋南北朝貨幣経済の存在を立証したものである。これはPD申請時の私の仮説が立証されたことを意味する。以上をふまえ、次年は戦国秦漢魏晋南北朝贈与交換史研究を行い、それと貨幣経済との関係を改めて模索する予定である。本研究は、申請者のDC1の研究課題「中国古代貨幣史の研究-中国古代の「貨幣」に関する経済人類学的研究-」をふまえ、中国古代における贈与交換のあり方、ひいては貨幣経済と贈与交換の関係を解明することを目的とする。昨年度申請者は、DC1の成果として拙著『中国古代貨幣経済史研究』(汲古書院,2011年)を出版したので、本年度はこの成果をふまえ、いよいよPDの研究課題の総仕上げを行った。そもそもDC1の研究成果によると、中国古代(とくに殷周時代)には、宝貝の贈与交換をはじめとするさまざまな贈与慣行があった。しかしそれは、春秋時代を経て戦国時代になると、徐々に貨幣経済に取って代わられた。その結果生まれたのが、銭(青銅貨幣)・黄金・布畠(麻織物・絹織物)を主たる貨幣(経済的流通手段)とする多元的な貨幣経済であった。ところが当時の史料を詳細にみると、じつは戦国秦漢貨幣経済の台頭とともに、なぜかそれとは逆行する形で、商人に代表される利己的な人間に対する批判や、あるいは利他的な贈与や人びとの親密な繋がりを重視するような論調も急速に現れる。そこで本研究では、伝世文献のみならず、近年新しく出土した文字資料(青銅器に鋳込まれた銘文や、竹・木製の簡牘に筆写された法制史料など)にも考察を加えた上で、経済人類学・経済社会学の成果をもふまえながら、このような戦国秦漢時代における贈与交換のあり方と、当時の貨幣経済と贈与交換のダイナミズムについて具体的に検討した。成果の大半(論文・学会報告)は中国において中国語で発表した。当初の課題は、中国魏晋南北朝時代の貨幣経済と贈与交換の関係について具体的に検討することであった。この点は達成できた。ほぼ全ての研究成果も雑誌論文として結実した(重要な論文は全て査読誌)。海外からも一定の評価を頂き、とくに本年度は中国で何度も学会報告を行い、中国語論文を出版した。2011年度に優秀若手海外派遣事業に採択され、中国に1年間滞在し、国外研究者と学術交流できたのも成果であった。当初の予定通り、これで魏晋南北朝時代の貨幣経済と贈与交換の関係を大まかに検討できたので、あとは2013年度の研究公開促進費で書籍化(=研究成果の社会への還元)を目指す。また2012年度には南アフリカとドイツで研究報告をすることが決まっており、いよいよDC1とPDの成果を世界的に発信する段階にきたと考える。2012年3月に行った研究報告「コミュニケーション・ヒストリーの試み
人工衛星による偏光観測の実現とガンマ線バーストの放射機構の解明

本研究で開発したガンマ線バースト偏光検出器(通称GAP)は、2010年5月に打ち上げられたIKAROS探査機に搭載され、世界初となる本格的なガンマ線偏光観測を行ってきた。観測データからガンマ線が強く偏光している事を検出し、強磁場環境下におけるシンクロトロン放射である可能性が極めて高いことを明らかにした。さらに相対論的速度を持ったジェットには内部構造が存在することを裏付ける証拠も得られ、ガンマ線バーストの放射メカニズムの解明に大きく貢献できた。宇宙最大の爆発現象である「ガンマ線バースト」の放射機構を解明するために、ガンマ線偏光検出器(GAP)を開発する。小型ソーラー電力セイル実証機IKAROSに搭載して宇宙空間で観測を行い、年間24例程度の明るいガンマ線バーストの偏光度を測定する。ガンマ線偏光検出器を人工衛星に搭載することは世界初の試みとなり、ガンマ線偏光天文学という新分野を開拓する。ガンマ線バーストとは、遠方宇宙で発生する宇宙最大の爆発現象である。極めて明るく輝くため、初期宇宙探査に利用できるが、放射メカニズムさえも解明されていない謎の多い現象である。本研究では、2010年に打ち上げ予定の小型ソーラーセイル実証機に搭載する、ガンマ線バースト偏光検出器を製作してきた。ガンマ線偏光の検出により、放射機構を解明するのが目的である。平成20年度の前半は、これまでの開発で作り上げてきたプロトタイプモデルを用いて、振動試験、放射線耐性試験などの環境試験を行い、宇宙でも動作し続けられるかの詳細試験を行ってきた。宇宙空間で曝される放射線の10倍の量を照射しても、壊れずに誤動作もしないことが確認できた。振動試験で判明した構造の弱い部分を改善して再設計し、平成20年度の後半には衛星搭載用フライトモデルの製作へ移行した。現在まででハードウェアの面では完成できたと言える。ソフトウェアは平成21年度の前半を目処に完成させる。また、高エネルギー加速機研究機構の放射線施設で、高い偏光度を持ったX線光源を利用した実験を行った。コンプトン散乱の異方性を正しく測定することができることを実証し、シミュレーションとの比較から系統誤差は2%程度に抑えられているという結論を得た。本検出器は幾何学的対称性が高いため、その効果が顕著に表れていると言える。フライトモデルでは検出器の保持方法を改善したので、より系統誤差を抑えられていると期待している。これまでの試験から、本検出器は設計通りの性能を持っていると言えるだろう。本研究課題で開発を進めてきたガンマ線バースト偏光検出器(GAP)は、小型ソーラー電力セイル実証機IKAROSに搭載され、平成22年5月18日に金星探査機「あかづき」とともにH2Aロケット17号機で打ち上げられた。IKAROS自身の膜展開および加速実証は極めて順調に進み、打ち上げから1か月後には理学観測機器であるGAPに電源を投入することができた。その後、宇宙空間における最終キャリブレーションを行い、センサー全てが正常に動作することを確認した上で定常観測モードに移行している。2010年7月7日に発生したGRB 100707Aを検出し、ガンマ線バースト検出器としての動作実証を行うことができた。世界で初めてのガンマ線バースト偏光検出器が動作し始めたということでJAXAプレスリリースに取り上げられ、新聞等にも掲載されている。現在もGAPは正常に動作し、1週間に1イベント程度の頻度でGRBを検出している。この頻度は打ち上げ前に予想していたレートと矛盾の無い結果となっている。2010年8月26日には、非常に明るいイベントであるGRB100826Aを前方21度から検出することに成功し、ガンマ線偏光の解析を進めている最中である。モンテカルロシミュレーションで検出器の応答を把握し、その情報を反映させてデータと見比べる段階に来ている。平成23年度には科学成果として公表できると考えている。IKAROSの運用は平成23年度中は続くと予想されるため、今後も観測を継続し、初めてのガンマ線偏光検出を目指したい。本研究で開発してきたガンマ線バースト偏光検出器を、2010年5月に打ち上げられたIKAROS探査機に搭載して観測を行っている。検出器についての詳細設計や、衛星上での較正結果、偏光観測の感度等をまとめて投稿論文として発表している(Yonetoku et al.2011,PASJ,63,625-638)。これまでの運用で約30例のガンマ線バーストを検出し、データを取得できている。その中でも特に明るかった7例について詳細な偏光解析を行い、3例から有意な偏光を検出することに成功した。とりわけ、2010年8月26日に観測したバーストは非常に明るく、精度の高い偏光測定が行えた。偏光が検出されたことから、ガンマ線バーストの放射機構は、強磁場環境下におけるシンクロトロン放射である可能性が高いことを明らかにした。

また、バーストの最中に偏光角が変化していることも発見したことから、相対論的速度を持ったジェットには内部構造が存在し、複数の領域でガンマ線を作り出していることを見出した。このように信頼性の高い観測装置によるガンマ線偏光測定に成功したのは世界初であり、大変ユニークで重要な成果を残せたと言える。この結果は、すでに投稿論文として発表している(Yonetoku et al.ApJ,743,L30)。また、2011年の日本天文学会秋季年会において記者発表し、複数のメディアに掲載された。本研究の成果を広く国民に知っていただけたと言える。本研究で開発したガンマ線バースト偏光検出器(通称GAP)は、2010年5月に打ち上げられたIKAROS探査機に搭載され、世界初となる本格的なガンマ線偏光観測を行ってきた。これまでの運用で約30例のガンマ線バーストを検出し、その中でも特に明るかった7例については詳細な偏光解析を行った。その結果、GRB100826A, GRB110301A, GRB110721Aの3例から有意な偏光を検出することに成功し、今年度は後者2例について投稿論文として公表した。ガンマ線バーストの放射機構についてはいくつかの理論モデルが存在するが、本研究から、強磁場環境下におけるシンクロトロン放射である可能性が高いことを明らかにした。また、相対論的速度を持ったジェットには内部構造が存在することを裏付ける証拠も得られ、相対論的ジェットの理解に貢献できたと言える。これらの観測結果を複数の国際研究集会で講演し、新たな知見として世界に認識されてきたと言える。また、非常に遠方宇宙から偏光したガンマ線を検出したという事実から、CPT対称性と呼ばれる基礎物理学の前提条件が、プランクスケールの10兆分の1程度の超極微なスケールまで成立していることを示し、投稿論文およびメディアへのプレスリリースとして発表した。これは量子重力理論の枠組みへの制限としては過去最高の精度であり、基礎物理学に大きく貢献する成果となっている。今年度までに、検出器開発と科学成果の発表を行う事ができ、当初予定していた目標は概ね達成できたと言える。科学成果の公表には慎重になっていたため、現段階で科学論文は1編であるが、来年度にも継続して公表できると考えている。来年度は引き続き論文を公表し、科学成果を広く宣伝するために国際研究集会での発表を行っていく。まずは平成23年度に公表しきれなかった偏光検出の例を、早急に論文としてまとめ投稿する。続けて、すべてのデータを網羅したまとめの論文を準備することを考えている。国際研究集会への招待講演の依頼も受けており、本研究の成果が科学的に重要であると認識されてきていると考えられる。ガンマ線バースト関連の国際研究集会が多数あるため、積極的に公表していく予定である。
Epstein-Barrウイルスゲノム複製・転写・粒子形成の場の構造解析

本研究は様々な癌との関連が指摘されているウイルスであるEBV溶解感染の機序を解明し、その全体像を理解することを目的としている。EBV溶解感染の全体像を理解することで、発癌を制御できると考えている。昨年度の研究成果で、EBV溶解感染時にはウイルス由来の複製装置であるreplication compartmentの内部にBMRF1-coreと呼ばれる構造物が形成され、それが複製されたウイルスゲノムの貯蔵、成熟の場であることを示した。当該年度はさらにEBV溶解感染時における転写について研究を行った。EBV溶解感染の際に転写される遺伝子はその転写の時期に応じて初期遺伝子、早期遺伝子、後期遺伝子の3種類に分けられる。EBVは転写の際に宿主細胞のRNAポリメラーゼIIを利用して転写を行うことが知られている。RNAポリメラーゼIIとBMRF1-coreの経時的局在の変化を共焦点顕微鏡と三次元再構築を組み合わせた手法により観察したところ、RNAポリメラーゼIIは溶解感染誘導後24時間後ではBMRF1-coreの外側に局在しているが、溶解感染誘導後48時間ではBMRF1-coreの内側に局在する割合が高くなることがわかった。これらのことから、EBVの早期遺伝子、後期遺伝子は転写の場が異なることが考えられた。さらにわれわれはこれを検証すべく、FISH法、共焦点顕微鏡と三次元再構築を組み合わせた手法を用いて確認を行った。その結果、早期遣伝子のmRNAはBMRF1-coreの外側に局在しているが、後期遺伝子のmRNAはBMRF1-coreの内側に局在することを明らかにした。また、蛍光染色法により、後期遺伝子の転写に重要な役割を持つウイルス蛋白であるBcRF1もBMRF1-coreの内側に局在していることが示された。このことからも後期遺伝子の転写はBMRF1-coreの内側で起こることが示唆された。後期遺伝子は構造蛋白をコードしているため、BMRF1-coreの内部に貯蔵されているエラーが少ないDNAから転写される必要があると考えている。これは昨年度得られた結果とも一致している。これらのことからBMRF1-coreは溶解感染において重要な役割を担っていると考えられ、EBV感染制御ひいては発癌制御に重要であると考えられる。(抄録なし)Epstein-Barrウイルス(EBV)は胃癌、上咽頭癌等と関連を持つヒトがんウイルスである。EBVは溶解感染の際に宿主細胞の核にreplication compartment(RC)を形成する。RCはウイルスゲノム複製・転写・粒子形成の場であり、ウイルス由来の複製蛋白群や宿主細胞のDNA損傷応答に関わる蛋白が集積することがわかっている。申請者はこれまでの研究によって、RC内部にウイルス複製蛋白質であるBMRF1で構成される構造(BMRF1-coreと名付けた)が形成されることを発見した。さらに、EBVウイルスゲノムの大部分はBMRF1-coreの外側で複製されるが、複製されたEBVウイルスゲノムはBMRF1-coreの内部に貯蔵されることから、BMRF1-coreはEBVの溶解感染において重要な役割を担っていることが考えられる。これを踏まえて、本年度は1)EBVの転写の場の同定、2)EBVの粒子形成の場の同定を行った。1)EBVゲノムは転写時期によって前初期遺伝子/初期遺伝子/後期遺伝子に分類され、それぞれ異なる役割を担っている。申請者は遺伝子の種類によって転写の場がBMRF1-coreの外側か内側で異なる可能性を考え、EBVゲノム転写の場の経時的変化を解析した。その結果、EBV初期遺伝子はBMRF1-coreの外側で転写されているのに対し、EBV後期遺伝子はBMRF1-coreの内側で転写されていることが示唆された。2)現在までにEBVのカプシド構成蛋白は6種類、パッケージング関連蛋白は7種類同定されているが、EBV粒子形成の詳しい機序は解明されていない。BMRF1-coreが複製されたEBVゲノムを貯蔵する役割を持っていることから、BMRF1-coreが粒子形成に関与する可能性を考え、粒子形成の場とBMRF1-coreの位置関係を解析した。その結果、カプシド形成はBMRF1-coreの外側で起こり、BMRF1-coreの外側で形成された未成熟のカプシドはBMRF1-coreの内側のDNAが貯蔵されている部位に運ばれ、ウイルスDNAがパッケージングされることが示唆された。本年度に実施した研究の結果によりEBVの溶解感染機構の一端を示すことができた。このことはEBV感染を制御することにつながり、EBVと関連が指摘されている癌の発がん性の制御にもつながる。

RNAポリメラーゼIIとBMRF1-coreの経時的局在の変化を共焦点顕微鏡と三次元再構築を組み合わせた手法により観察したところ、RNAポリメラーゼIIは溶解感染誘導後24時間後ではBMRF1-coreの外側に局在しているが、溶解感染誘導後48時間ではBMRF1-coreの内側に局在する割合が高くなることがわかった。これらのことから、EBVの早期遺伝子、後期遺伝子は転写の場が異なることが考えられた。さらにわれわれはこれを検証すべく、FISH法、共焦点顕微鏡と三次元再構築を組み合わせた手法を用いて確認を行った。その結果、早期遣伝子のmRNAはBMRF1-coreの外側に局在しているが、後期遺伝子のmRNAはBMRF1-coreの内側に局在することを明らかにした。また、蛍光染色法により、後期遺伝子の転写に重要な役割を持つウイルス蛋白であるBcRF1もBMRF1-coreの内側に局在していることが示された。このことからも後期遺伝子の転写はBMRF1-coreの内側で起こることが示唆された。後期遺伝子は構造蛋白をコードしているため、BMRF1-coreの内部に貯蔵されているエラーが少ないDNAから転写される必要があると考えている。これは昨年度得られた結果とも一致している。これらのことからBMRF1-coreは溶解感染において重要な役割を担っていると考えられ、EBV感染制御ひいては発癌制御に重要であると考えられる。本年度の研究計画は1)EBVの転写の場の同定、2)EBVの粒子形成の場の同定を行う予定であったが、そのほとんどは達成されている。特に1)についてはJournal of Virologyに学術論文として報告し、受理されている。また、2)についても近日中に学術雑誌に論文投稿を行う予定である。EBV粒子形成の場をより詳細に解析するために、タイムラプス法による生細胞を用いたバイオイメージングを検討する。さらに免疫電顕を用いて粒子形成の場の特定をする。また新規ウイルス粒子形成関連因子を同定する目的で、粒子形成の場にリクルートされるカプシド構成タンパク、パッケージング関連タンパク以外のウイルスタンパクおよび宿主因子を蛍光免疫染色で探索する。候補因子はBACシステムを用いた組み換えウイルスおよびsiRNAを用いて解析を行う。(抄録なし)
ビッグデータ環境下における最適生産計画・スケジューリング研究

半導体素子等の各種部品の生産工程は,実時間ベースで製造されており,各素子によって所定時間内での加工処理が要求される.この制約内で所定の処理が実行できなかった場合には不良品となり,生産効率に影響を及ぼす.一般に半導体素子の生産スケジューリング問題は混合整数計画モデル(MIP)として定式化され,数理計画ソフトウェアでは数分で最適スケジュールを得ることは難しい.特に,非線形なMIPモデルでは,従来のソフトウェアでは最適解を求めることは不可能である.本研究では,ハイブリッド型進化計算法に基づく最適スケジューリング法の開発を行い,数値実験によって提案手法の有効性を確認し,国際誌で論文を掲載した.本研究は,先端的進化算法(AEA)の応用研究として,実践的生産スケジューリング問題と不確実環境下のスケジューリング問題を解く進化算法の研究開発を目指すもので,平成27年度の研究実績の概要は次の通りである.1.最適化手法の開発I:多目的ハイブリッド型進化法として高速な分布推定アルゴリズム(EDA)や粒子群最適化(PSO)のハイブリッド化の開発,更に最適生産計画・スケジューリング問題に対する最良解の有効性向上や不確実環境下のスケジューリング問題への応用可能性を数値実験例で従来手法と比較し有効性を国際会議(ICMSEM2015)で報告した.2.先端的進化算法による実践的生産計画・スケジューリングの研究: IT関連製品の基幹デバイスである半導体デバイス,ハードディスクやパネルディスプレイの生産スケジューリング,更に半導体デバイス最終検査のスケジューリングの応用問題を,それぞれ先端的進化算法にファジィロジック機能や従来の最適化法等を融合した実践的ハイブリッド型進化算法の研究を国際会議(CAS2015)で報告した。また,不確実なスケジューリング問題の先端的多目的進化計法による研究では,生産・物流システムの製造・配送過程で発生する不確実的要因の確率的な処理時間を伴う組立てラインバランシング問題や多目的資源制約付きのプロジェクトスケジューリング問題等を取り扱う多目的進化算法MoEDAやハイブリッド戦略型多目的進化算法(HSS-MoEA)の提案を行った.1. IT関連製品の基幹素子,例えば半導体デバイス,ハードディスク(HDD)等の生産スケジューリング問題は,一般に生産完了時間や各種設備稼働時間をそれぞれ最小化する多目的数理計画モデルで定式化される.更には綿密で複雑な生産スケジュールリング環境ではリアルタイム稼働に伴う時間制約1分から3分,更に5分以内に最良なスケジュールを得る事が要求される.従って,高速なハイブリッド型進化算法を要求されるため,迅速に高精度のPareto最適解を効率的に求める多目的進化算法の開発を行っている.2.先端的進化算法に基づくHDDや半導体デバイスの生産スケジューリングに関する実践的生産計画・スケジューリングの事例研究の開発は,産業界の先端的研究テーマで,国内メーカでは産学共同の研究機会が非常に少ない状況である.HDDに関してはタイ・コンケン大学との共同研究であり,半導体デバイスは台湾・国立清華大学とTSMCとの共同研究である.それぞれが実践的生産計画・スケジューリングの研究テーマであり,新しい先端的進化算法にファジィロジック機能や従来の最適化法等を融合した実践的な進化計算法を継続して研究している.3.組立てラインバランシング問題や資源管理制約付きのプロジェクトスケジューリング問題のように,製造・配送工程で偶発的に発生する不確実的要因によって生産処理時間や配送時間は確率的な処理時間として取り扱われ,確率的なスケジューリング問題として定式化される.そこで,このような確率的なスケジューリング問題を解くために効率的な多目的進化算法の研究開発を行っている.本研究は,進化算法の開発と応用研究として,実践的な生産計画スケジューリングと不確実環境下のスケジューリング問題を開発する事で,平成28年度研究実績の概要は次の通りである.1.先端的進化算法の開発II:ハイブリッドサンプリング戦略(HSS)ベースの多目的進化算法(MoEA)に差分進化(DE)法を融合したHSS-MoEA-DEは昨年10月の国際会議で発表し,今年3月にハイブリッド型進化算法と多目的生産スケジューリングに関する総括の論文を国際誌に掲載した.2.生産計画・スケジューリング問題への応用研究II:半導体デバイス,HDDや液晶ディスプレイ等の生産や半導体素子最終検査等のスケジューリング問題では,それぞれ適合した進化算法にファジィロジック機能を融合した応用研究を国際会議で招待講演等を行った.生産・物流システムの製造・配送過程で発生する各種資源の不確実的要因を伴う不確定スケジューリング問題への応用研究では,それぞれの問題に適合したハイブリッド型進化算法の活用を提案した.3.物流配送・ルーチング問題への応用研究I:近年の環境保護,企業価値創出,競争力を高めるためのリサイクルとしてリーバスロジスティクス問題が注目されている.再使用,再生産,リサイクリングの3種類のネットワークモデルを統合したリバースロジスティクスの事例研究に進化算法を活用した論文を掲載した.1.半導体デバイス,ハードディスク(HDD)等の生産スケジューリング問題は,一般に多目的数理計画モデルで定式化され,綿密で複雑な実時間スケジュールリング環境では制御時間の制約が13分,素子に依っては5分以内に限定された最良な生産スケジュールが要求される.そこで,従来の多目的進化算法HSS-MoEAの進化過程を強力に推進させるために差分算法(DE)を融合したHSS-MoEA-DEを活用して,生産スケジューリング問題のベンチマークで従来の標準的な進化算法NSGA-II, SPEA2, HSS-MoEAとの比較実験を行い,良い結果を実証し国際会議で発表した.2.一般にフレキシブル

・ジョブショップ・スケジューリング問題(FJSP)は数々の生産スケジューリング問題の基本形になっている.例えば,HDDや液晶ディスプレイ等のデバイスのリエントラント型生産スケジューリングは,まさしくFJSPモデルの拡張版である。そこで,各種資源が不確実的要因を伴うFJSP問題への応用研究をその問題に適合したハイブリッド型進化算法(協調ベイジアン型)を提案・報告した.3.本研究で開発した先端的進化算法を,生産スケジューリング問題における代表的なモデル,例えば組立てラインバシグ(ALB),先進的スケジューリング問題(APS),資源制約付きプロジェクト・スケジューリング(RcPSP)への応用研究を継続して他の進化算法との比較実験を行い,国内外の学会で発表した.これまでに発表した発表した研究成果を国際誌掲載に向けで投稿準備中である.本研究に関しては,交付申請に記載した『研究の目的」に対する本年度までの進捗状況は,おおむね順調に進展している.半導体素子,液晶ディスプレイデバイス,ハードディスクデバイス等の各種半導体製品の生産工程は,実時間ベースで製造されており,各素子には所定の時間制約内での加工処理が要求される.この時間制約内で所定の処理が実行できなかった場合には不良品として取り扱われ,生産効率に大きく影響を及ぼす.一般に半導体素子の最適生産スケジューリング問題は大規模な混合整数計画モデル(MIP)として定式化され,従来の数理計画ソフトウェアでは数分間の計算時間内で最適なスケジュールを得ることは非常に難しい.特に,非線形なMIPモデルでは,従来のソフトウェアでは最適解を求めることは不可能である.本研究では,ハイブリッド型進化計算法に基づく最適生産計画・スケジューリング法の研究開発を行い,数値実験によって提案手法の有効性を国際会議で発表し,国際誌等で研究論文を掲載した.先端的進化算法の研究開発:ハイブリッドサンプリング戦略(HSS)ベースの多目的進化算法(MoEA-HSS)に差分進化(DE)を融合した多目的ハイブリッド進化算法(MoEA-HSS-DE)を開発した.更に,機械学習の概念を反映した進化算法の論文を国際誌に掲載した.生産計画・スケジューリング問題への研究:進化算法にファジィロジック機能を融合した応用研究を国際会議で基調講演を行った.生産・物流システムの製造・配送過程で発生する各種資源の不確実的要因を伴う不確定スケジューリング問題への研究では,それぞれの問題に適合したハイブリッド型進化算法の活用を発表した.物流配送・ルーチング問題への研究:近年の環境保護,企業価値創出,競争力を高めるためのリサイクルとしてのリバース・ロジスティクス問題を取り扱うために,再使用・再生産・リサイクルのモデルを統合したリバース・ロジスティクスの事例研究に進化算法を活用した研究を発表した.半導体素子等の各種部品の生産工程は,実時間ベースで製造されており,各素子によって所定時間内での加工処理が要求される.
着床期の胚・子宮内膜相互作用におけるコレステロール硫酸の機能解析

われわれは子宮内膜においてコレステロール硫酸(cholesterol sulfate ; CS)が着床期に一致して一過性に増加すること、かつCSの増加は着床周辺部に著明であることを見出したことを端緒として、CSの着床における機能解析を行ってきた。一方、最近CSは核内受容体(retinoic acid-related orphan receptor ; ROR)を介するリガンドとしての生理活性を有することが報告され、CSが何らかの遺伝子発現調節機能を有する可能性が示唆されている。そこで、本研究では子宮内膜およびトロホブラストに対するCSの作用を遺伝子発現調節機能を中心に検討した。その結果、1.子宮内膜細胞培養系にCSを添加するとその培養液中のプラスミン活性のみならず、MMP活性も抑制することが明らかとなった。これはCSがプラスミン活性の抑制を介してMMP活性を抑制することによりin vivoにおいてCSがプロテアーゼ活性調節に重要な役割を演じていることを示唆している。2.子宮内膜細胞においてCSはRORの標的遺伝子と考えられているRevErbの遺伝子発現を促進することが明らかとなった。また、CSはその受容体であるRORの遺伝子発現も促進することも明らかとなった。3.トロホブラストの細胞株であるJEGにおいて、CSはプロゲステロン産生を促進することが明らかとなった。その機序として、プロゲステロン産生に関与する酵素の発現へCSの作用を検討したが、明らかな促進作用を認めず、現在、コレステロール輸送タンパクに対する親和性などを検討中である。一方、最近CSは核内受容体(retinoicacid-related orphan receptor ; ROR)を介するリガンドとしての生理活性を有することが報告され、CSが何らかの遺伝子発現調節機能を有する可能性が示唆されている。現在そのプロモーター領域の解析を進めている。3.CSはCS自体の分解酵素であるステロイドスルファターゼ(STS)の発現を促進する可能性が示唆されており、現在確認実験中である。4.CSがRORのリガンドとして発現制御している可能性のある候補遺伝子としてhSulf1を見いだした。現在、子宮内膜においてhSulf1調節機序の解析中である。以上の結果については次年度内に論文発表の予定である。

2.子宮内膜細胞においてCSはRORの標的遺伝子と考えられているRevErbの遺伝子発現を促進することが明らかとなった。また、CSはその受容体であるRORの遺伝子発現も促進することも明らかとなった。3.トロホブラストの細胞株であるJEGにおいて、CSはプロゲステロン産生を促進することが明らかとなった。その機序として、プロゲステロン産生に関与する酵素の発現へCSの作用を検討したが、明らかな促進作用を認めず、現在、コレステロール輸送タンパクに対する親和性などを検討中である。
土壌生態系に及ぼす汚染物質の影響評価手法に関する基礎研究

重金属や酸性物質による土壌の汚染が進んでいるが、これらの汚染物質が土壌生態系へ及ぼす影響は明らかでない。本研究は、汚染物質の土壌生態系への影響を把握し、その影響評価手法を確立することを目的として行った。汚染物質として主に酸性物質を取り上げ、土壌の酸性化と土壌微生物相及び微生物活性の関係を、人工的な酸添加土壌、野外の酸性土壌で調べ次の結果を得た。(1)土壌に種々の量の硫酸を加えた後、土壌中の菌数を調べると、土壌pHが低くなるほど、細菌数、グラム陰性細菌数は、減少する傾向にあり、糸状菌数は逆に増加する傾向が見られた。菌相が大きく変化するのは、pHが約5.5のときであった。また、pH3.5までは炭素、窒素の無機化はほとんど影響を受けなかったが、硝酸化成はpH4以下の土壌ではみられなかった。(2)土壌に希硫酸を潅水した処理区と蒸留水を潅水した処理区を比較すると、希硫酸水を潅水した土壌では、放線菌数、グラム陰性細菌数が減少したが、糸状菌数は蒸留水潅水土壌で大差なかった。また、酵素活性、呼吸活性は変化しなかったが、硝酸化成量は、硫酸潅水土壌で低下した。(3)青森県大湊市の恐山で、硫気孔の周辺の草地および林地から採取した12地点の酸性土壌の微生物相等を調べた結果、微生物の中で土壌pHと相関が高かったのは放線菌数で相関係数は0.86であった。糸状菌数は、必ずしもpHの低い土壌で多くなるという傾向は見られなかった。酵素活性、呼吸活性も土壌pHとの関係はみられなかったが、硝酸化成量はpH4以下の土壌では少なかった。以上の結果から、慢性的な汚染の指標として、放線菌数、グラム陰性細菌数が適していると考えられた。汚染物質として、酸性物質を取り上げ、土壌の酸性化と土壌微生物相との関係を調べた。土壌は、砂質土と火山灰土を用い、それぞれの土壌に硫酸、あるいは水酸化カルシウムを添加し、pHが約47の範囲の8通りのpHの土壌を作成し、各土壌中の細菌数、グラム陰性細菌数、放射菌数、糸状菌数を調べた。また、各土壌に有機物として稲ワラを土壌の0.2%量添加した場合の菌数も同様に調べた。主な結果は、次の通りである。1.土壌pHが低くなるほど、細菌数、グラム陰性細菌数は、減少する傾向にあり、糸状菌数は逆に増加する傾向にあった。両土壌とも、pH約4の土壌の方がpH約7の土壌に比べて、細菌数、グラム陰性細菌数は約100分の1に減少し、糸状菌数は千倍以上に増加した。菌相が特に大きく変化するのは、pHが約5.5のときであった。これは、pHを調整した直後も約6ヶ月室温で培養した後も同じ結果であった。また、酸性土壌で増加した糸状菌は、土壌中に普通に生息するPenicillium属の菌が多かった。2.基質(稲ワラ)を添加した土壌では、無添加土壌に比べて全体的に各菌数は多い傾向にあったが、pHの影響は無添加土壌と同様で、pHが低くなるほど細菌数、グラム陰性細菌数が減少し、糸状菌数は増加した。この場合も、pH55.5で菌相が大きく変化した。以上のように、土壌の種類、基質の有無によらず、土壌pHと糸状菌数の間には、同じ様な関係がみられることから、糸状菌数が土壌の酸性化の指標になりうる可能性があると考えられた。

これまでに、酸や重金属を添加した土壌で糸状菌が優占することから、土壌中の糸状菌数が汚染土壌の指標になりうる可能性を報告してきたが、本年度は、野外の酸性土壌中の微生物相を調査し、糸状菌数が実際に増加しているかどうかを調べた。また、糸状菌が優占した土壌の物質代謝特性を明らかにするため、野外の酸性土壌および硫酸を添加して作成した人工的な酸性土壌での有機態炭素、窒素の分解活性を調べた。酸性土壌の採取地は青森県大湊市の恐山で、硫気孔の周辺の草地および林地から採取した12地点の土壌を用いた。これらの土壌のpH、微生物数(糸状菌数、細菌数、放線菌数など)、酵素活性(セルラーゼ、β-グルコシダーゼ)、25°Cで培養時のCO_2発生量、アンモニア化成量、硝酸化成量を調べた。また、つくば市内のマツ林から採取した土壌(pH約5)に硫酸を添加し、pH3.05.0の範囲の6通りのpHの土壌を作成し、微生物数、25°Cで培養時のCO_2発生量、アンモニア化成量、硝酸化成量を調べた。主な結果は次の通りである。(1)恐山で採取した12の土壌のpHは2.86.1で大半は4以下の酸性土壌であった。微生物の中で土壌pHと相関が高かったのは放線菌数で相関系数は0.86であった。糸状菌数は、必ずしもpHの低い土壌で多くなるという傾向は見られなかった。酵素活性、CO_2発生量、アンモニア化成量も土壌pHとの関係はみられなかった。硝酸化成量はpH4以下の土壌では少なかった。(2)人工的にpHを調整した土壌でも、pH3.5までは炭素、窒素の無機化はpHによってほとんど影響を受けなかった。一方、硝酸化成はpH4以下の土壌ではみられなかった。したがって、有機物の分解は酸の影響を受けにくいが、硝酸化成は酸に対して感受性が高いと考えられた。これまでに、酸や重金属を添加した土壌で糸状菌が優占することから、土壌中の糸状菌数が汚染土壌の指標になりうる可能性を報告してきた。しかし、野外の酸性土壌中の微生物相を調査すると、必ずしもpHの低い土壌ほど糸状菌数が多いという結果は得られなかった。この原因として、人工的に汚染物質を加える場合、土壌に多量の汚染物質を一度に加えたことが考えられた。そこで、汚染物質(酸)を土壌に少しずつ添加していったときの土壌微生物相、土壌活性の変化を調べ、汚染の指標となりうるような微生物、活性の抽出を試みた。つくば市内のマツ林から採取した土壌100g(乾土として)を内径5cmのガラスカラムに詰め、pH3の硫酸水あるいは蒸留水を上方から流した。3Lの硫酸を流した処理区、2Lの硫酸に続いてlLの蒸留水を流した処理区、3Lの蒸留水を流した処理区について、微生物数、25°Cで培養時のCO_2発生量、アンモニア化成量、硝酸化成量、酵素活性を調べた。(1)潅水前の土壌のpHは5.1であったが、潅水後は硫酸水3L潅水区が4.3、硫酸2L潅水区が4.5、蒸留水潅水区が5.6に変化した。硫酸水を潅水した土壌では、蒸留水を潅水した土壌に比べて、放線菌数が約半分に減少し、ダラム陰性紹菌数も約3分の1に減少していた。糸状菌数は、硫酸水潅水土壌と蒸留水潅水土壌で大差なかった。(2)酵素活性、CO_2発生量、アンモニア化成量は、硫酸水潅水土壌と蒸留水潅水土壌で差が見られなかった。硝酸化成量は、硫酸潅水土壌で少なかった。以上の結果から、慢性的な汚染の指標としては、糸状菌数よりも放線菌数、グラム陰性細菌数が適していると考えられた。