hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
理論と観測に基づく東北日本弧・プレート境界面の絶対強度の推定

日本列島域の絶対応力場の推定を目指して,間隙流体圧をパラメータとして地震のメカニズム解から絶対応力場をモデル化する手法を開発した(Terakawa & Hauksson, 2018).本研究では,地震のメカニズム解(データ)と地震を引き起こした応力場6成分の関係を理論的に考察し,最大剪断応力が地震時に断層に働く間隙流体圧に依存するを明らかにした.この考えと従来から地球物理学分野のインバージョン解析で用いられてきたベイズ的統計推論とABICの枠組みに基づき,対象地域の絶対応力場6成分を間隙流体圧パラメータによりモデル化することに成功した.間隙流体圧は,無次元化したパラメータとして扱う工夫をした.本手法により大地震発生直前の絶対応力場をモデル化し,これに地震による応力変化を重ね合わせると,大地震直後の絶対応力場が得られる.大地震前後の応力場6成分が直接得られるため,様々な物理量の地震前後の時間変化と間隙流体圧パラメータの関係を定量的に評価することができる.得られた関係式を観測結果(例えば,応力インバージョンで捕らえられた応力場の時間変化など)と比較することにより,対象地域の間隙流体圧パラメータを介して絶対応力場の推定を行う.とくに,本研究の重要な成果として,地震前後の弾性歪エネルギーの変化を直接調べることができるようになったことが挙げられる.地震によって解放された弾性歪エネルギーは,新しい破壊面を作るための破壊エネルギー,熱エネルギー,地震波の放射エネルギーとして消費される.このため,地震時には,少なくとも放射エネルギーよりも大きな弾性歪エネルギーが解放される必要がある.これを新しい拘束条件として,絶対応力を推定することが可能となった.本研究では,東北日本弧における沈み込み帯での応力蓄積モデルの構築と地震データによる応力インバージョン解析を組み合わせて,東北日本弧のプレート境界面の剪断強度と広域絶対応力場を推定する大問題に挑戦する.初年度は,プレート境界面形状は深さ方向のみに変化するよう2次元的に取扱い,斜めすべりのない純粋沈み込み運動による応力蓄積モデルを構築することを目指し,プレート境界周辺域に形成される絶対応力場の3次元数値計算のための準備を実施した.具体的には,構造は,厚さ60 kmの弾性体の下部に粘弾性体が広がる2層構造とし,プレート境界はCAMPスタンダードモデル(Hashimoto et al., 2004)の宮城県沖の海溝軸に直行する断面の形状を参考に設定した.また,初年度は,粘性率は0として問題を単純化した.沈み込み帯での応力蓄積過程を評価するためには,プレート境界面での任意のすべり分布がプレート境界面上に引き起こす応力場を計算する必要がある.このため,H26年度は,プレート境界面上の任意のすべり分布を表現するための基底すべり分布関数(104個)を設定し,各基底すべり分布が引き起こす基底応力場分布を計算した.この計算をプレート境界面形状が複雑な沈み込み帯で行うには,高精度に応力場を計算する必要があり,この点で形状が単純な横ずれ型の場合とは比べ物にならない困難さを伴う.現在は,計算精度が十分かどうか検討中である.本研究では,東北日本弧における沈み込み帯での応力蓄積モデルの構築と地震データによる応力インバージョン解析を組み合わせて,東北日本弧のプレート境界面の剪断強度と広域絶対応力場を推定する大問題に挑戦する.当初は,2011年東北地方太平洋沖地震の震源域を横切る断面をモデル領域とし,単純な2次元問題としてプレート境界域での応力蓄積モデルを開発することから始める計画であった.しかし,現実的なプレート境界形状を用いると,曲率が一様でないためか,応力場を精度よく計算することが難しいという問題が発生した.このため,H27年度は,2014年9月の御嶽山噴火前後の山頂直下の局所的な応力場(以下、局所応力場)の変化に基づき,本来の目的である理論と観測を組み合わせて地殻の絶対応力場を推定することを試みることにした.火山直下の局所応力場は、一般に,プレート運動によって形成される広域応力場と火山活動によって形成される応力場との重ね合わせで表現できる.プレート運動による応力蓄積はゆっくりと進行するため,数週間数年という中短期的時間スケールでは広域応力場の時間変化は無視できるほど小さい.もし,中短期的時間スケールで局所応力場の変化が捉えられれば,それは火山活動による応力変動そのものである.この考えに基づき,御嶽山直下で発生する火山性地震のメカニズム解と御嶽山周辺域の広域応力場の関係を分析し,局所応力場の広域応力場からのずれを定量的に測ることを試みた.局所応力場のずれは,観測された地震のすべり方向と,広域応力場から期待される理論的なすべり方向の角度差(ミスフィット角)を用いて評価した.この結果、2014年噴火の直前約2週間に局所応力場の有意なずれが検出され、火山活動の活発化によって引き起こされた顕著な応力変化があったことがわかった.本課題では,東北日本弧の沈み込み帯をターゲットとし,地殻の絶対応力場やプレート境界強度を推定することを当初の目的としていた.しかし,研究を進める中で困難が生じたため,地殻の絶対応力場と断層強度を推定するという本来の目的を保ちつつ,対象とする領域を2014年に噴火した御嶽火山周辺域に移すことを試みた.この結果,観測された地震データの分析から,火山活動の活発化に伴い局所応力場が時間変化する様子を実際に捉えることに成功した.

今後,具体的に応力場のパターンがどのように時間変化したかを示すとともに,火山活動が引き起こす応力変動場をモデル化することで,地殻応力場を知ることができる可能性があることがわかった.本研究では,東北日本弧における沈み込み帯での応力蓄積モデルの構築と地震データによる応力インバージョン解析を組み合わせて,東北日本弧のプレート境界面の剪断強度と広域絶対応力場を推定する大問題に挑戦している.H27年度までに,現実的なプレート境界形状を用いると,曲率が一様でないためか,応力場を精度よく計算することが難しいということがわかった.このため,H28年度は,実際のプレート境界形状を円弧で近似し,プレート境界面を一様に滑らせてプレート境界面状の応力変化を計算することを試みた.円弧を用いることで,より安定して応力場を計算することが可能であることを確認したが,ソースと計算点の距離が50m程度と非常に近い場合の計算は依然として不安定であり,更なる工夫が必要である.一方,地震データの応力インバージョン解析により,東北地方太平洋沖地震前後のテクトニック応力場の変化を捉える研究に着手した.本課題では,2011年4月以降のF-netカタログの地震データをCMTデータインバージョン法に適用し,東北沖地震前後の応力場の変化を定量的に評価することを目指している.H28年度は,大地震前後の応力場の変化をテンソル量として定量的に評価するために,CMTデータインバージョン法の推定誤差評価方法を検討した.この手法では,応力の各成分をスプライン関数の重ね合わせで表現し,その展開係数をモデルパラメータとし,モデルパラメータの最適解と分散ー共分散行列を推定する.この特徴を生かして,解析で得られたモデルパラメータの最適解と分散ー共分散行列に従う多変量の正規乱数を用いて,応力場のテンソル量としての誤差をテンソルの内積を用いて評価する手法を確立した(Terakawa, under review).実際に,御嶽山周辺域を対象領域に,上記の方法が推定誤差の評価法として適切であることを確認した.本研究では,沈み込み型プレート境界面でのすべりがプレート境界面上に形成する応力場を計算する必要がある.ソース(すべり)に近い場所での応力場を計算するためには,高精度な数値計算が要求され,ソースと計算点の距離が近いほど計算時間も必要となる.H28年度には,問題をより単純化し,また計算を効率的に行う方法も試みた.一定の成果はあったものの,いまだ満足のいく計算結果が得られていない状況である.一方,応力インバージョンによる応力場の推定に関しては成果が上がり,目標達成に向けて目処が立った.日本列島域の絶対応力場の推定を目指して,間隙流体圧をパラメータとして地震のメカニズム解から絶対応力場をモデル化する手法を開発した(Terakawa & Hauksson, 2018).本研究では,地震のメカニズム解(データ)と地震を引き起こした応力場6成分の関係を理論的に考察し,最大剪断応力が地震時に断層に働く間隙流体圧に依存するを明らかにした.この考えと従来から地球物理学分野のインバージョン解析で用いられてきたベイズ的統計推論とABICの枠組みに基づき,対象地域の絶対応力場6成分を間隙流体圧パラメータによりモデル化することに成功した.間隙流体圧は,無次元化したパラメータとして扱う工夫をした.本手法により大地震発生直前の絶対応力場をモデル化し,これに地震による応力変化を重ね合わせると,大地震直後の絶対応力場が得られる.
岩石破壊時に発生する電位差を用いたクリープ破壊の予測

本研究では,大谷石を用いた一軸圧縮クリープ試験および一軸圧縮繰り返し載荷試験を行い,軸ひずみおよび変形,破壊時におけるAEおよび電位差の計測を行った.AEの計測においては,載荷中の供試体内部における微小亀裂の発生時期を知ることができた.また,亀裂の発生と電位差の発生の関連性について明確になった点がある.(1)加速クリープ段階に入ると,電位差は急激な変化を見せる(2)AEの発生状況より,供試体内部に微小亀裂が発生したと推測できる時点においては,電位差の顕著な変動が見られる(3)繰り返し載荷試験においては,載荷時の変形速度が上昇傾向に転じる時点から,発生電位差は増加に転じる傾向が見られる(4)電位差の発生傾向としては,1サイクル目から徐々に減少していき,ある点から増加に転じた後破壊に至っている.本研究では,強度の異なる供試体を,一軸圧縮クリープ試験,一軸圧縮繰り返し試験,共に2種類用いて試験を行っているが,供試体の成分や強度の違いは発生する電位やAEの大きさに違いがあるものの,載荷,変形,破壊時に発生するという点で,ほぼ同じ傾向が得られている.これらの結果より、AE計測に変わりうる岩石の破壊予測手法の一つとして、電位差計測手法が有効であることが明らかになった。本研究の目標は、地震予知の分野で注目されている岩石の破壊時に発生する電位差をクリープ破壊の予測に適用することである。岩石のAE試験においてクリープ変形過程においてもAEが発生し微小な破壊が進展していることが確認されており、したがって同時に電位差が生じているものと予想される。この電位差を計測することによって、クリープ破壊の予測精を向上させ、さらには、設計時に重要となる安定応力レベルの推定を行おうとするものである。本年度は次の2つの準備的な研究を並行して進めてきた。まず、大谷石の一軸圧縮試験時における、AEおよび電位差の発生状況を実験的に調べた。特にひずみ速度依存性や大谷石の含水状態による違いに着目して実験を行った。この際に、供試体の体積変化がAEの発生状況と密接な関係があることから、高精度変位計(周方向伸び計)を用いて、周方向の変位を計測し体積変化も捉えた。また、大谷石だけでなく、花崗岩、モルタル、砂などの材料における一軸下の電位発生挙動についても調べた。その結果、破壊前に大きな変形が生じる際に顕著な電位発生が見られることが分かった。さらに、砂の実験においては、砂粒子の相対変位が生じる際に電位発生が観察された。一軸試験と平行して、大谷石の一軸クリープ試験を行った。クリープ試験は、恒温室内に設置されたレバー式クリープ試験機を用いる。一軸試験と同様にAEおよび電位差の発生状況を計測した。設定するクリープ荷重は変形が収束するレベルから数時間で破壊するレベルを想定して実験を行っているが、これに関しては、実施数がまだ少ないことから、今後さらに実験を行う必要がある。本研究の目的は、山はね現象のような突然起こる破壊を予測することにある。電位の一つの特徴は変位計測より明確に破壊現象を把握することができると思われ、山はね予測などに大変重要な計測手法になりうると位置付けることができる。本研究では、結晶から岩石までの様々な岩質材料を対象として、変形過程における電位差の変化に関する実験を行った。その結果、岩質材料の破壊とすべりによっても電位差の発生が見られることが明らかになった。さらには、圧電鉱物を含まない岩石においても電位差の発生を観測した。破壊との関係を明確にする為に、AEの計測も行い、電位差のパルス的な増加(SES)が岩石の破壊や不連続面の進展と密接な関係にあることを確認した。実験結果から明らかになった知見を以下に示す。・実験結果から、岩質材料の変形や破壊およびすべり変形時に電位差が発生することが明確になった。また、圧電鉱物を含まない岩石においても電位差の発生が観測された。・発生する電位差の大きさは、鉱物の圧電効果特性、および変形やすべりによって生じる運動量の大きさに依存する。・最大の電気信号は、一軸圧縮強度の75-85%の応力レベルで観測された。

このレベルは大まかに言って岩質材料の進行性破壊が始まるレベルと考えられ、このことから、電位発生挙動と進行性破壊との関連が予想される。・クリープ破壊前にAEの発生が観測されているが、その時点かそれ以前に電位差の変化が現れることが明らかになった。このことより、電位差計測がAEに代わる破壊予測手法になりうるということが証明されたと考える。本研究の目的は、岩盤の破壊現象、なかでも特にクリープ破壊の時期や規模の予測を行うことにある。今までは、このような破壊の予測にはアコースティック・エミッション法(AE法)が用いられることが多い。しかしながら、多額の費用がかかることや、センサーの設置場所の選定など問題も多く抱えているのが現状である。そこで、本研究では、岩石が破壊する際に電位差が生じることに着目し、電位葦を計測することでAEに変わる破壊予測ができないか検討してきた。電位差の研究は、BAN法に代表される地震予知の分野で研究されてきた。電位が生じるメカニズムに関しては、未だ、明確な理論はないが、圧電鉱物説などのいくつかの説が提案されている。本研究でも、様々な岩石を用いて電位差の計測を行い、少なくとも圧電鉱物が存在すれば、明確に破壊時に電位差が発生することを確認できた。さらに、多くのクリープ試験を行う中で、クリープ過程中における電位の大きさの変化に一定のパターンが存在することを見つけた。さらに、クリープ試験中に微小亀裂の進展が生じても、変位には変化が現れないが、AEおよび電位差には大きな変化が生じ、容易に亀裂の進展が認識できることが確認できた。また、破壊の前兆としての挙動の変化は、電位差の方がやや早い傾向があるが、電位の乱れが多い場合には、前兆との識別が問題になることがある。今後、現場への適用を考えた場合、自然界に存在する迷走電流などとの識別やより正確に微弱な電位を計測できる電極の開発などが必要となってくるものと思われる。本研究では,大谷石を用いた一軸圧縮クリープ試験および一軸圧縮繰り返し載荷試験を行い,軸ひずみおよび変形,破壊時におけるAEおよび電位差の計測を行った.AEの計測においては,載荷中の供試体内部における微小亀裂の発生時期を知ることができた.また,亀裂の発生と電位差の発生の関連性について明確になった点がある.(1)加速クリープ段階に入ると,電位差は急激な変化を見せる(2)AEの発生状況より,供試体内部に微小亀裂が発生したと推測できる時点においては,電位差の顕著な変動が見られる(3)繰り返し載荷試験においては,載荷時の変形速度が上昇傾向に転じる時点から,発生電位差は増加に転じる傾向が見られる(4)電位差の発生傾向としては,1サイクル目から徐々に減少していき,ある点から増加に転じた後破壊に至っている.本研究では,強度の異なる供試体を,一軸圧縮クリープ試験,一軸圧縮繰り返し試験,共に2種類用いて試験を行っているが,供試体の成分や強度の違いは発生する電位やAEの大きさに違いがあるものの,載荷,変形,破壊時に発生するという点で,ほぼ同じ傾向が得られている.これらの結果より、AE計測に変わりうる岩石の破壊予測手法の一つとして、電位差計測手法が有効であることが明らかになった。
液胞が有孔虫の貧酸素適応に果たす役割：立体構造解析と同位体ラベル実験

有孔虫の生息環境、特に呼吸に用いる酸素、硝酸塩の濃度と、貧酸素環境で細胞内に硝酸塩をためこむための液胞などの細胞小器官との関わりを明らかにするため、今年度は、アリューシャン列島沖ベーリング海底谷の深海底およびスウェーデンのフィヨルドで採取した有孔虫種についてマイクロフォーカスX線CT解析を行った。採取した表層堆積物の一部をグルタールアルデヒドで固定し、拾い出した有孔虫個体に導電染色を施し、樹脂包埋した後にX線の減衰が均質になるよう樹脂のトリミングを行い、高知大学の所有するX線CTで細胞質の立体構造を観察した。フィヨルド内で採取されたGlobobulimina属の2種は、同属である相模湾のGlobobuliminaaffinisとほぼ同様の細胞構造を見せ、細胞構造が、属レベルでは似通っていることを示唆した。一方、フィヨルドの2種では、石灰質殻の周りに薄く堆積物で覆ったシストを特徴的に保持していた。これらの個体について、樹脂包埋個体から超薄切片を作成して透過型電子顕微鏡で観察した結果、シストのすぐ内側に、2-3層になった泡状の細胞質が存在していた。石灰質殻の周りにこれらの泡状細胞質を展開し、薄く堆積物で覆うことで、環境とのバッファーなどに利用している可能性がある。また、細胞内に硝酸塩をため込まず、硝酸塩呼吸も行っていないChilostomella ovoideaについて、細胞内に特徴的にみられる円弧状の構造の立体構造を解明するために、樹脂包埋した個体の連続切片作成と観察、トレース、立体構造再構築を行った。予察的な解析の結果、この構造は瓦状にたわんだ板状の構造をしていること、初室側、また細胞の縁辺部では、構造がさらに収縮し葉巻状に丸まった状態に変化することがわかった。この構造沿いに細胞質を展開していることとあわせ、現在その機能などを考察している。サンプリング、環境計測、室内飼育実験、マイクロフォーカスX線CTによる観察、TEM観察など、研究目的達成のために必要な研究項目を順調にこなすとともに、種によって異なるさまざまな細胞構造の様子を見出している。また、同位体培養実験の結果についても、研究協力者と共に論文執筆のための準備を進めている。フィヨルドのGlobobulimina属の一部に見られた、石灰質殻外の泡状構造について、これらの個体の硝酸塩濃度の分析や、これらの個体の出現と堆積物中の環境との関連を調べ、その機能を推定する。また、Chilostomellaで見られた板状、葉巻状の構造についてその構成成分を調べるとともに、細胞質との関連を詳細に観察し、その機能を推定する。これら、種ごとに大きく異なる有孔虫の細胞立体構造についてその普遍性、特殊性をまとめ上げ、有孔虫の貧酸素適応におけるフレキシブルな細胞立体構造の変容を明らかにする。有孔虫の生息環境、特に呼吸に用いる酸素、硝酸塩の濃度と、貧酸素環境で細胞内に硝酸塩をためこむための液胞などの細胞小器官との関わりを明らかにするため、三浦半島の沿岸域および相模湾深海域から底生有孔虫を採取するとともに、堆積物の生息環境の環境計測を行った。有孔虫個体はグルタールアルデヒドで固定した後に導電染色し、樹脂包埋して、高知大学の所有するマイクロフォーカスX線CTで細胞質の立体構造を観察した。9種類43個体について観察した結果、特に低酸素環境に生息する有孔虫1種の細胞質において、外部環境とつながる巨大な空隙と、その周囲に特徴的に配置されている細胞小器官を見出した。この巨大な空隙は、3次元観察により外界とのつながりが明確に示され、さらにその巨大な空隙の周囲を透過型電子顕微鏡観察した結果、ペルオキシソームとミトコンドリアの凝集体が取り囲んでいることがわかり、嫌気環境下で周囲の海水中の溶存化学物質を用いて何らかの代謝を行っていることが示唆される。また、別の貧酸素環境生息種では、まったく形状の異なる、網状と推察される細胞質が観察され、現在、連続切片観察による詳細な3次元構造構築を行っている。また、相模湾深海底で採取した有孔虫種1種について、酸素濃度、硝酸塩濃度を変化させた室内培養実験を行った。培養期間中の細胞内硝酸塩濃度の測定、および培養実験開始前の個体、培養後の個体の細胞微細構造観察などを行っている。

これらの個体について、樹脂包埋個体から超薄切片を作成して透過型電子顕微鏡で観察した結果、シストのすぐ内側に、2-3層になった泡状の細胞質が存在していた。石灰質殻の周りにこれらの泡状細胞質を展開し、薄く堆積物で覆うことで、環境とのバッファーなどに利用している可能性がある。また、細胞内に硝酸塩をため込まず、硝酸塩呼吸も行っていないChilostomella ovoideaについて、細胞内に特徴的にみられる円弧状の構造の立体構造を解明するために、樹脂包埋した個体の連続切片作成と観察、トレース、立体構造再構築を行った。予察的な解析の結果、この構造は瓦状にたわんだ板状の構造をしていること、初室側、また細胞の縁辺部では、構造がさらに収縮し葉巻状に丸まった状態に変化することがわかった。この構造沿いに細胞質を展開していることとあわせ、現在その機能などを考察している。サンプリング、環境計測、室内飼育実験、マイクロフォーカスX線CTによる観察、TEM観察など、研究目的達成のために必要な研究項目を順調にこなすとともに、種によって異なるさまざまな細胞構造の様子を見出している。また、同位体培養実験の結果についても、研究協力者と共に論文執筆のための準備を進めている。3次元構造観察については、堆積物中の異なる環境から採取した、同一の有孔虫種の細胞立体構造、微細構造を比較検討し、生息環境と細胞構造の関連を推察する。それに加え、酸素濃度、硝酸塩濃度をコントロールして行った同位体培養実験の個体についても、細胞内の同位体ラベルの局在や細胞内微細構造の変化の関連を明らかにし、環境に応じて変化する細胞構造と、その機能について解明する。フィヨルドのGlobobulimina属の一部に見られた、石灰質殻外の泡状構造について、これらの個体の硝酸塩濃度の分析や、これらの個体の出現と堆積物中の環境との関連を調べ、その機能を推定する。また、Chilostomellaで見られた板状、葉巻状の構造についてその構成成分を調べるとともに、細胞質との関連を詳細に観察し、その機能を推定する。これら、種ごとに大きく異なる有孔虫の細胞立体構造についてその普遍性、特殊性をまとめ上げ、有孔虫の貧酸素適応におけるフレキシブルな細胞立体構造の変容を明らかにする。室内での培養実験を複数回行う予定であったが、細胞立体構造解析や細胞内微細構造観察、解析で興味深い観察結果が複数得られ、当初想定以上に時間を割いたため、培養実験が1回の実施となり、未使用額が生じた。30年度の解析および実験の進み具合により、成果発表費用などに使用予定である。物品費として、X線CTで得られる大量の画像データの保存用に高容量HDDなどを複数購入する予定であったが、撮影画像データのトリミング、圧縮などを効果的に行う手法を習得したことで、比較的安価な製品1台での購入に抑えた。最終年度に得られた成果論文の投稿費用、オープンアクセス費などに充てる。
RFLP(制限酵素DNA断片長多型)を利用したイネの連鎖分析

本研究課題は実施初年度から農林水産省生物資源研究所と北陸農業試験場のRFLP研究グル-プと共同研究を行った。初年度は、インド型品種Kadalathと日本型標識遺伝子系統FL134との日印交雑F_2約140個体を用い、RFLP連鎖分析を行った結果、数個の形態形質遺伝子とアイソザイム遺伝子を含む、約250個のRFLPマ-カ-からなるRFLP連鎖地図を作成した(矢野ら1989,Kishimoto et al.1989).このRFLP連鎖地図は座乗染色体既知の標識遺伝子を指標に、6連鎖群(染色体4,5,6,8,9,11)については、所属染色体を明らかにできたが他の連鎖群については不明であった。そこで本年度は、RFLP連鎖群の染色体決定をTrisomicsを用いて行った。また、RFLP連鎖地図と一般連鎖地図の対応の試みとして、白葉枯病抵抗性遺伝子Xa-1,Xa-2をRFLP連鎖地図に位置づけた。Trisomics利用によるRFLP連鎖群の染色体決定には2手法を用いた。まず、日印交雑から得られた過剰染色体の異なる9型のTrisomicF_1の遺伝子量効果を利用し、RFLP連鎖群と染色体との対応を調べた。その結果、染色体1,7,10,12に対応するRFLP連鎖群を見いだすことができ、染色体3,4,6,9については初年度の結果を確認できた。次に,過剰染色体1,2,7,10をもつ日本型Trisomicsにインド型品種を交配して得られたF_2において、RFLPマ-カ-の分離をみた。その結果、染色体2に対応するRFLP連鎖群がみつかった。以上、イネの12の染色体のうち9染色体(染色体、1,2,3,4,6,7,9,10,12)については所属RFLP連鎖群を発見、確認し、初年度の結果を合わせるとすべての染色体に対応するRFLP連鎖群を決定できた。染色体11に座乗するイネ白葉枯病抵抗性遺伝子Xa-1とXa-2とRFLPマ-カ-との連鎖分析を行い、lg-Ph-Xa-1-Xa-2-120-102の配列を推定した。また、一般連鎖地図とRFLP連鎖地図の比較検討を行った。1.DNA抽出方法の検討本研究では、主として形態形質から同定された標識遺伝子とRFLPによって識別される分子マーカーとの連鎖関係を雑種第2代(F_2)において調査するため、より多くのF_2組み合わせを扱うことが望ましく、それには多数の個体からより簡便にDNAを抽出できなければならない。本年度はその観点から、イネ葉からのDNA抽出方法の検討と効率化をはかった。2.3の方法を検討したところ、Cetyl Triethylammonium Bromide(CTAB)による抽出方法が経済的で簡便であると判断し、若干の変更を加えた。この方法によると、葉の粉砕物1gから50μg以上のDNAが例外なくとれ、サザンブロット1回分に用いるDNAが2μgであるので、この収量は50回分に相当し、十分な回収率と考えられる。

また、抽出したDNAは、純度の点においても、OD_<260>/OD_<280>比が2.0ぐらいを示し、制限酵素による切断も割と容易であったため、問題ないと考えられた。さらに、多数のサンプルを同法にて処理するための効率化をはかり、当研究室の現有設備で、1人で2日間に32サンプルの抽出が可能となった。このことから、F_2分析に供する個体数を約150個体とすると、10日間でF_2l組み合わせのDNA抽出が完了できるようになった。2.RFLPの検出現在プローブの準備とサザン法のシステムづくりを行っており、RFLPの検出は3月以後になる。3.材料の育成標識遺伝子系統(Japonica)にIR24(Indica)を交配し、現在F_1植物を育成している。F_2種子は5月に採種、そして播種の予定である。本研究課題は実施初年度から農林水産省生物資源研究所と北陸農業試験場のRFLP研究グル-プと共同研究を行った。初年度は、インド型品種Kasalathと日本型標識遺伝子系統FL134との日印交雑F_2約140個体を用い、RFLP連鎖分析を行った結果、数個の形態形質遺伝子とアイソザイム遺伝子を含む、約250個のRFLPマ-カ-からなるRFLP連鎖地図を作成した(矢野ら1989、Kishimoto et al.1989)。このRFLP連鎖地図は座乗染色体既知の標識遺伝子を指標に、6連鎖群(染色体4、5、6、8、9、11)については、所属染色体を明らかにできたが他の連鎖群については不明であった。そこで本年度は、RFLP連鎖群の染色体決定をTrisomicsを用いて行った。また、RFLP連鎖地図と一般連鎖地図の対応の試みとして、白葉枯病抵抗性遺伝子Xa-1、Xa-2をRFLP連鎖地図に位置づけた。Trisomics利用によるRFLP連鎖群の染色体決定には2手法を用いた。まず、日印交雑から得られた過剰染色体の異なる9型のTrisomicsF_1の遺伝子量効果を利用し、RFLP連鎖群と染色体との対応を調べた。その結果、染色体1、7、10、12に対応するRFLP連鎖群を見いだすことができ、染色体3、4、6、9については初年度の結果を確認できた。次に、過剰染色体1、2、7、10をもつ日本型Trisomicsにインド型品種を交配して得られたF_2において、RFLPマ-カ-の分離をみた。その結果、染色体2に対応するRFLP連鎖群がみつかった。以上、イネの12の染色体のうち9染色体(染色体1、2、3、4、6、7、9、10、12)については所属RFLP連鎖群を発見、確認し、初年度の結果を合わせるとすべての染色体に対応するRFLP連鎖群を決定できた。染色体11に座乗するイネ白葉枯病抵抗性遺伝子Xa-1とXa-2とRFLPマ-カ-との連鎖分析を行い、lgーPhーXa-1ーXa-2ー120ー102の配列を推定した。また、一般連鎖地図とRFLP連鎖地図の比較検討を行った。
機能性無機結晶の電子密度分布とそのダイナミクス

放射光を利用した精密電子密度分布解析法をさらに発展させ、分子動力学シミュレーションを相補的に組み合わせることにより、LiMn_2O_4、Gd_3RuO_7、Tb_3RuO_7、Dy_3RuO_7などの機能性をもつ種々の無機結晶の構造ダイナミクスと物性との相関を明らかにした。中でもリチウムイオン電池の正極材料に応用されるLiMn_2O_4については、Mn_4O_4立方体クラスター中におけるMnの電荷揺動とこれに伴う結合長揺動を実験的に見出し、このポーラロンがLi拡散に重要な役割を果たしていることを初めて見出すなど大きな研究成果を上げた。本研究の目的は、放射光を利用した精密電子密度分布解析法をさらに発展させ、分子動力学シミュレーションを相補的に組み合わせることにより、機能性をもつ種々の無機結晶の構造ダイナミクスと物性との相関を明らかにすることである。この目的を達成するために、新規に購入したCCD高精度回折計を用いて評価試験、および性能向上のための改良を行った。この評価に際し、球状に整形したSiやコランダム(Al_2O_3)単結晶標準試料などを作成した。その結果、データ精度、形状を考慮した吸収補正ソフトウエアの精度などにおいて、同回折計は従来の実験室光源をもちいた四軸型回折計で測定されるデータにほぼ匹敵する性能をもつことを明らかにした。実験室系光源の新装置のテストと平行して、放射光単結晶X線回折実験を高エネルギー加速器研究機構の物質構造科学研究所ビームライン14Aに設置された水平型四軸回折計を用いた電子密度分布解析を行った。また、リチウムイオン伝導性を有するLiMn_2O_4およびAl_2O_3コランダム単結晶については分子動力学計算シミュレーションを行い、X線で得られた実験結果と比較した。その結果、前者については構造の乱れやLiイオンの拡散路について重要な知見を得、また後者についてはAl_2O_3の高温構造変化に関する知見を得た。さらに、希土類ルテニウム複合酸化物単結晶の合成、構造決定、電子密度分布解析を行い、Gd_3RuO_7、Tb_3RuO_7、Dy_3RuO_7等の擬二次元導電体機能性物質の構造物性を調べた。これらの研究成果は、日本セラミックス協会秋季シンポジウムの招待講演や依頼講演、アジア結晶学連合会議などの国際会議におけるポスター発表などを通して公表した。また、Tb_3RuO_7の構造の乱れに関する論文を作成し、現在Acta Crystallographica Section Cに投稿中である。そのほか、いくつかの論文の投稿を計画中である。本研究の目的は,放射光を利用した精密電子密度分布解析法をさらに発展させ,分子動力学シミュレーションを相補的に組み合わせることにより,機能性をもつ種々の無機結晶の構造ダイナミクスと物性との相関を明らかにすることである。この目的を達成するために,新規に購入したCCD高精度回折計に試料加熱装置をとりつけ,種々の機能性無機化合物の高温電子密度分布解析を行った。また,実験室系光源を用いた実験と平行して,放射光単結晶X線回折実験を高エネルギー加速器研究機構の物質構造科学研究所ビームライン14Aに設置された水平型四軸回折計を用いた電子密度分布解析を行った。希土類ルテニウム複合酸化物単結晶の高温相転移に伴う構造変化の決定,電子密度分布解析を行い,Gd_3RuO_7,Tb_3RuO_7,Dy_3RuO_7等の擬二次元導電体機能性物質の構造物性を調べた。また,Ca-Nd-Ru-0系およびSr-Nd-Ru-0系に新規化合物を見出した。特に前者はキラルな空間群に属すことを見出した。昨年度から行っているリチウムイオン伝導性を有するLiMn_20_4およびAl_20_3コランダム単結晶については分子動力学計算シミュレーションも進展し,オーストラリアなど海外におけるいくつかの招待講演を含め,多くの国際会議で成果報告をした。また,今年度は研究成果を6報の論文にまとめた。現在も,いくつかの論文の投稿を計画中であり,最終年度である次年度に向けて順調な進捗状況にある。この目的を達成するために、試料加熱装置付CCD高精度回折計および放射光単結晶X線回折計(高エネルギー加速器研究機構の物質構造科学研究所ビームライン14A)をもちいて種々の機能性無機結晶の電子密度分布解析を行った。また、いくつかの結晶については分子動力学計算シミュレーションを行い、X線で得られた実験結果と比較した。

その結果、リチウムマンガンスピネル結晶については構造の乱れやLiイオンの拡散路について重要な知見を得、またコランダム結晶(Al_2O_3)についてはその熱膨張機構等に関する知見を得た。さらに、希土類ルテニウム複合酸化物単結晶の合成、構造決定、電子密度分布解析を行い、Gd_3RuO_7、Tb_3RuO_7、Dy_3RuO_7等の擬二次元導電体機能性物質の構造物性を調べ,その高温相転移に伴う電子密度分布の変化を明らかにした。そのほか多くの機能性無機化合物を新たに見出し,その相転移や構造物性の解明にあたった。これらの研究成果は、国際結晶学連合会議をはじめとする国際会議及び各種国内会議において口頭およびポスター発表した。またプレナリー招聘講演(マレーシア国際化学会議)などを通して研究成果を社会に公表た。リチウムマンガンスピネルに関しては日本セラミックス協会学術論文誌に招待総合論文を執筆した。研究成果はまだ続々と出ており,これらに関しては論文の投稿を順次計画中である。また,3年間にわたる本研究課題を本最終年度に総括した。その研究成果は当初の目標を十分に達成したと考える。
ナノ粒子混入による環境負荷の小さなガス絶縁媒体の高耐力化と新機能創出

本研究の目的は、地球環境に優しく高い信頼性を有するガス絶縁開閉機器を実現するためにナノ粒子絶縁ガスを提案し、その絶縁特性を検討できるようにすることである。そのため、時間空間分解分光ができる部分放電現象観測用電気・光学同期測定システムを構築し、ナノ粒子を混入するべ一ス絶縁媒体ガスおよびナノ粒子を混入したガス絶縁媒体それぞれの基礎絶縁特性を検討した。特に、ナノ粒子混入効果を分光学的に検討できるように、発光種固有のスペクトル観測のための光学フィルタの選択、および取得発光画像のノイズ除去・特徴抽出手法を検討し、放電形態の変化を分光学的特徴により示すことができた。本研究の目的は、ナノ粒子を混入することで、(1)環境負荷の小さい、即ち温暖化係数GWPがほぼゼロである絶縁媒体ガスの絶縁耐力を向上させ、既存のSF6ガス絶縁機器と同等のサイズ・使用圧力で機器を絶縁できるSF6代替ガスを実現し、現在幅広く使用されているガス絶縁機器の脱SF6ガス化による温暖化防止へ貢献すること、および(2)新たな機能を発現・付加すること、等により地球環境に優しく高い信頼性を有するガス絶縁電力機器を実現することである。本年度は、初年度ということで、まずはナノ粒子混入時の絶縁特性(特に放電発生から絶縁破壊に至るまでの部分放電現象)を詳細に調査、評価する実験装置を構築した。この装置は、筆者らが既に構築していた部分放電現象観測用電気・光学同期測定システムに本年度の購入備品であるフレーミングICCDカメラ(放電紫外光観測用のUVレンズを含む)を導入することで主に構成されている。同装置は、部分放電現象の時間および空間的な分光測定が可能となり、同時に電流パルスや放電発光の(積算)静止像や発光強度の時間変化なども測定できることから、詳細に空間・時間的にどのように放電進展があり、どのような放電状態かを定量的に評価できることになった。SF6ガス中の放電観測に適用し、これら分光情報に特徴的なガス圧力や印加電圧依存性を有することがあることを示し、既存SF6ガス絶縁機器の絶縁状態評価と絶縁診断技術へ適用できることを示唆した。ナノ粒子に関しては、大学や企業などの他研究機関と情報交換を行い、実験使用のための材料選定を検討した。更に、当初計画以外に、GWPが低く絶縁耐力はSF6ガスとほぼ同等の新しいガス絶縁媒体の絶縁特性および部分放電に対するガス状態(分解生成物)を詳細に調べ、主にどのような分解生成物が発生するかを明らかにし、新たな絶縁媒体としての適用可能性を検討できた。本研究の目的は、ナノ粒子を混入することで、(1)環境負荷の小さい、即ち温暖化係数GWPがほぼゼロである絶縁媒体ガスの絶縁耐力を向上させ、既存のSF6ガス絶縁機器と同等のサイズ・使用圧力で機器を絶縁できるSF6代替ガスを実現し、現在幅広く使用されているガス絶縁機器の脱SF6ガス化による温暖化防止へ貢献すること、および(2)新たな機能を発現・付加すること、等により地球環境に優しく高い信頼性を有するガス絶縁開閉機器を実現することである。本年度は、主に(1)の課題を検討するために、昨年までに構築した時間空間分解分光ができる部分放電現象観測用電気・光学同期測定システムを用いて、ナノ粒子を混入するベース絶縁媒体ガスおよびナノ粒子を混入したガス絶縁媒体それぞれの基礎絶縁特性ならびに部分放電開始から絶縁破壊までの放電特性をガス種、ガス圧力、印加電圧を変化させて取得、検討した。その際、各フレーミングICCDカメラの光学フィルタを選択的に変えて、分光学的測定により放電状態ならびに発光種の検討を行った。この結果、フィルタの選択に応じて、特徴的な空間分光像を取得できると共に、狭帯域フィルタを用いることで、選択的な分光像が取得できることがわかった。この結果に基づき、今後はベースガスやナノ粒子を混入したガスの放電特性や破壊メカニズムの検討が可能となった。なお、本研究の成果の一部を担当学生が平成19年度電気学会電力・エネルギー部門大会で発表したところ、優秀論文発表賞を受賞するなど、本研究に対する外部からの一応の評価を得ている。そのため、本年度は昨年度に引き続き、これまで構築した時間空間分解分光ができる部分放電現象観測用電気・光学同期測定システムを用いて、ナノ粒子を混入するベース絶縁媒体ガスおよびナノ粒子を混入したガス絶縁媒体それぞれの基礎絶縁特性を検討した。特に今年度は、ナノ粒子混入効果を分光学的に検討できるように、各フレーミング

ICCDカメラの光学フィルタの選択、および取得画像のノイズ除去・特徴抽出手法を検討した。印加電圧極性による放電形態の変化を分光学的特徴により示すことができた。これらの検討を通じて、微弱な放電発光観測の際、絶縁破壊による強烈な放電発光により高価な光学システムが損傷を受けないような手法や、発光情報をより感度良く取得する手法としてガス中に絶縁耐力を保ちつつ強く発光するガス種を添加する手法を提案した。これらの知見は、混入ナノ粒子の選択にも応用できるものである。なお、本研究の成果の一部を2件、特許出願しているとともに、ガス中へのナノ粒子混入手法を知財化する予定である。今後は、更に研究成果を論文として公表していく予定である。
幼小連携からみた小学校低学年の体つくり運動に関する検討‐関係発達論を視点として‐

本研究では、「『体つくり運動』の一層の充実」に向けて、低学年の「体つくり運動」について幼小連携の視点から考察し授業づくりの視点を明らかにていくことを目的とした。小学校低学年の「体つくり運動」においては、運動による自己理解を学習内容の柱とし、子どもそのままの姿を大切にしながら運動の「遊び」としての面白さを追求していく目的的な活動を大切にすること。またその追求の過程の中で動きを工夫したり、用具や場を工夫したりするという体験的な運動の「遊び」が体育的な「学び」としての運動へと変化していくといった学習過程を大切にすることが重要な授業づくりの視点であると捉えられた。平成24年度の成果と課題から、主体性や自主性といった学び方の側面からの交流に留まり,カリキュラム(教育課程)レベルでの連携が極めて少ないという実態が明らかとなった。特に小学校段階において主体的に学ぶなどの目標と授業のねらいとの関係の問題が曖昧であり、結局のところ学び方と何を学ぶのかという内容の差異が曖昧であると考えられる課題が把握された。また低学年の「体つくり運動」の授業実践においても運動自体の経験という側面と学習内容という側面の関係性が曖昧であるという課題が考えられた。こうした課題を受け,平成25年度では平成24年度の研究成果から得られた知見を基に質問内容を選定し、小学校教員に対して幼小連携による低学年の「体つくり運動」の授業実践に関する意識調査を行った。その結果,幼小連携に関する意識が極めて低いこと,低学年の「体つくり運動」の内容論に関して難しさを感じていること,の二点が象徴的に捉えられた。さらに,幼小連携という視点から幼稚園の運動,遊びに関する領域の活動,低学年の「体つくり運動」の授業に関する先行研究の検討及び授業観察を行った結果,幼稚園の運動,遊びが発育・発達を基盤とする内容論を中心に展開されているのに対して,低学年の「体つくり運動」の授業においては方法論や指導論が中心に展開されていることが明らかとなった。このような実践及び研究における観点の違いが幼小連携における低学年の「体つくり運動」の大きな課題であると捉えられた。これらの課題を受け,小学校低学年の「体つくり運動」の授業実践を特性論,内容論から検討し,自分づくりの学習としての授業内容論を提言した。この視点の基,次年度の授業実践による実証的研究へと繋げていく。なおこれまでの成果は研究会発表を行った他,現在まとめ研究誌に報告する準備である。さらに次年度の観察調査を通して導かれた研究成果は学会や研究誌に報告する。平成24度の研究としては、小学校低学年における「体つくり運動」に関するこれまでの先行研究の検討及び幼小連携におけるこれまでの先行研究の検討から成果と課題を導くこと。発達論や学習論などの関連領域において基礎的知見を構築することである。さらにその知見を踏まえ幼小連携研究校の授業を観察すること。といった2点を研究の柱として進めた。本年度は特に幼小連携を行っている研究校の取り組みを実際に参観し、継続的な研究の成果に触れられたことは成果であった。特にその中で、子どもの主体性や自主性を幼小連携の柱に置き、学びの連続性を捉えるという観点は、本研究の育ちと学びの連続性から考えるという視点とも合致しており本研究の方向性を知る上で重要な知見となった。これらは接続期カリキュラムというミクロな視点ではなく、12年間を一つのカリキュラムと考えるマクロな視点があり、単純な小学での滑らかなスタートを目標とする幼小連携よりも一歩踏み込んだものであると考えられる。今後、提案されたカリキュラムの実現可能性等を踏まえ実践を検討する際に重要な知見を学ぶことが出来たと言える。しかし特に小学校段階において主体的に学ぶなどの目標と授業のねらいとの関係の問題が曖昧であり、結局のところ主体的に学ぶといういわば学び方と何を学ぶのかという内容の差異が曖昧であると考えられるという課題が把握された。内容について学ぶ面白さが必然的に主体的に学ぶことを促すという関係を整理する必要性があると考えられる。次年度以降、幼小連携からみた小学校低学年の「体つくり運動」を検討する際に、系統性をもった学習内容の構築から、育ちと学びの連続性を捉えるという課題が明らかとなった事が本年度の研究成果と考えられる。平成24年度の成果と課題から主体性や自主性といった学び方の側面からの交流に留まり、カリキュラム(教育課程)レベルでの連携が極めて少ないという実態が明らかになった。特に小学校段階において主体的に学ぶなどの目標と授業のねらいとの関係の問題が曖昧であり、結局のところ学び方と何を学ぶのかという内容の差異が曖昧であると考えられる。また低学年の「体つくり運動」の授業実践においても運動自体の経験という側面と学習内容という側面の関係性が曖昧であるという課題も考えられた。こうした課題を受け平成25年度では小学校教員を対象に質問紙調査を実施し、低学年の「体つくり運動」の内容論に対して難しさを感じていること、幼小連携の意識が低いことが明らかとなった。さらに授業観察からは幼稚園の運動遊びが発育・発達を基盤とする内容論を中心に展開されているのに対して、低学年の「体つくり運動」の授業においては方法論や指導論が中心に展開されていることが明らかとなった。これらの課題を受けて小学校低学年の「体つくり運動」の授業実践を特性論・内容論から検討し、自分づくりの学習としての授業内容論を提言し研究会にて発表を行った。

平成26年度ではこれまでの成果と課題を受け、小学校一年生の4月の多様な動きをつくる運動遊びの「新聞紙であそぼう」の授業実践研究を行った。この実践研究は東書Eネットに実践報告として発表した。この授業実践の中で教科としての枠組みが児童の遊びを拡げるための状況枠組みであると捉えられた。この視点より幼小連携における教科の問題について考察を行った。また多様な動きをつくる運動遊びの「投げる遊び」の授業実践研究においては学び方の側面と学ぶ内容という両側面の関係性を投げる意味という視点からつなぐ授業実践を行った。さらに2月にも授業実践研究を行っている。現在はこれらをまとめ、学会発表や研究誌に投稿準備中である。幼小連携の問題として「体つくり運動」の内容を検討してきたこれまでの成果をまとめ全体的考察を行うとともに,各実践及び理論的背景を学会及び書籍にて発表した.特に小学校における教科という視点及び,遊びと学び,関係発達論(鯨岡,2011)を視点とし全体的考察を行った.成果の具体的内容としては,幼小連携の視点から「体つくり運動」の内容として教科を状況枠組みとして捉え児童の遊びを拡げることで教科の内容との接点が関係性として構築され,そしてその接点の関係性は,モノや他者から働きかけられる運動から,モノや他者に働きかける運動への変化という児童の学びの変化として捉えられた.つまり自然に体育的な学びに“なっていく"という現象である.これは児童の今のそのままの姿を大切にしながら,授業者やモノ,体育という教科等の関係の中で今の姿から自己理解を通して小学生になっていくそのものの姿であったと捉えられよう.よって小学校低学年の「体つくり運動」の授業内容の検討においては学びと遊び及び教科の内容という観点からカリキュラムレベルで検討していく事の重要性が明らかとなった.またその内容を踏まえ,小学校低学年のゲーム領域の授業実践を行った.その結果,他者やモノに働きかける運動という内容の経験が活用されたボールゲームの深まりが見られた.つまり低学年の体育の学習内容における「体つくり運動」の重要性が他領域への発生という観点からも明らかとなった.これらの成果を学会に口頭発表2題,ポスター発表1題,及び書籍として発表を行った.さらにこれらの成果を全体的考察として報告書をまとめた.本研究では、「『体つくり運動』の一層の充実」に向けて、低学年の「体つくり運動」について幼小連携の視点から考察し授業づくりの視点を明らかにていくことを目的とした。小学校低学年の「体つくり運動」においては、運動による自己理解を学習内容の柱とし、子どもそのままの姿を大切にしながら運動の「遊び」としての面白さを追求していく目的的な活動を大切にすること。またその追求の過程の中で動きを工夫したり、用具や場を工夫したりするという体験的な運動の「遊び」が体育的な「学び」としての運動へと変化していくといった学習過程を大切にすることが重要な授業づくりの視点であると捉えられた。これまで先行研究の検討、授業観察、意識調査等から低学年の多様な動きをつくる運動遊びの内容について整理し授業実践研究を行ってきた。
ドイツにおけるトルコ系移民の音楽伝承メカニズム

1960年代以降、ドイツに定住していったトルコ系移民たちは、音楽組織や社会文化的自助組織であるデルネッキを創設し、自国の音楽や文化を次世代に受け継いできた。ではドイツ社会においてトルコ系移民の人々は、自分たちの音楽をどのようなものとして捉え、またいかに伝え学び取ろうとしているのか。本申請研究は、とくにトルコ民俗音楽を例に、祖国から離れたドイツ社会の中でこの音楽が再編され、伝承され形づくられていくメカニズムを、「正統性」の問題を射程に入れつつ現場に基づくミクロ的観点から解明することを目指す。
１分子観測による光合成タンパク質超複合体の可視化

葉緑体チラコイド膜においては、光合成の電子伝達鎖を形成する膜タンパク質複合体が膜上で集合し、準安定または過渡的な超複合体を形成して機能することが知られている。本研究では、電子顕微鏡を用いた1分子解析によって、それらを可視化する技術開発を行った。第一に、モデル系として、好熱性シアノバクテリアの光化学系II複合体に対して、位相板を用いたクライオ電子顕微鏡観察を行い、3次元立体構造を構築し、X線結晶構造解析とは異なる複合体同士の相互作用を認めた。加えて、緑藻クラミドモナスのチラコイド膜から光化学系II-集光タンパク質複合体を温和な処理で抽出、精製する方法を開発し、電子顕微鏡による1分子観察を行った。葉緑体チラコイド膜においては、光合成の電子伝達鎖を形成する膜タンパク質複合体が膜上で集合し、安定もしくは過渡的な超複合体を形成して機能することが報告されている。しかしながら、そうした超複合体の三次元立体構造を、よりインタクトに近い形で可視化する手法は限られている。そこで本研究では、電子顕微鏡を用いた単分子観測によって、光合成膜タンパク質超複合体の全体像を可視化する技術を開発することを目指した。(1)電子顕微鏡による複合体解析条件の検討本年度は主に、好熱性シアノバクテリアSynechococcuselongatus由来の光化学系II複合体を用いた解析を行った。アクリルアミドゲル、もしくはアガロースゲルで分離した光化学系II複合体をゲルから切り出して固定し、樹脂包埋切片の電子顕微鏡像を取得した。複合体濃度によっては凝集物ばかりが認められたため、単分子を解析するための最適化を行った。一方、クライオ電子顕微鏡を用いた解析では、膜表在性のサブユニットを含めた比較的鮮明な画像を取得することに成功した。(2)緑色植物型の光化学系II複合体の精製条件の検討詳細な立体構造が未解明な緑色植物型の光化学系II複合体の構造情報を得るため、クラミドモナスを材料に複合体の単離条件を検討した。光化学系IIの膜表在性サブユニットであるPsbPにヒスチジンタグを付加したタンパク質を発現する形質転換体を作成し、実際に複合体がアフィニティー精製できることを確認した。葉緑体チラコイド膜においては、光合成電子伝達鎖を形成する膜タンパク質複合体が膜上で集合し、安定もしくは過渡的な超複合体を形成して機能することが報告されている。本研究では、電子顕微鏡を用いた単分子観測によって、それらを可視化することを目指した。1)モデル系として、結晶構造解析に用いられている好熱性シアノバクテリアSynechococcuselongatus由来の光化学系II精製標品を用いて、位相板を有するクライオ電子顕微鏡を用いて画像を取得し、3次元立体構造の構築を試みた。結晶中とは異なり、光化学系IIの2つのダイマーが、酸素発生系を外側に向ける形で相互作用した像を認めた。一方、ダイマー同士の相互作用の仕方は、粒子間で少しずつ異なり、これが分解能が向上しない要因となっていると考えられた。位相板の使用は、直接分解能の向上に寄与しなかったが、クライオ電顕像から目視で異なる粒子を選抜するのに有効であると考えられた。2)クラミドモナス変異体に、ヒスチジンタグを付加した光化学系II膜表在性タンパク質を形質転換により発現させ、アフィニティークロマトグラフィーによって光化学系II複合体を精製した。その結果、集光タンパク質を結合したPSII-LHCII超複合体のみが濃縮されることを見出した。電子顕微鏡解析により、得られた粒子の状態を確認し、さらなる精製条件の最適化を行った。好熱性シアノバクテリア由来の光化学系II複合体を用いた予備実験では、比較的鮮明な電子顕微鏡像を取得できており、また、緑色植物由来のタンパク質複合体の単離精製についても有望な結果が得られつつあるため。植物分子生物学・生化学今年度は、緑色植物由来の光化学系II複合体の精製と電子顕微鏡解析を中心に進める。余裕があれば、葉緑体NDH複合体の解析についても進める予定である。電子顕微鏡の受託解析が、サンプル調整や受託先の都合で一部、次年度にずれこんだため。主に電子顕微鏡の受託解析費用として、予定通り支出する。
口腔粘膜炎に対するインドメタシン噴霧製剤の有効性と安全性の評価

○研究目的申請者らはインドメタシンの噴霧製剤が、オピオイドやリドカインなどでもコントロールが困難な口腔粘膜炎に対し有効であることを報告してきた。口腔粘膜炎に対するインドメタシン噴霧製剤は局所適用であるため、全身性副作用を考慮する必要は少ないと考えられるが、症例によっては長期使用する場合もあるため、その有用性および安全性の評価が求められている。○研究報告筑波大学附属病院でがん化学療法または頭頸部の放射線治療により口腔粘膜炎が発生した患者51名(男/女:34/17、年齢:59.7±15.6歳)にインドメタシン噴霧製剤を適用し、疼痛の状態(フェイススケール)、摂食・嚥下状況、経管・経静脈栄養、口腔内紅斑について調査を行い、鎮痛効果とQOLを評価した。本研究は、筑波大学附属病院臨床研究倫理審査委員会の承認を得て行った。○研究成果インドメタシン噴霧製剤は、1回あたり7-8噴霧を1日3回、1ヵ月程度連用する例が多く、また、このような使用方法で疼痛スコアが改善し(3.2±017vs.1.4±0.9、p<0.01)、痛みのコントロールがほぼ良好になった。摂食障害を訴えた患者13名のうち7名(54%)で摂食状況が改善し、患者のQOL改善に有用であった。45名(88%)の症例は経口のNSAIDsと併用したが、併用による有害事象の増強は観察されず、インドメタシン噴霧製剤は既存の鎮痛薬でコントロールが困難な症例にも追加して使用できる薬剤と考えられた。現在、インドメタシンの全身移行性を検討するため、血中および尿中のインドメタシン濃度の測定を進めている。