hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
白山山系の背梁を形づくる巨大屋根の超大規模スベリ・崩壊の3次元岩・水連成安定解析

1ミリから2センチぐらいのごくうすいスベリ粘土を間に挟んだかたちの亀裂が岩盤の中に多数存在する.かなり多くの山岳崩壊がこう言った弱面に沿って生じるスベリである.一つのスベリ事例に対して,弱面が数十個またはそれ以上存在するのが普通である.したがってすべり落ちてくる岩塊が,どの弱面に沿ってすべってくるかを予測するためには,かなり複雑な3次元幾何学を必要とする.山そのもののかたちも複雑な3次元的形状を持っているから,これを数値的とりあつかうには、それなりの容量を持ったコンピュータを必要とする.たとえば本研究の解析対象のひとつである白山甚之助谷左岸で過去に発生したスベリの解析には,スベリ岩体を含む解析領域を1億2500万個の直方体の集合に置き換えている.このように,概念自体は単純であるが,取り扱わなければならない対象の3次元的な形態が極めて複雑であるから,特殊な工夫を凝らした3次元岩・水連成安定解析用プログラムを作成した.プログラムには,岩体の自重にともなう力のつり合いだけでなく山の中での地下水の動きをできるだけ現実に近い形でシミュレーションし,地下水が岩体に作用する水圧おもつり合いに取り入れた.こうして作成した解析用プログラムにより,いくつかの山岳崩壊事例を実際に解析してみた.解析に先立って必要となるのは,弱面にはさまっているうすい粘土の強度である.本研究では現場で採取したスベリ粘土を一面せん断試験機で等体積せん断に供した.試験法法に特殊な工夫をこらし,このようなうすい粘土のせん断試験を実施すると共に,一面せん断試験そのものの力学的な意義づけをするための理論的研究も実施した.以上の結果,白山で発生している巨大な山岳崩壊の一部を,実際の現象と充分に斉合したかたちで解析することができた1ミリから2センチぐらいのごくうすいスベリ粘土を間に挟んだかたちの亀裂が岩盤の中に多数存在する.かなり多くの山岳崩壊がこう言った弱面に沿って生じるスベリである.一つのスベリ事例に対して,弱面が数十個またはそれ以上存在するのが普通である.したがってすべり落ちてくる岩塊が,どの弱面に沿ってすべってくるかを予測するためには,かなり複雑な3次元幾何学を必要とする.山そのもののかたちも複雑な3次元的形状を持っているから,これを数値的とりあつかうには、それなりの容量を持ったコンピュータを必要とする.たとえば本研究の解析対象のひとつである白山甚之助谷左岸で過去に発生したスベリの解析には,スベリ岩体を含む解析領域を1億2500万個の直方体の集合に置き換えている.このように,概念自体は単純であるが,取り扱わなければならない対象の3次元的な形態が極めて複雑であるから,特殊な工夫を凝らした3次元岩・水連成安定解析用プログラムを作成した.プログラムには,岩体の自重にともなう力のつり合いだけでなく山の中での地下水の動きをできるだけ現実に近い形でシミュレーションし,地下水が岩体に作用する水圧おもつり合いに取り入れた.こうして作成した解析用プログラムにより,いくつかの山岳崩壊事例を実際に解析してみた.解析に先立って必要となるのは,弱面にはさまっているうすい粘土の強度である.本研究では現場で採取したスベリ粘土を一面せん断試験機で等体積せん断に供した.試験法法に特殊な工夫をこらし,このようなうすい粘土のせん断試験を実施すると共に,一面せん断試験そのものの力学的な意義づけをするための理論的研究も実施した.以上の結果,白山で発生している巨大な山岳崩壊の一部を,実際の現象と充分に斉合したかたちで解析することができた白山山系における超大規模スベリ・崩壊現場に,3次元岩・水連成安定解析手法を適用する.本年度に実施された研究課題およびその成果の要約は以下の通ちである.1.3次元岩・水連成安定解析手法の拡張とキャリブレーションを行った.3次元岩・水連成解析プログラムにおける岩体の記憶方法を工夫することによって,通常のUNIXマシンで1億個以上の岩体の細部分化を可能とした.次いで過去のスベリ現場の解析を行った.2.白山山系甚之助谷左岸側に過去にすべった実績がある.これを対象に,シンウオールチューブにてスベリ粘土を採取し,一連の等体積一面せん断試験を実施し,スベリ粘土の強度を算定した.3.ボーリング孔,水抜きトンネルにおける観測により,対象現場のスベリ面分布および地下水位分布を把握した.スベリ面は硫下方向に約20度流れ場となっており,地下水位は開口10年間に45m変動していることがわかった.以上により,解析対象現場の3次元鳥瞰図を作成し,安定解析を実施した.安定解析の結果によれば,スベリ岩体(約5百万m^3)は甚之助谷右岸尾根に支えられて安定を保っている状態であり,甚之助谷と別当谷からなる尾根がスベリ崩壊(約3千万m^3)を超こせば,連鎖的に甚之助左岸もスベリ崩壊を生ずる可能性が高いことが判明した.今後,尾根本体の安定解析とスベリ崩壊が生じた場合の被害予測,砂防工の効果を検討する.地盤が比較的弱い能登半島で毎年多発する斜面崩壊を解析するため,過去10年間に亘って開発してきた岩・水連成安定解析手法を,白山山系における超大規模なスベリ・崩壊現場に適用した.この巨大な尾根の測量を5年前からはじめたところ,5年間で1.5m程尾根全体がずり落ちていることがわかった.

尾根の両側は別当谷,甚之助谷と呼ばれ,明治以来砂防工事が続けられているが,,砂防ダムが10m以上も移動し倒壊例も多い.研究代表者らが開発し,これまで主として能登半島での斜面崩壊の解析に用いてきた安定解析手法は,地山中の断層や亀裂に沿って,多面体の岩塊がすべる現象を解析するものである.弱面に夾在するすべり粘土の力学試験を行う必要があり,また,多面体岩ブロックに働く地下水圧を推定することが安定解析上重要なキ-ポイントである.うすいスベリ粘土の採取方法や力学試験についても,これまでの研究で充分の工夫をこらしてきたつもりである.この巨大尾根の安全率を求めるのが最終目的であるが,本研究では,巨大尾根の周辺で過去に発生した超大規模スベリ・崩壊を解析対象とした.スベリ面を形成する軟弱材料を採取し,力学試験をとりおこない,地山中の地下水の分布状況と年間の変動の実体を調査した.そのうえでスベリ・崩壊を解析し計算上の安全率が1に近くなり,実際にすべった事実とうまくつじつまが合うかどうかを調べた.
下顎頭の軟骨内骨化過程における血管構築および微細構造学的研究

下顎頭の成長に伴う血管系の役割を明らかにする一環として、成長期(4週齢)ラットを用い、下顎頭軟骨内骨化における関節軟骨石灰化層に骨髄側から侵入する血管系に注目し、それらの血管構築および微細構造学的特徴について、以下の資料を制作して検索した。1.光顕用試料:墨汁注入組織切片。2.走査電顕用試料:合成樹脂血管鋳型標本および凍結割断標本。3.透過電顕用試料:超薄切片。【結果】1.光顕所見:関節軟骨石灰化層の下端には、軟骨細胞の変性や死滅像がみられるとともに、軟骨小腔が基質の侵食により開放した部位に、骨髄側から上行する血管の侵入が認められた。また、血管の周囲には、多数の骨芽細胞やマクロファージ様の細胞も観察された。2.走査電顕所見:血管鋳型標本で同様部位を観察してみると、骨梁間を分岐しながら上行した血管が、石灰化層直下で毛細血管網を形成しているのが認められた。これらの血管は、鋳型の外形や表面印記の状態から静脈性のものが多く観察された。また、毛細血管網からさらに僅かに上行して球状盲端に終わる鋳型が多数みられたが、これらに相当するものを凍結割断標本で観察すると、石灰化層軟骨小腔に新生血管が侵入する明確な所見が得られたことから、血管鋳型像の球状盲端部は、新生血管先端部であることが証明された。3.透過電顕所見:石灰化層直下の血管の多くは、拡張した内腔を有し、内皮細胞の薄層部に50100nm径の小孔の存在する有窓性血管であった。以上の結果から、下顎頭の軟骨内骨化において関節軟骨へ上行する血管は、静脈性のものが多く、それらは石灰化層直下において毛細血管網を形成し、そこから新生血管が派生して軟骨小腔内に侵入していた。これら石灰化層直下の血管は、多くは有窓性タイプであり、局所における活発な物質交換を示唆する形態であった。
近代中国における回民コミュニティの経済的・文化的活動

本研究課題では、計9回の合同調査を行い、聞き取りデータ、碑刻資料、現地出版の文献資料などを得た。この活動を通じて、多くのイスラーム協会関係者・現地ムスリム識者との良好な交流を構築できたことはこの分野の研究活動の活性化につながる成果の一つである。また、調査活動と収集資料の分析を通じて、下記のような共通認識を参加研究者の間で共有されたことが研究上の成果であったと言える。各回民コミュニティの社会・文化・経済的な特徴の独自性が予想よりも大きく、個々のコミュニティの形成について個別の調査・研究を進めて行く事が重要であること。上記の多様性・個別性が、中華人民共和国における「民族」の枠組みを改めて考える上での基軸となりうること。各コミュニティに残されたアラブ・ペルシャ語碑文には漢語資料とは異なる情報が含まれており、回民コミュニティの形成過程を解明する上で、極めて重要であること。伝統武術に代表される、ムスリム伝統文化の各コミュニティにおける重要性。これらの共通認識と資料分析の結果は、既に発表された学術論文、図書、小論、学会発表、及びホームページ上に公開された各参加者の小論・リポートに反映されている(主な発表論文等、及びその他を参照)。なお、収集資料の分析はいまだ途上にある。そのため、分析結果の成果として論文集の出版を計画しており、25年度末までに出版準備を終え、26年度に出版助成を申請する予定である。研究期間の初年度にあたる本年度は、研究計画に従って、河南省の回民(中国ムスリム)コミュニティを中心に、2回の現地調査を行い、碑文資料の収集及び聞き取り調査を行った。まず、7月29日8月8日の期間に研究代表者、上記の研究分担者、及び連携研究者(青木隆、古市大輔)の6名による合同調査の形で、開封・鄭州周辺の11の回民コミュニティを対象に資料収集と聞き取り調査を行い、碑文資料70点余り(デジタル画像)と聞き取りデータ等を得た。これらの資料の分析は各地コミュニティのありかたの多様性とコミュニティ相互のネットワークに注目しつつ、中国各地の回民コミュニティの歴史的変遷を考察することをめざす、本研究課題の研究活動の根幹となるものである。収集した資料は代表者・分担者・連携研究者がそれぞれのテーマに従って分析を進めており、その一部は下記の論考、報告に成果として反映されているが、11月21日には武蔵大学で代表者・分担者の間で収集したアラビア語・漢語合璧の碑文の釈読に関する研究会を開催し、それをもとに共同で論考執筆作業を進めている。これは、従来の研究では十分に解明されていない初期の回民コミュニティのありかたに、複数の専門領域の研究者が共同して接近しようとする意欲的な試みである。次に、2月26日3月8日の期間に研究代表者と連携研究者(青木隆)の共同調査の形で、開封の2つのコミュニティにおける補完調査を行ったほか、22年度の調査地と目される山東省済寧と北京市通州(通州については既に北京滞在中の青木が下準備を進めていた)の回民コミュニティにおいて予備的な調査を行い、コミュニティの歴史と現状についての基本データを入手した。これらの準備調査は、22年度以降の本格的なコミュニティ調査に不可欠な作業である。研究期間の2年度にあたる本年度は、研究計画に従って、山東省・広東省の回民(中国ムスリム)コミュニティを中心に、3回の現地調査を行い、碑文資料の収集及び聞き取り調査を行った。まず、8月9日8月19目の期間に研究代表者、研究分担者(吉澤・青木)、連携研究者(古市大輔)、研究協力者(中西竜也)の6名により、山東省済南・済寧周辺の7つの回民コミュニティを対象に調査を行い、碑文資料50点余り(デジタル画像)と聞き取りデータ等の他、貴重な族譜資料を得た。また、2月21日年3月2日の期間には、山東省済南と徳州の回民コミュニティにおいて、研究代表者と研究協力者(宮田義矢)による共同調査を行い、中国ムスリムの伝統武術についての文献資料収集と聞き取り調査を行った。

さらに、3月8日3月15日の期間に研究代表者、研究分担者(佐藤・青木)、研究協力者(矢島洋一)の4名により、広東省広州、湖北省武漢周辺の5つの回民コミュニティを対象に調査を行い、碑文資料40点余り(デジタル画像)と聞き取りデータ等を得た。これらの収集資料の分析は各地コミュニティのありかたの多様性とコミュニティ相互のネットワークに注目しつつ、中国各地の回民コミュニティの歴史的変遷を考察することをめざす、本研究課題の研究活動の根幹となるものである。収集した資料は代表者・分担者・連携研究者・研究協力者がそれぞれのテーマに従って分析を進めているが、10月30・31日には京都大学、3月29日には武蔵大学において収集したアラビア語・漢語合壁の碑文の釈読に関する検討会を代表者・研究協力者.連携研究者の間で開催し、引き続き共同で論考執筆作業を進めている。これは、従来の研究では十分に解明されていない初期の回民コミュニティのありかたに、複数の専門領域の研究者が共同して接近しようとする意欲的な試みである。研究期間の3年度にあたる本年度は、研究計画に従って、河北省滄州市の回民(中国ムスリム)コミュニティを中心に、3回の現地調査を行い、資料収集と聞き取り調査を行った。まず、8月21日8月30日の期間に研究代表者、研究分担者(吉澤・青木)、天津市及び陜西省北部の5つの回民コミュニティを対象に調査を行い、碑文資料(デジタル画像)と聞き取りデータ等を得た。また、2012年2月19日3月3日の期間には、河北滄州市内の回民コミュニティにおいて、研究代表者と研究分担者(佐藤・青木)研究協力者(中西竜也)による共同調査を行い、文献資料収集と聞き取り調査を行った。さらに、3月28日3月31日の期間に研究代表者が台北市の清真寺(モスク)において資料収集を行った。なお、震災の影響から調査規模(調査地域及び調査メンバーの人数)を多少とも縮小せざるを得なかった。収集した資料は代表者・分担者・連携研究者・研究協力者がそれぞれのテーマに従って分析を進めており、成果もあがりつつあるが、3月9日には京都大学、3月13日には金沢大学において収集資料の検討会を行った。これは成果物の作成に必要な作業である。また、12月26日1月5日には、研究分担者・森本がイランで中国ムスリムの碑文資料に現れる宗教書の同定作業を行った。これは、現在完成を目指している、アラビア語・漢語合壁碑文についての共同執筆論文(黒岩・森本・中西による)の完成度を高める上で不可欠な作業である。研究期間の最終年度にあたる本年度は、研究計画に従って、甘粛省臨夏市、蘭州市、青海省西寧市の回民(中国ムスリム)コミュニティで行った共同調査を中心に、4回の現地調査を行い、資料収集と聞き取り調査を行った。まず、8月20日8月31日の期間に研究代表者(21日に一旦帰国、26日に再入国・合流)、研究分担者(吉澤・佐藤・森本)、連携研究者(青木・古市)の共同作業として、甘粛省臨夏市、蘭州市、天水市、青海省西寧市の7つの回民コミュニティを対象に調査を行い、碑文資料(デジタル画像)、宗教儀礼についての映像資料、及び聞き取りデータ等を得た。
垂直眼球運動系の速度‐位置変換に関与するニューロン・シナプス特性

垂直系の視線制御に関与するカハール間質核(INC)のニューロン特性を明らかにするため、ラットのスライス標本においてINCニューロンからホールセル記録を行い、発火パターンなどの電気生理学的特性を調べた。さらに、INCニューロンから得られた知見を過去に水平系の視線制御に関与する舌下神経前位核(PHN)において得られた知見と比較した。その結果、INCニューロンで観察された発火パターンなどの種類はPHNニューロンのものとほぼ同じであったが、それらの特性をもとに分類したニューロンの分布は異なっていた。以上の結果から、視線制御に関与するニューロン群は水平系と垂直系では異なる可能性が示唆された。眼球運動系では眼球の位置情報は神経積分器においてつくられる。これまで、水平性眼球運動の神経積分器である舌下神経前位核(PHN)ではニューロン特性に関する知見が蓄積されているが、垂直性眼球運動の神経積分器であるカハール間質核(INC)ではほとんど調べられていない。本研究では、INCニューロンの電気生理学的膜特性を調べPHNで得られた知見と比較することにより、両者の違いや共通点を明らかにし神経積分器のメカニズム解明に寄与することが目的である。本年度は、抑制性ニューロンが黄緑色の蛍光色素Venusを呈するトランスジェニックラット(VGT-Venusラット)を用いて、INCのスライス標本においてVenus陽性(Venus+)とVenus陰性(Venus-)ニューロンからホールセル記録を行い、スパイク後過分極(Afterhyperpolarization、以下AHPと略す)とスパイク発生様式(発火パターン)を調べた。その結果、Venus+ニューロンのAHPの特性はINCとPHNでほぼ同様であったのに対し、Venus-ニューロンでは80%以上がスパイク後脱分極を伴うAHPを示し、PHN(40%)に比べその割合が高かった。発火パターンについては、INCとPHNともにスパイクの発生が遅れる発火パターンを示すタイプ(Late spikingタイプ)の割合がVenus+ニューロンにおいて高いが、INCでは初めのスパイク間隔が大きい発火特性を示すニューロンの割合はPHNに比べ高かった。Venus-ニューロンではLate spikingタイプの割合はINCの方がPHNより高かった。以上の結果から、水平系と垂直系では電気生理学的特性をもとに分類すると異なるニューロン分布を示すことが明らかになった。眼球運動系において眼球速度信号から位置信号への変換が神経積分器において行われている。水平性眼球運動の神経積分器である舌下神経前位核(PHN)についての様々な知見が蓄積されているが、垂直性眼球運動の神経積分器であるカハール間質核(ICN)においては、これまでニューロン、局所神経回路についてはほとんど調べられていない。本研究では、ICNニューロンの電気生理学的、形態学的特性やICN内の興奮性シナプス伝達機構を調べ、PHNにおける知見と比較することで共通な特性や違いを明らかにし、神経積分器のメカニズム解明に寄与することが目的である。本年度はラット脳スライス標本にてICNニューロンからホールセル記録を行い、スパイク後過分極(Afterhyperpolarization、以下AHPと略す)とスパイク発生様式(発火パターン)を調べた。その結果、75%以上のICNニューロンがスパイク後脱分極を伴うAHPを示し、PHN(53%)に比べその割合が高かった。ICNではカルシウムスパイクを伴うバースト発火を示すニューロンの割合がPHNに比べ多く見られた。また、PHNで10%弱見られた低周波の発火を示すニューロンはICNでは見られなかった。以上の結果から、神経積分器を構成するニューロンの種類は水平系と垂直系でほぼ同じであったが、その分布については異なることが明らかになった。ICNは今回初めて研究対象にする脳領域であるため、当初はICNの境界を判別するのに時間がかかるものと考えられた。また、文献によるとICNはPHNに比べニューロンの密度が低いようであり、従って、ICNニューロンからの記録に容易でないことが予想された。実際に何度か試行錯誤を繰り返した結果、スライス標本にてICNニューロンからホールセル記録をすることが可能になり、これまで95個にも及ぶニューロンから記録し、それらの電気生理学的特性を解析するに至ったことから、おおむね順調に進行していると考えられるため。これまで、抑制性ニューロンが蛍光色素を呈するトランスジェニックラット(VGT-Venusラット)を用いて、PHNの抑制性ニューロンの特性を明らかにしたが、ICNの抑制性ニューロンについては調べていない。そこで、まず、VGT-Venusラットを用いてICNの抑制性ニューロンの特性を調べる。次に、PHNとICNは前庭神経核との神経連絡により神経積分回路を構成しているが、どのニューロンがその回路に関与しているのかは明らかでない。

そこで前庭神経核に逆行性トレーサを注入し、逆行標識されるニューロンから電気生理学的特性を調べ、どのニューロンが神経積分回路に関与しているのかを明らかにする。さらに、ICNを局所刺激し、PHNにおいて観察された興奮性シナプス後電流の発生頻度の増大が観察されるのかについて調べる。研究遂行に必要な、実験動物(ラット)の購入、飼育代やガラス管などの実験器具の購入に加えて、次年度は逆行性トレーサの注入実験を計画しているのでそれに必要な試薬を購入するために研究費を使用する計画である。また、次年度は本研究に関する調査と討論にために、国内と海外の学会へ参加する計画をしており、そのための旅費にも使用する計画である。さらに、本研究成果を学会誌で発表するために、英文校閲と投稿にかかる費用への使用も計画している。
疾患による免疫系の活性化が肝薬物代謝酵素の機能に及ぼす影響

免疫系シグナル伝達が、薬物代謝酵素に及ぼす影響を検討した。炎症性サイトカインカスケードの最上位に位置するNF-kappa Bに注目し、p65 subunitに結合する核内転写制御関連因子を同定した。タンデム免疫沈降実験とLC-Mass使ったショットガンプロテオミクスにより、シャペロン様タンパク質のBag6/Bat3が、p65 subunitに結合していることがわかった。次にこの因子を制御するmiRNAに注目した。ヒト関節リウマチをモデルに用い、関連するmiRNAを抽出し、そのターゲットとなるmRNAの組み合わせを基に、関節リウマチのどの経路が重要であるかを明らかにできるアルゴリズムを開発した。本研究は、感染症や炎症による免疫系の活性化が薬物代謝能に及ぼす影響の解明を目的としている。平成22年度は、マウス薬物代謝酵素遺伝子群の発現制御に、シグナル伝達因子であるNF-κBが関与しているか否かの検討を主に行った。薬物代謝酵素にはヒトCYP3A4のマウスオルソログであるCyp3A11を中心に、1a2, 2b10, 2C29, 2C55を選んだ。その結果、リポポリサッカライド投与マウスの肝臓では、Cyp2b10以外のCyp3a11をはじめとする多くの薬物代謝酵素遺伝子の発現抑制が認められた。さらに、NF-κBにより転写活性化されるIL-1βやTNFαの発現量を定量したところ、上述したCYP遺伝子群の発現の変動と相関することが明らかとなった。また、I型アレルギーモデルマウス肝臓では、IL-1βやTNFαの発現が増加しているにも関わらず、Cyp3a11の発現には変動が認められなかった。一方、Cyp2b10ではその発現量が増加し、これはアナフィラキシーショック後、7、30、180分後まで経時的に上昇していた。以上のことから、免疫系の賦活化経路の違いによりCyp遺伝子の発現変動パターンが異なることが示唆された。次に、これらの転写調節機構を解明するため、NF-κBと相互作用する未知タンパク質の同定を行った(平成23年にかけて進行中)。まず最初に、グルタチオンS-トランスフェラーゼ(GST)融合p65(NF-κBのサブユニット)発現ベクターを作製した。平成23年度は、このベクターを大腸菌で発現させ、GST融合-目的タンパク質の分離・精製を行う。ついで、リポポリサッカライド投与マウス及び。型アレルギーモデルマウスの肝臓ホモジネートサンプルを用いたGST-プルダウンアッセイを行うことにより、NF-κBと相互作用する未知因子を同定し、両モデルマウス間での差を解析する。本研究は、感染症や炎症による免疫系の不活化が薬物代謝能に及ぼす影響の解明を目的としている。平成23年度は、マウスの薬物代謝酵素遺伝子群の発現制御に、炎症性サイトカインにおけるシグナル伝達の最上流に位置するNF-κBが関与している可能性を考え、NF-κBと相互作用する転写因子の同定を目的としたGST-pull down系の構築を、研究の主眼とした。NF-κ6は4つのsubunitから構成されているが、そのなかでも最大のP65 subunitに結合することが期待される核内転写因子の探索が具体的な研究目標である。すなわち、GE社製のpGEX vectorシリーズを基盤に、グルタチオンS-トランスフェラーゼ(GST)融合p65発現ベクターを作成した(pGEX-6P-1/P65)。融合タンパク質は大腸菌のシステムを使って作成したが、GSTおよびP65抗体のいずれを使っても、P65をbaitとした正常な融合タンパク質の生成が確認された。次の重要なステップは、マウス肝細胞の核抽出画分からP65に結合する未知の因子(恐らくは、転写因子と考えられる)を生成することである。この実験には、2次元電気泳動システムを使い、かつタンパク質同定用として、LC-Massシステムを使う必要がある。そこで、京都大学大学院農学研究科応用生命科学専攻の植田充美教授と共同研究を開始した。一方、上記プロテオミクス実験計画のパイロット実験として、1次元電気泳動とwestern blottingを組合せたシステムを用い、P65 baitに結合するタンパク質の探索を行った。これは、核内でNF-κB,P65 subunitと結合することが知られているI-κBの抗体を用いた対照実験である。実験にはヒト肝臓がん由来培養細胞株のHep G2細胞を用いたが、P65 baitへのI-κBの結合が確認された。以上の結果より、p65をbaitとしたGST-pull down系の構築と、Hep G2細胞を用いた対照実験が完了し、一連の研究計画は順調に進行していると判断している。本研究課題は、感染症の罹患の結果、もしくはアレルギー反応の原因となる免疫系シグナル伝達システムの活性化(不活性化)が、肝薬物代謝酵素の発現・活性変動に及ぼすメカニズムの解明を目的としたものである。

実験動物にマウスを用い、LPS投与により細菌感染の罹患をシミュレートし、オボアルブミンによるアナフィラキシーショックをアレルギー反応のモデルに用いた。具体的には、CYP3A11の活性化は細菌感染時(LPS投与系)では起こるが、アナフィラキシーショック系では起こらないメカニズムを、免疫系シグナル伝達因子の要とも言えるNF-kappa Bに結合する未知の因子によるものとの仮説を証明することを目的としている。一方、同じCYP系でも、CYP2B10の活性変動はLPS投与系とアナフィラキシー系の間では観測されていない。この意味もあわせて理解したい。平成25年度の研究では、NF-kappa Bサブユニットのうち、p65 subunitに結合する未知因子を免疫沈降法で確認したが、LC-Masを使ったショットガンプロテオミクスにより、アナフィラキシー系においてのみNF-kappa Bに結合する因子を明らかにした。これはBAG6として報告されているシャペロン様タンパク質であった。このタンパク質が、アレルギー反応のような免疫系シグナル伝達に関与している、という報告は、IL-17との相互作用などわずかである。このタンパク質の役割を論じる上で、現在はBAG6を制御するmiRNAに焦点をおき、そのメカニズムの解明を行っている。感染症や炎症(特にアレルギー反応)に起因する免疫系シグナル伝達システムの活性化(一部不活化を含む)が、薬物代謝酵素の活性変動に及ぼす影響を検討することを、本研究の目的とする。平成24年度は、マウスにおける薬物代謝酵素関連遺伝子群の発現変動に、炎症性サイトカインシグナル伝達カスケードの最上流に位置するNF-kappaBが関与している可能性を考え、平成23年度から引き続いて、NF-kappaBのsubunitに結合する核内転写制御関連タンパク質の同定を行った。まずNF-kappaBのsubunitの中で最大のp65 subunitに着目した。最初、GSP-pull downsystemを用いた系での未知タンパク質の同定を試みた。しかし、p65 subunitに結合することがわかっている数種の核内転写制御因子や、非結合が既知の因子を使ったpositive or negative control実験では、大腸菌で発現させたグルタチオンSートランスフェラーゼ融合p65タンパク質との結合に一部再現性の見られない現象が確認された。このため、GST-pull downsystemの使用には、p65と結合する因子を“取りこぼす"可能性があると判断し、市販のp65抗体を使った免疫沈降実験、特にタンデム免疫沈降実験に切り替えた。その結果、MF-kappaBのp105 subunitを始めとするpositve or negative controlを用いたwestern blottingによって、タンデム免疫沈降の系が正常に機能していることを確認した。無処置マウス、LPS投与マウス、アナフィラキシーマウスの間に、銀染色では、肉眼で56本程度のバンドの出現の差異が認められた。そこで、LC-Masを使ったショットガンプロテオミクスで,未知バンドの定性的同定を行った。
副腎髄質クロム親和性細胞における細胞内ストア依存性Ca流入機構の解明

本研究では副腎クロム親和性細胞における細胞内ストアの機能的意義とストア依存性Ca流入機構の性質を明らかにするため、イオンチャネル電流や細胞内Ca動態の解析、単一細胞レベルでのカテコールアミン(CA)放出作用を解析した。更に、培養細胞を用いてCAとATPのオンライン同時測定系を確立し、以下の結果を得た。1)膜電位固定した副腎クロム親和性細胞は、ストアからのCa放出による一過性の細胞内Ca濃度([Ca^<2+>]_i)上昇に伴い外向きK電流を引き起こした。2)ストア由来[Ca^<2+>]_i増加反応はCa-ATPase阻害薬により消失し、その後Ca再導入により[Ca^<2+>]_iは増加した。3)膜電位固定した細胞では、ストアからのCa放出によりCA分泌が生じた。4)培養細胞の表面灌流により、放出されたCAとATPの同時測定により、両物質の分泌の時間経過、比率は刺激の種類に拘わらず一定であること、更に貯蔵は独立した機構により制御されていることが明らかになった。5)平滑筋細胞のストア依存性Ca流入機構はチロシンキナーゼ(TK)阻害薬により抑制された。6)非選択的陽イオンチャネル阻害薬はCa流入とストアへのCa再充填を抑制したが、Laは両反応を可逆的に抑制した。以上、細胞内ストアは細胞膜イオンチャネル活性や分泌反応を制御する機能分子として働いていることが明らかになった。ストア依存性Ca流入経路には非選択的陽イオンチャネルに加えて、それとは異なった経路があること、更に、その制御の一部にTKの関与が示唆された。今後の課題は、チャネル機構分子の同定のため、候補遺伝子の一つであるtrp遺伝子の解析、更に放出の同時測定法を用いて機能的な意義を更に詳細に検討することである。本研究の目的は神経細胞における新しいカルシウム(Ca)流入機構である細胞内ストア依存性Ca流入機構の性質及びその細胞内調節メカニズムを明らかにすることである。本年度は神経細胞モデルとして、単離した副腎髄質クロム親和性細胞を用いて細胞内Ca濃度([Ca^<2+>]i)変化とイオンチャネル解析を行い、以下の成績を得た。1.単一細胞を用いたFura-2蛍光Ca測光法により、外液Ca非存在下でムスカリン受容体及びカフェイン刺激により、一過性に[Ca^<2+>]iは上昇し、次いで細胞内ストアの枯渇が生じた。2.ストア内Caが枯渇した条件下で、細胞外へのCa再導入により[Ca^<2+>]iは外液Ca濃度依存性に増大し、ストアの枯渇がCa流入を促進させる機構が存在することが示された。3.膜電位固定した細胞では、これら刺激によるストア枯渇後のCa再導入による[Ca^<2+>]i上昇は殆ど見られず、Ca流入機構に膜電位依存性があることが示唆された。4.ストア内CaをCa-ATPase阻害薬のタプシガルジン処置により枯渇させると、膜電位固定及び非固定細胞に拘わらず、細胞外Ca存在下では[Ca^<2+>]iは著明に増加した。また、保持電位-60mVではタプシガルジンにより内向き電流が発生した。これに対して、シクロピアゾン酸処置では、ストア内Caは枯渇したがCa流入の促進は顕著ではなかった。5.ストア依存性Ca流入機構の制御にチロシンキナーゼが関与しているか否かを調べるため、既にその性質を明らかにしている平滑筋細胞における阻害薬のスクリーニングの結果、ゲニステイン、チルホスチンはCa流入を抑制したが、ハービマイシンは殆ど影響を与えず、また非選択的陽イオンチャネル阻害薬はCa流入を有意に抑制した。次年度は、副腎髄質

クロム親和性細胞に加えて、上頸交感神経節細胞を用いてストア依存性Ca流入機構を調べ、チロシンキナーゼやGキナーゼによる調節機構やチャネル電流解析により、神経細胞に普遍的な性質を明らかにする。更に、申請者が開発したアンペロメトリー法による単一細胞からのカテコールアミン放出を測定することにより、このCa流入の神経伝達物質放出における機能的役割を明らかにしていく予定である。本年度は、副腎クロム親和性細胞における細胞内ストアの機能的役割と細胞内ストア依存性Ca流入機構の性質を明らかにするため、単一細胞を用いて細胞内Ca動態の解析とカテコールアミン放出作用を解析した。更に、培養細胞系を用いてカテコールアミンとアデニンヌクレオチド(ATP)のオンライン同時測定法を確立し、以下の結果を得た。1)膜電位固定した副腎クロム親和性細胞は、細胞内ストアからのCa放出による一過性の細胞内Ca濃度([Ca^<2+>]_i)上昇に伴い外向きK電流を引き起こした。2)この電流は薬理学的、電気生理学的特徴からCa依存性Kチャネルの開口により生じることが分かった。3)細胞内ストア由来の一過性[Ca^<2+>]_i増加反応はCa-ATPase阻害薬により可逆的に消失し、その後の細胞外へのCa再導入により[Ca^<2+>]_iは増加した。4)膜電位固定した細胞では、一過性[Ca^<2+>]_i上昇に伴いカテコールアミン分泌反応が生じた。5)培養細胞の表面灌流法により、放出されたカテコールアミンとATPのオンライン同時測定により、両物質の分泌の時間経過、比率は刺激の種類に拘わらず一定であることが明らかになった。更にカテコールアミンの合成貯蔵に影響を与える薬物処置によっても、ATP放出量は変化しなかったことから、両物質の合成と貯蔵は互いに独立した機構により制御されていることが分かった。
p53経路の破綻による腫瘍悪性化の解明と分子標的治療への応用

p53は悪性腫瘍で最も高頻度に変異しているが,「がん抑制遺伝子」であるためp53を分子標的とした治療薬の開発は遅れている.本研究ではp53による転写ネットワークの全貌を解明し,p53による細胞死誘導に相互作用する経路を探索して,変異型p53と合成致死(synthetic lethality)に関与する経路および正常型p53によるアポトーシス誘導を増強する経路を明らかにして,そのメカニズム解明および革新的な根本的治療の開発につながる研究を展開する.また,p53変異をもつ腫瘍で発現上昇している標的遺伝子などを同定し,癌治療に有望な分子標的阻害薬の開発につながる基礎研究を展開する.p53は悪性腫瘍で最も高頻度に変異しているが,「がん抑制遺伝子」であるためp53を分子標的とした治療薬の開発は遅れている.本研究ではp53による転写ネットワークの全貌を解明し,p53による細胞死誘導に相互作用する経路を探索して,変異型p53と合成致死(synthetic lethality)に関与する経路および正常型p53によるアポトーシス誘導を増強する経路を明らかにして,そのメカニズム解明および革新的な根本的治療の開発につながる研究を展開する.また,p53変異をもつ腫瘍で発現上昇している標的遺伝子などを同定し,癌治療に有望な分子標的阻害薬の開発につながる基礎研究を展開する.
ランタニドを含む混合金属錯体の格子構造とランタニド-配位子間結合

本研究で用いたランタニドのヘキサシアノコバルト(III)酸錯体水和物は、室温でCoCl_3とK_3[Co(CN)_6]から合成した。熱分析の結果、得られた錯体はNdより軽希土側では5水和物、Smより重希土側で4水和物であった。これら錯体のラマンスペクトルを測定したところ、2170cm^<-1>付近のC-N伸縮振動に帰属できるピークと、200cm^<-1>付近にランタニドと水分子との結合に起因する伸縮振動のピークが観測された。これらのピークのうち、2170cm^<-1>付近のピークは、ラマンスペクトルで5水和物錯体と4水和物錯体とを識別するよい指標となるが、Nd錯体の5水和物は、2170cm^<-1>付近のピークの形態が、他の5水和物錯体と異なるとを見いだした。Pr、Nd及びSm錯体のX線結晶構造解析の結果から、これらの錯体で、Co原子はシアノ基の炭素原子と配位しCoC_6の八面体構造をとりその対称性はO_hで、ラマンスペクトルの分裂には影響を及ぼさないことが分かった。Pr錯体では、Pr原子は3個の水分子の酸素原子と6個のシアノ基の窒素原子と結合し、PrN_6(H_2O)_3の9配位構造をとり、これとCoC_6のグループは、C-Nで架橋され、三次元網目構造を作り上げている。配位しない二つの水分子は、ゼオライト様格子の空間に存在することが分かった。Nd錯体では、Ndに配位する3個の水分子の中一つが、ディスオダ-している点が、Pr錯体と異なる。このようなランタニド周りの対称性の違いが、Pr錯体5水和物とNd錯体5水和物のラマンスペクトルのC-N伸縮振動の違いに反映されていると考えられる。このようなランタニド原子-溶媒分子間の結合状態の差は、溶液中のイオン溶媒和の差異とも密接に関係していると考えられるので、この錯体について電気伝導度や溶解度等の溶液物性を測定したところ、軽希土側と重希土側の錯体とで水和環境の差があることを示唆する結果を得た。
水素吸蔵による希土類-遷移金属系化合物の巨大磁歪材料の開発

水素吸蔵によるプロチウム格子間侵入は3d遍歴電子磁性に強く影響を及ぼす。本研究では遍歴電子メタ磁性転移と転移に伴う磁気体積効果へのプロチウム侵入効果に着目し、遍歴電子メタ磁性転移に伴う巨大磁気体積効果の室温での出現可能性について検討した。遍歴電子メタ磁性転移を示す希土類-遷移金属化合物に50atm水素雰囲気中430500Kでの熱処理を施す事により水素吸蔵を行った。Nazn_<13>型La(Fe_xSi_<1-x>)_<13>水素化化合物においてはキュリー温度が340Kまで上昇し、強磁性-常磁性転移に伴なう1%以上の体積変化が水素化後も保持されていることを確認した。また、キュリー温度直上において、遍歴電子メタ磁性転移の出現が観測されることから、本系の構造を特徴付けるFeとSiからなる20面体クラスターの間にプロチウムが侵入する事で遍歴電子メタ磁性転移出現の条件を壊すことなく、磁気状態を制御できることが明らかになった。さらに、水素吸収後、Ar雰囲気下での熱処理により脱水素処理を施し水素吸収量を調整する事で、キュリー温度を制御できる事がわかった。La(Fe_xSi_<1-x>)_<13>H_<1.0>化合物の遍歴電子メタ磁性転移に伴う体積変化は1%程度であり、長さ変化としてもタフェノール系に匹敵する大きさを示し、また、キュリー温度付近では非常に小さな磁場でも転移を発生させることが可能である。これらの結果から、La(Fe_xSi_<1-x>)_<13>H_<1.0>化合物において、室温で遍歴電子メタ磁性転移を生じ実用磁歪材料として応用できる可能性があることが示された。
小学生の生物多様性の理解を支援する体験・認識型環境学習プログラムの開発

本研究では,子どもたちが生物多様性の観点から自然現象を科学的に理解しつつ,それを身近な自然環境において認識することができる環境学習プログラムを開発することを目的に,栃木県益子町に実在する里山を題材としたすごろくゲーム教材の開発・評価,及びそれを導入した学習プログラムの開発を行った。研究の結果,子どもたちが里山の植生遷移やその利活用のメカニズムに触れることを通して,生物多様性の理解することができるゲーム教材の開発を行い,それを活用した環境学習プログラムの提案を行うことができた。本研究の目的は,生物多様性の観点から自然現象を科学的に理解しつつ,それを身近な自然環境において認識することができる小学生を対象とした体験・認識型環境学習プログラムを開発し,それを実践的に提案することである。研究期間の2年次である平成25年度は,生物多様性の理解を支援するための里山を題材にした体験・認識型の環境学習プログラムの開発を行った。具体的には以下の2点を実施している。(1)先行研究の調査:これまでの国内外の科学教育研究領域において実施されてきている,環境学習をテーマとしたゲームに関する先行研究を調査した。(2)学習プログラムの開発・検討:栃木県那珂川流域の里山における植生を対象とした学習プログラムの開発に着手した。当該地域の森林生態学の専門家と協力して,里山を題材にしたデジタル教材,及びそれらを導入した学習プログラムの開発に関する検討を開始した。研究期間の初年度である平成24年度は,生物多様性の理解を支援するための里山を題材にした体験・認識型の環境学習プログラムの予備的開発を行った。(2)ゲーム開発・プログラム検討:既に申請者によって開発されている植生遷移ゲームを,本研究の対象フィールドとなる栃木県那珂川流域の里山における植生にカスタマイズできるよう,当該地域の森林生態学の専門家と協力して,ゲーム開発を行った。またそれと並行して,里山を題材にしたデジタル教材,及びそれらを導入した学習プログラムの開発に関する検討を開始した。■研究実績の概要本研究の目的は,生物多様性の観点から自然現象を科学的に理解しつつ,それを身近な自然環境において認識することができる小学生を対象とした体験・認識型環境学習プログラムを開発し,それを実践的に提案することである.研究期間の3年次にあたる平成26年度は,25年度に開発した生物多様性の理解を支援するための里山を題材とした環境学習プログラムの改良を行った.具体的には,以下の2点を実施している.(1)里山の自然環境に関する理解度調査:栃木県内における里山の自然環境の実態について,小学生の理解度を調査した。(2)環境学習プログラムの改良:小学生の理解の実態をもとに,25年度に検討した環境学習プログラムを改良した.具体的には,植生理解支援のためのデジタルゲームの構成要素について再度検討するとともに,ゲームルールを簡素化した。平成27年度は,里山を題材とした環境学習ゲームの改良,大学生を対象とした実験的な評価,及び開発したゲーム教材を導入した小学生向け環境学習プログラムの提案を行った。環境学習ゲームの改良においては,26年度までに開発していたすごろくゲームを元に,ゲームを構成する盤面やコマ,カードのデザインを一新し,名称も「里山Life・アドミンズ」と設定した。またゲームの舞台である栃木県益子町に実在する里山に即して,その生物多様性を表現するルール構成に改良した。大学生を対象とした実験的な評価では,森林生態学の基礎を習得した農学部の学生・院生,及び小学校教員を志望する学生を対象に評価実験を実施した。その結果,ゲームのルールや構成物は実際の里山における生物多様性や,里山の植生遷移,また人による利活用に即したものであることが評価された。また,ゲーム構成物の視認性やルールのわかりやすさも肯定的に評価されたものの,小学生を対象にした教材としては,ルールのさらなる簡易化などが求められることが明らかになった。本研究を通して,栃木県の子どもたちにとって身近な地域の里山を舞台にしたゲーム教材の開発を行い,その有効性を検証することができた。この点において,生物多様性の観点から自然現象を科学的に理解しつつ,それを身近な自然環境において認識することができる環境学習教材の開発を行うことができたと言える。今後は,本研究では十分に着手することができなかった実践的な提案も視野に入れ,ゲームのさらなる改良及び実践への導入を蓄積してくことが目指される。

研究の結果,子どもたちが里山の植生遷移やその利活用のメカニズムに触れることを通して,生物多様性の理解することができるゲーム教材の開発を行い,それを活用した環境学習プログラムの提案を行うことができた。平成25年度7月から9ヶ月間,産休・育休を取得していたため。科学教育本研究課題については26年度が最終年度であったが,25年度中の産休・育休の取得により研究計画の進捗に遅れが発生したため,1年間の研究期間の延長をすでに承認いただいている。今後1年間においては,環境学習プログラムを早期に開発完了し,また森林生態学及びゲーム開発の専門家,評価実践を実施予定の小学校教諭との連携をより緊密にすることで,研究計画の推進により一層尽力する。平成25年7月から平成26年3月末までの期間,産休・育休を取得していたため。24年度においては,当初予定していたゲームの開発を概ね終了し,森林での環境学習をテーマとした学習プログラム全体の開発にも着手できた。一方で,ゲーム開発や学習プログラムの開発に長い期間を要したため,予定していたゲームの予備的評価までは実施することができなかった。これについては25年度の実施に向けて,すでに計画や準備に着手しており,今後の研究計画の遂行に支障を来さないよう万全を尽くす体制がすでにできている。平成25年度中に9ヶ月間の産休・育休をしており,それにより研究計画に遅れが生じ,26年度に実施予定であった計画を遂行できなかったため。産休・育休の取得によって平成25年度の研究計画にやや遅れが出ている。これを解決するため,森林生態学の専門家や評価実験を行う小学校の教諭らとの連携をより緊密にし,研究課題の推進に尽力する。今後の研究の推進方策として,以下の3点を計画している。(1)24年度に実施予定であったゲームの予備的評価を早急に実施するとともに,それに関する成果発表を行う。具体的には,市内の小学生を対象に実践的な評価実験を行うことを計画している。またその成果については,日本科学教育学会,日本理科教育学会等において発表を行う。(2)25年度に計画しているゲームの改良,及びプログラムの改良を随時実施する。(3)25年度及び26年度に計画している小学校高学年を対象とした計2回の評価実験を実施するとともに,,それに関する成果発表を国内外の科学教育・教育工学系学会で公表する。27年度は,26年度までに開発計画を行ってきている植生理解支援ゲームの本格的な開発,及び評価実験の実施を計画している。27年度使用額は,その開発費,及び評価実験のためのデバイス購入費,成果発表のための旅費に充当する予定である。平成25年7月から平成26年3月末まで産休・育休を取得していたため,その期間に研究を進めることができなかったため。今年度は,昨年度までに開発計画を行ってきているゲームの本格的な開発,及び評価実験の実施を計画している。事前度使用額は,その開発費や評価実験のためのデバイスの購入費,謝金等人件費,及び成果発表のための旅費に充当する計画である。24年度に計画通り使用できなった研究費について,下記の通り使用を計画している。
新しい細胞外基質蛋白del-1の心臓発生における機能の研究

我々の研究目的は新しい血管内皮特異的細胞外基質蛋白del-1の機能を通して循環系発生のメカニズムを解明することである。del-1は胎児期の血管内皮細胞が特異的に産生する細胞外基質蛋白である。del-1は内皮細胞より分泌された後に内皮細胞の壁側に沈着し、心臓においては、内膜下の心筋に蓄積することを我々は明らかにしった。del-1はインテグリン結合配列として知られるRGD配列を有しており内皮細胞、心筋細胞のインテグリンを介して機能することが予測された。我々はdel-1の心臓発生における役割を解明する目的で、del-1の情報伝達に関する実験を行った。大腸菌を使用しdel-1の組み替え蛋白を作製し、それで培養皿をコートすることにより血管内皮細胞の接着性が増した。その効果はalpha Vbreta3インテグリンの抗体により阻害されたが、他のインテグリンに対する抗体では阻害されなかった。またalpha Vbeta3インテグリンのもう一つのリガンドであるビトロネクチンにより競合的に阻害された。del-1のRGD部分に変異を加えることでこれらの効果は消失した。以上の実験からdel-1はalpha Vbeta3インテグリンの新たなリガンドと思われた。del-1でコートした培養皿の血管内皮細胞を蒔くと、直後よりインテグリン裏打ち蛋白の一つであるFAKがリン酸化された。また培養細胞に対し免疫染色を用いて検討したところ、del-1でコートした培養皿上ではインテグリンやその裏打ち蛋白であるビンキュリンが複合体を形成していると考えられた。次に心臓発生のおけるdel-1の役割について検討するため、多細胞への分化能を有するマウス胚性癌細胞株のP19細胞を用いてdel-1の発現について検討した。本細胞は心筋へ分化する系においてdel-1を多く発現しており、心筋分化におけるdel-1の関与が示唆された。本研究の目的は血管内皮細胞由来の新しい細胞外基質蛋白であるdel-1の解析を通じて細胞外基質の細胞分化、形態形成への関与を解明することである。本研究では心筋および骨格筋への分化能のあることが知られているマウス胎児性癌細胞株P19を使用した。この細胞は多くの研究で使用されており良い実験材料と考えられたが、実際に培養してみるとなかなかうまく分化せず、多方面よりプロトコールの確認をしたり細胞の供与をうけたりして安定した結果を得るのに苦労した。最初に行った実験は、P19が心筋に分化する際におこる分子生物学的変化を解析することである。特に内因性のdel-1の発現様式は知っておく必要がある。その結果del-1は分化誘導直後から発現し、4日目にその発言のピークを迎えることが解った。この時点は中胚葉のマーカー遺伝子のBrachyury発現のあとであり、心筋のマーカー遺伝子のCsxの発現の開始と時を同じくするものである。このことは我々の予想どうりdel-1が心筋分化に関与している可能性を支持している。現在、CMVのプロモーターを使用してdel-1遺伝子を強制発現させるP19を作製し、del-1の心筋分化への関与を検討中である。
河川生態系における水生菌類の群集構造決定機構の解明

菌類は分解者としての重要性が知られており、高分子や難分解性の有機物を分解できる系統も多く存在する。河川においても、流入する落葉や木材等の陸生由来である有機物(他生性有機物)の分解を担っており、なかでも特に河床の石表面の菌類群集は、有機物を取り込むことで河川内にそれらを貯留し、さらに高次捕食者へ転流するという重要な役割を果たす。これらの種構造は空間的または季節的な水中や石上の有機物の変化に影響されていると考えられるが、未だ不明な点が多い。石上着生の菌類は、水中から供給される他生性有機物のほかに、石上に同所的に生息する藻類や細菌類による相互作用も強く受けていると考えられる。しかし、他生性有機物と藻類や細菌類に由来する有機物(自生性有機物)の相対的な影響はわかっていないため、今年度は、宮城県名取川水系内の3カ所の異なる環境条件をもつ流域に、光条件の異なるタイルを設置して、浸水培養実験を行った。その結果、菌群の種数は流域的な他生性有機物の差による違いはないが、光環境下で暗環境下よりも有意に多かった。このことは、複数の系統が光環境下で自生性の栄養を好んで利用するということを示している。また、群集内の種組成(群集の類似性)は、流域ごとに有意に異なる(ターンオーバー)ことが示された。このことから、種組成は流域間の他生性有機物の差を反映し有意に変化するが、自生性栄養の加入がある場合、さらに流域内でも変化することが示唆された。さらに、3ヶ月後の発達した石上菌群の種組成は他の時期よりも、藻類の存在量による影響が大きかった。これは、時間的な石上群集の発達とともに、受け取る自生性有機物の影響が強くなることで、菌群の種組成が変化していることを示唆している。今回の成果は、単に菌群の生態研究としてだけでなく、石上菌類と密接に関係する藻類や細菌群集、そして高次捕食者とのかかわりのなかで、水生菌類群集が河川生態系に果たす役割を俯瞰的に考察するために新規性の高いものだといえるだろう。(抄録なし)本研究は、河川の環境勾配に沿った水生菌類の種数・種組成の変化を調べることで、菌類の群集構造とその決定機構を解明することを目的としている。落葉や木材等の、陸上から河川に流下した有機物から検出される水生菌類の群集構造は、それぞれの基質によって異なることが知られているため、河床の石表面に付着している菌類群集もまた、河川に流入する有機物の質や量を反映しその構造が変化すると考えられる。本研究では2011年10月と2012年5月に、宮城県名取川水系の12地点で河床の石表面に付着する菌類群集を、DGGE法により種数を計測した。これをもとに、水生菌類の群集構造の空間的・季節的な変化を調べた。その結果、各地点で確認された種数(γ多様性)は、秋よりも春の方が大幅に少なかった(秋平均:103.9種、春平均:55.9種)。また、1つの石上で確認された菌類の平均種数(α多様性)は、流量の増加とともに有意に増加する傾向がみられた(r=0.81,p<0.01)。しかし、この傾向は春には確認されず、α多様性も大きく減少した。さらに、種の在・不在データを用いたCCAの結果から、集水域内の土地利用や、水中に含まれる栄養塩の量や質(TOC、TN、TP量など)が似ている地域ほど、群集構造が類似していることが示唆された。これらの結果は、研究が立ち遅れている水圏における水生菌類の分布特性や、生態系機能についての理解を深める上で重要な知見となる。例えば、河川では重力の作用により物質が上流から自然に海へと流下してしまうが、水生菌類がさまざまな流下中の有機物を同化することで滞留時間を高め、細菌や水生昆虫の資源となることで陸上に物質を転移させる機能を担っている可能性がある。このように個々の生態だけでなく、従来着目されてこなかった水生菌類群集の河川生態系における役割を把握するための研究として、本研究は新規性の高い研究だといえるだろう。

このことは、複数の系統が光環境下で自生性の栄養を好んで利用するということを示している。また、群集内の種組成(群集の類似性)は、流域ごとに有意に異なる(ターンオーバー)ことが示された。このことから、種組成は流域間の他生性有機物の差を反映し有意に変化するが、自生性栄養の加入がある場合、さらに流域内でも変化することが示唆された。さらに、3ヶ月後の発達した石上菌群の種組成は他の時期よりも、藻類の存在量による影響が大きかった。これは、時間的な石上群集の発達とともに、受け取る自生性有機物の影響が強くなることで、菌群の種組成が変化していることを示唆している。今回の成果は、単に菌群の生態研究としてだけでなく、石上菌類と密接に関係する藻類や細菌群集、そして高次捕食者とのかかわりのなかで、水生菌類群集が河川生態系に果たす役割を俯瞰的に考察するために新規性の高いものだといえるだろう。本年度は河川内で、石の表面に付着する菌類群集の多様性について、空間的・時間的な変化を明らかにすることができた。また、次の段階として計画していた操作実験にも着手することができた。このため、本課題はおおむね順調に進展しているといえるだろう。今後は、操作実験やさまざまな基質(タイル、落葉など)を用いた実験について、補足調査と更なる解析を実施する予定である。また、シーケンス精度を向上するために、次世代シーケンスデータの扱いについても勉強していこうと考えている。このことで、より詳細な菌類の群集構造の決定機構を検討していくことができると考えられる。(抄録なし)