hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アーク放電法における高効率フラーレン生成条件とプラズマパラメータ

最も効率的にフラーレンを生成できるプロセスパラメータを種々の手法を駆使して追求した。これまで、重要なプロセスパラメータは圧力や電極間ギャップ長であると言われていたが、本研究では、雰囲気ガスをヘリウム、電流は直流とし、圧力、電流値、ギャップ長、電極直径、冷却半径、および陰極材料をパラメータとして、フラーレンを生成した。新しく作成したアークチャンバは、ギャップ長を容易に制御できる構造とした。一方、アーク電圧をモニターすることににより、電極間ギャップ長を正確に制御できる手法を開発した。平行して、プラズマパラメータ、すなわち、プラズマ構成粒子、温度の空間分布、粒子の空間分布を計測した。まず、フラーレンを生成しているプラズマ空間からの発光スペクトルをモノクロメータを用いて全波長に渡って計測した。次に、フレーレンに特有なスペクトルに着目し、その微細構造を高精度モノクロメータ(ジョバン-イボン社、520-13-11T)で計測した。さらに、特定のスペクトルの放射強度の時間変動を、アーク電圧・電流の変動とともに計測した。このような計測を実施することによって、フラーレンが生成される最適なプラズマパラメータが特定できた。また、連続放射光源を用いて、プラズマ空間におけるフラーレンによる吸収スペクトルを計測した。このことにより、フラーレンが生成されるプラズマ領域が特定でき、フラーレンが生成されるメカニズムを見いだすことが可能となった。
労働衛生管理のためのCHEMCADによる混合有機溶剤の気液平衡関係の活用

本研究では,リスクアセスメントが義務化された物質を対象に,UNIFACモデルの適用の可能性を検討することを最終目標とした.昨年度は,第1種有機溶剤2種,第2種有機溶剤37種,特別有機溶剤12種の計49種を対象に,CHEMCADを用いて気液平衡関係を推算した.全ての組み合わせ1176系をの計算を行ったが,かなりの時間と労力を要することがわかった.そこで平成30年度は,まず,CHEMCADとエクセルのマクロを利用し,多数の混合有機溶剤の気液平衡関係を迅速に計算可能なプログラムの開発を目的とした.ただし,手作業で行う操作をそのままマクロ化してCHEMCADを実行することは不可能であったため,CHEMCAD内のフラッシュインターフェースを利用して連続的に計算することを試みた.このインターフェースでは,タンク(蒸留装置)に所定の混合比の2成分系混合有機溶剤を供給し,平衡状態での液相モル分率に対する気相モル分率をUNIFAC式で求めた.次に,供給する混合比を変化させ,異なる液相モル分率に対する気相モル分率を求めた.これを繰り返し計算することで,一つの2成分系混合有機溶剤の気液平衡関係の計算を完成させた.あらかじめ原料倉庫に有機溶剤該当物質をリスト化し,その中から2物質を取り出して供給するように工夫した.さらに,エクセルに取り込んだデータから,2成分系の気液平衡関係のグラフを自動で作成するマクロを別に作成した.次に,作業現場で汎用されている代表的な有機溶剤で異性体が存在するキシレンまたは,酢酸ブチルを含む2成分系の混合有機溶剤の気液平衡関係を実験的に求め,UNIFAC式を用いて得られた計算値と比較検討した.その結果,UNIFAC式による計算値はラウール則より実験値と近い値となったが,計算値と実験値にずれが見られた.これはUNIFAC式が物質ごとのパラメータではなくグループパラメータを使用しているためと考えられた.計画の初年度に,目的前半の有機溶剤49種の全ての2成分系の組み合わせ1176系に対して,CHEMCAD内のUNIFACモデルを用いて気液平衡関係を計算し,ラウール則(理想溶液)との差異を調査することとしていた.計算は完了したが,この計算にはかなりの時間と労力を要することがわかった.そこで,エクセルのマクロを利用し,CHEMCADと連結することにより,計算とグラフ化を自動で作成可能なプログラムの開発に着手した.このシステムが完成すれば,当初の目標であるリスクアセスメントが義務化された673物質を対象に,2成分系混合有機溶剤の気液平衡関係を迅速に計算することが可能になると考えられる.CHEMCADとエクセルのマクロを連結し,多数の混合有機溶剤の気液平衡関係を迅速に計算可能なプログラムの開発に着手した.現在のプログラムでは,原料倉庫に有機溶剤該当物質をリスト化し,その中から2物質を取り出して供給するように工夫した.その際,最後に入力した最下位の物質が第1成分として固定され,その第1成分と他の物質との気液平衡関係が計算される.そのため,例えば10物質を原料倉庫にリスト化すれば,9系の気液平衡関係が計算される.この固定する第1成分を順に他の物質に変更すれば,最終的には全ての組み合わせの計算が可能と思われる.最終年度は,上述した内容を含むプログラムの開発を行う予定である.本研究では,リスクアセスメントが義務化された663(申請時640)物質を対象に,UNIFACモデルの適用の可能性を検討することを目的とした.平成29年度はまず,リスクアセスメントの実施が義務化されている663物質のうち,常温常圧で液体とされる物質を有機溶剤該当物質として抽出した.次に,それぞれの物質に含まれるUNIFACモデルのグループをすべて抽出した.その際,CHEMCAD(ケムキャド)内の計算システムを使用し,グループ種やグループ間相互作用パラメータの有無を確認した.最後に,第一種有機溶剤2種,第二種有機溶剤37種,特別有機溶剤12種の計49種を対象に,CHEMCADを用いて気液平衡関係を推算した.その結果,663物質のうち,有機溶剤に該当する物質は246物質あり,その物質は39のUNIFACグループで構成されていた.また,必要となる741対のパラメータのうち,現在存在しているパラメータは413対であった.このパラメータの存在比から,2成分系混合有機溶剤の気液平衡関係の計算においては,約半分程度の系で計算可能であることが示唆された.一方,有機則と特化則の49物質に関しては,18のUNIFACグループで構成されていた.この18グループにおいて必要となる全ての組み合わせのうち,未決定のパラメータは13対存在した.次に,重量分率5%の液相濃度に対するUNIFACモデルの気相濃度の計算値が,ラウール則から乖離する系を調査した.その結果,差異が10%未満の系は661系,10%以上50%未満の系は238系,50%以上の系は252系存在した.

また,特定の濃度に限らず,ラウール則とUNIFACモデルの計算値の乖離が一番大きい点を調べたところ,液相重量分率5%の濃度に着目した時と比較して,個々の飽和蒸気圧からのみでは精度よく蒸気濃度を予測できない系が111系増加した.本研究では,安衛法の有機溶剤49種(特化則12種および有機則の37種)とリスクアセスメントの実施が義務化された640種(現663)の全ての2成分系の組み合わせを対象に, CHEMCADを活用して気液平衡関係を計算し,ラウール則から大きく乖離する系を調査することを目的とした.計画の初年度は,目的前半の有機溶剤49種の全ての2成分系の組み合わせ1176系に対して,CHEMCAD内のUNIFACモデルを用いて気液平衡関係を計算し,ラウール則(理想溶液)との差異を調査することとしていた.しかし,計算システムの性能が良く予想以上に研究が進み,最終年度に予定していた目的の後半の663種の化学物質について,有機溶剤の抽出や,UNIFACグループの分類・解析等を同時進行で行った.本研究では,リスクアセスメントが義務化された物質を対象に,UNIFACモデルの適用の可能性を検討することを最終目標とした.昨年度は,第1種有機溶剤2種,第2種有機溶剤37種,特別有機溶剤12種の計49種を対象に,CHEMCADを用いて気液平衡関係を推算した.全ての組み合わせ1176系をの計算を行ったが,かなりの時間と労力を要することがわかった.そこで平成30年度は,まず,CHEMCADとエクセルのマクロを利用し,多数の混合有機溶剤の気液平衡関係を迅速に計算可能なプログラムの開発を目的とした.ただし,手作業で行う操作をそのままマクロ化してCHEMCADを実行することは不可能であったため,CHEMCAD内のフラッシュインターフェースを利用して連続的に計算することを試みた.このインターフェースでは,タンク(蒸留装置)に所定の混合比の2成分系混合有機溶剤を供給し,平衡状態での液相モル分率に対する気相モル分率をUNIFAC式で求めた.次に,供給する混合比を変化させ,異なる液相モル分率に対する気相モル分率を求めた.これを繰り返し計算することで,一つの2成分系混合有機溶剤の気液平衡関係の計算を完成させた.あらかじめ原料倉庫に有機溶剤該当物質をリスト化し,その中から2物質を取り出して供給するように工夫した.さらに,エクセルに取り込んだデータから,2成分系の気液平衡関係のグラフを自動で作成するマクロを別に作成した.次に,作業現場で汎用されている代表的な有機溶剤で異性体が存在するキシレンまたは,酢酸ブチルを含む2成分系の混合有機溶剤の気液平衡関係を実験的に求め,UNIFAC式を用いて得られた計算値と比較検討した.その結果,UNIFAC式による計算値はラウール則より実験値と近い値となったが,計算値と実験値にずれが見られた.これはUNIFAC式が物質ごとのパラメータではなくグループパラメータを使用しているためと考えられた.計画の初年度に,目的前半の有機溶剤49種の全ての2成分系の組み合わせ1176系に対して,CHEMCAD内のUNIFACモデルを用いて気液平衡関係を計算し,ラウール則(理想溶液)との差異を調査することとしていた.計算は完了したが,この計算にはかなりの時間と労力を要することがわかった.そこで,エクセルのマクロを利用し,CHEMCADと連結することにより,計算とグラフ化を自動で作成可能なプログラムの開発に着手した.このシステムが完成すれば,当初の目標であるリスクアセスメントが義務化された673物質を対象に,2成分系混合有機溶剤の気液平衡関係を迅速に計算することが可能になると考えられる.活量係数式であるUNIFACモデルはグループ寄与法(化学物質は多数存在するが,その構造は僅か50個の置換基等の構成グループで成り立つという考え)を用いているため,異性体の違いを表現できない.
全能性プログラムにおけるエピゲノム再編成の理解とその人為的制御

精子と卵子の融合により形成される受精卵や、体細胞核移植胚においては、大幅なエピゲノムの書き換え、すなわち「エピゲノム再プログラム化」を介して全能性が獲得されると考えられている。しかしながら、技術的問題から、その分子機構は未解明のままとなっている。本研究では、最新の技術の応用と新規技術の開発によって、その分子実体に迫り、全能期のエピゲノム制御機構を詳細に理解する。さらに、それらの結果を基盤として、全能性の人為的制御へと発展させる。これらの研究から得られる成果は、生命の始まりの基礎的理解にとどまらず、近年ますます増加傾向にある生殖補助医療にとっても重要な知見となることが期待される。
ビラジカル種の可逆的相互変換を鍵とする電位応答型二光子吸収スイッチの創製

本研究では二光子吸収特性を酸化還元によりスイッチ可能な材料の創製を目指した。その実現のためにキノイド型の化学種に着目し、キノイド構造に酸化還元ユニットを導入した化合物の合成とその光学特性を評価した。具体的にはキナクリドン色素にジシアノメチレン基を導入した化合物およびチオフェン類にジアリールメチレン基を導入した化合物を合成しその酸化還元特性、光学特性を評価した。また、研究過程で熱に応答して結晶がジャンプする材料を見出し、その機構に関して検証を行った。本研究はラジカル性を酸化還元によって調節できる系の創出とその光学的応用を目的としている。本年度はキナクリドン色素を基盤とした動的酸化還元対について検討した。キナクリドンに電子授受能と溶解性を付与するためにジシアノメチレン基とアルキル基を導入した分子(1)を設計・合成した。1の単結晶X線構造解析の結果、この分子は大きく湾曲した構造をとることが確かめられた。これはジシアノメチレン基まわりの立体障害によると考えられる。分子1はその折れ曲がった構造と導入されている官能基により低い分子対称性を有している。このことにより溶液中における分子1の動的挙動を温度可変1H NMRスペクトル測定により観測することが可能となった。温度可変1H NMR測定とDFT計算の結果から、溶液中で観測された分子1の動的挙動は湾曲構造と椅子型構造間の平衡に帰属され、この平衡は非常に速い速度で起きていることが示唆された。分子1を還元すると平面性が高く、かつビラジカル性を有するジアニオン種へ誘導できると期待される。実際、分子1の定電流還元をUV-Visスペクトルで追跡すると、中性体からジアニオン種へと変換する様子が確かめられた。分子1は分子内双極子モーメントの存在に基づく二光子吸収活性を示した。分子1の部分構造を有する比較化合物と比較して大きな二光子吸収活性を有していたことから複雑な分子内双極子相互作用が二光子吸収活性の向上に寄与したと考えられる。本研究はラジカル性を酸化還元によって調節できる系とその光学的応用を目的としている。本年度はチオフェンおよびチエノチオフェンの末端に酸化還元ユニットであるジアリールメチレン基を導入した化合物の合成及びその物性評価を行った。はじめに標的化合物の汎用性の高い合成法の開発を行った。既報の方法では高温の反応条件もしくは不安定なカチオン種の単離が必要であったが、本改良法ではすべての反応を低温でかつカチオンの単離を行わずに行うことができた。ジオールからのカチオン発生において高極性かつ留去が容易なヘキサフルオロイソプロパノールとルイス酸を用いることで続く還元をin situで行うことができる。また、電子供与性・電子求引性置換基をアリール基に導入可能であることも確かめられた。より強い電子供与基であるアミノフェニル基の導入及び中央のチオフェンユニットの更なる拡張についても検討を行ったが目的物を得ることができなかった。これは生成した目的分子が電子供与性の増加のために不安定化し、分解したためと考えられる。合成した酸化還元対の物性を調査した。スペクトル測定より500nm付近に大きな吸収を有し、発光を示すことが分かった。また、その吸収はアリール基状への置換基の導入によって変調できることも確かめられた。サイクリックボルタンメトリー測定よりこれらは強い電子供与能を有することが分かった。酸化によって生成したジカチオン種は不安定であるが、電子供与基をアリール基に導入することにより安定化できることが分かった。電気化学的に安定な化学種は段階的なエレクトロクロミズムを示すことが確かめられた。チオフェンを基盤とした酸化還元対の構築の検討を行い、その物性を明らかにすることができた。他の計画も検討を行っていることから、本研究はおおむね順調に進展していると判断する。本研究はラジカル性を酸化還元によって調節できる系の創出とその光学的応用を目的とした。その実現のためにキノイド構造に着目し、その末端に酸化還元対を導入した化合物を設計・合成した。はじめにジシアノメチレン基を導入したキナクリドン(1)を合成し、その構造と酸化還元挙動、光学特性を評価した。X線結晶構造解析によりこの分子は大きく折れ曲がった構造を有しており、その動的挙動はNMR測定により追跡することが可能であった。化合物1はサイクリックボルタンメトリー測定で可逆な1段階2電子の酸化還元波を示し、平面型のジアニオン種と相互変換が可能であることが示された。分子1の二光子吸収測定を行うと比較的高い活性を示すことが明らかとなった。次に酸化還元対の安定化を目指し、チオフェンにジアリールメチレン基を導入した酸化還元対を合成した。既報の手法を改良し、汎用性の高い合成法を確立した。合成した酸化還元対は末端のアリール基によって光学特性・酸化還元時の安定性が異なることが明らかとなり、電子供与性のメトキシ基を導入した化合物ではクリーンなエレクトロクロミズム挙動を示すことを確かめた。より安定な酸化還元対およびラジカル性の強い酸化還元対の合成を試みたが、合成した化合物が不安定であったり、溶解度が悪かったため詳細な検討まで進むことができなかった。本研究の過程で合成したアルキルアクリドンおよびそのジシアノメチレン誘導体の結晶が熱に応答してジャンプする現象を見出した。

アルキル鎖長の異なる化合物を合成し、結晶構造解析およびジャンプ活性の有無を調査した結果、結晶ジャンプの活性は分子のパッキングおよびアルキル鎖長に大きく影響を受けることが分かった。結晶ジャンプを示す化合物は分子間のπ積層もしくは分子のフリッピングに基づく異方的な伸縮に由来していることが確かめられた。本研究では二光子吸収特性を酸化還元によりスイッチ可能な材料の創製を目指した。その実現のためにキノイド型の化学種に着目し、キノイド構造に酸化還元ユニットを導入した化合物の合成とその光学特性を評価した。具体的にはキナクリドン色素にジシアノメチレン基を導入した化合物およびチオフェン類にジアリールメチレン基を導入した化合物を合成しその酸化還元特性、光学特性を評価した。また、研究過程で熱に応答して結晶がジャンプする材料を見出し、その機構に関して検証を行った。該当年度の研究計画の予定通り、本研究テーマのプロトタイプとなるキナクリドン型電子受容体の構造・電子的物性を明らかにできた。また、次年度以降の研究計画もすでに着手を始めており、おおむね順調に進展していると判断している。ラジカル性が関与するより安定な酸化還元対の探索を行い、その光学的特性の調査を行う。昨年度検討を行った化合物のいくつかで特異な応答を示す結晶を見出した。その詳細な機構解明もあわせて行う。来年度は本研究計画の最終年にあたることから成果のとりまとめも行う。構造有機化学本年度検討したビラジカル性を有するジアニオン種は単離が困難であることから、安定に取り扱うことが可能なビラジカル性酸化還元対の探索を行う。来年度はビラジカル性を有するジカチオン種の合成を検討する。昨年度の購入を見送っていた低温恒温槽を導入した。予定額を昨年度より繰り越していたが、実際の購入額はそれよりも低額であった。今年度の計画経費については学会参加に係る経費が予定より必要であった一方、試薬などの消耗品費が少額で済んだ。その結果、次年度の使用額がわずかに生じる結果となった。本年度に低温恒温槽を導入予定であったが、設置場所の確保ができなかったため次年度に購入を延期した。このため次年度使用額が生じた。次年度使用額については酸化還元対の創製に必要な試薬などの消耗品費および研究成果発表に係る旅費・印刷費として使用する予定である。購入を延期した低温恒温槽を導入する経費として使用する予定である。
生存シグナル伝達分子Akt並びにPDK1の活性制御機構の解析と治療への応用

Aktは細胞の生存に重要な役割を果たすセリン・スレオニンキナーゼで、細胞の癌化に関わる分子としても近年注目を集めている。PDKはAktを活性化する上流のキナーゼとして見いだされた分子だが、その後Aktだけではなく、PKC、RSKなどをリン酸化することにより細胞の増殖・生存に関わることが明らかになっている。Aktをはじめ、PDK1の下流に位置する分子は多くの癌細胞で活性化していることが報告されており、PDK1は癌の治療法開発における標的分子として適していると考えられる。そこで本研究では結合タンパク質によるPDK1の活性制御機構を明らかにすることを目的に、PDK1のアミノ酸配列を検討した結果、14-3-3蛋白質が結合するコンセンサス配列が存在することを見いだした。検討の結果、PDK1と14-3-3蛋白質は細胞内で特異的に結合していること、14-3-3の7種類のアイソフォームの内、14-3-3θが最もPDK1との親和性が高いこと、さらにPDK1上の241番目のセリン残基付近の配列が14-3-3蛋白質との結合に重要であることを明らかとした。PDK1上の14-3-3蛋白質結合部位付近の変異体を作成し、そのキナーゼ活性を検討したところ、14-3-3蛋白質との親和性が非常に高いV243P-PDK1は野生型PDK1に比べて活性が低いこと見いだした。また、細胞に14-3-3蛋白質を過剰発現させるとPDK1の活性減少が認められるだけでなく、in vitroにおいても14-3-3蛋白質の存在下ではPDK1のキナーゼ活性が抑制されることが明らかとなった。以上の結果より、14-3-3蛋白質はPDK1と結合することによりそのキナーゼ活性を負に制御していることが示唆された。(733字)Aktは細胞の生存に重要な役割を果たすセリン・スレオニンキナーゼである。最近、Aktの活性化を抑制するPTENの欠失や変異、Aktの遺伝子増幅が多くの癌で見い出され、Aktは細胞の癌化に関わる分子としても注目を集めている。また正常細胞ではあまり活性化していないことから、Aktは抗癌剤の標的として適している。しかし、Aktを標的とした抗癌剤は未だない。そこで本研究ではAktを標的にした癌治療法の開発を目的とし、まずAktの活性を抑制する薬剤の探索を行なった。その結果スタウロスポリンや、その誘導体で現在抗癌剤としての開発が進められているUCN-01がAktの活性を抑制することを見出した。Aktの活性に対する抑制効果はスタウロスポリンよりもUCN-01で強く認められた。Aktのシグナル伝達路におけるUCN-01の標的分子を探索した結果、Aktの上流のキナーゼであるPDK1キナーゼがその標的であることが明らかとなった。UCN-01は細胞内、in vitro、さらにマウスに腫瘍を植え付けたtumor xenograft modelにおいても特異的なPDK1抑制効果を示した。そこでUCN-01によるPDK1抑制効果がUCN-01の抗腫瘍効果に寄与しているかを検討した。細胞にUCN-01を処理した後、アポトーシスのマーカーであるCaspase-3の活性化を検討したところ、活性化型Aktを発現させた細胞ではコントロール細胞に比べてCaspase-3の活性化が抑制され、アポトーシスが抑制されていた。このことからUCN-01によるPDK1-Akt経路の抑制は、UCN-01による抗癌活性の発揮に重要であることが明らかとなった。(714字)Aktは細胞の生存に重要な役割を果たすセリン・スレオニンキナーゼで、細胞の癌化に関わる分子としても近年注目を集めている。(733字)
余剰汚泥ゼロエミッション型活性汚泥法の開発

1.研究目的生活排水処理施設より発生する汚泥は廃棄物中最大の割合を占め、この処理に膨大な経費を費やしている。本研究の目的は生物処理施設より発生する汚泥を処理して生物槽へ返送し分解・消滅させる方法として、水熱反応を利用した汚泥消滅型生物法(以下,水熱・生物法)の開発を行うことにした。2.研究成果(1)余剰汚泥を亜臨界域の水熱反応により細胞を構成する高分子物質を、糖、アミノ酸、脂質などの基本単位物質又はそれらの数量体へ変換・改質して生物処理装置へ返送して微生物により分解・消滅させることが可能となった。(2)水熱反応温度を100360°Cの範囲で変化させ、回分水熱反応による余剰汚泥の処理特性を測定した。残留固形分と可溶化率、溶解性TOC・COD・BOD、処理液のpH、紫外可視吸収スペクトル、反応生成物質等を調べた結果、200260°Cが最適温度であることが分かった。260°Cを越えると、副反応が進行して難分解物質が生成することが分かった。(3)温度200°C、圧力1.5MPaの反応条件で余剰汚泥(平均MLSS10,500mg/L,100mL/d)を水熱処理して原水と混合して曝気槽へ返送したところ、余剰汚泥は分解消滅し、従来法とほぼ同程度の処理水質が得られた。返送による曝気槽への負荷量の増加は1020%であった。3.今後の課題(1)本技術の実用化に向けて、小規模下水処理施設での実証実験を行う予定である。(2)都市下水等では、BOD負荷が高く、余剰汚泥を水熱処理して曝気槽へ返送すると、曝気量の増加量が膨大となるので、水熱工程の後に嫌気工程を設けてメタンガスに変換し、処理汚泥返送によるBOD負荷の削減が必要である。現在、大部分は焼却されているが、ダイオキシンの発生や重金属が濃縮された焼却灰の埋立処分など、多くの問題を抱えている。2.研究成果(1)水熱・生物法の原理水熱・生物法は、難生分解性の余剰汚泥を無触媒・亜臨界での水熱反応により細胞構成物を、糖、アミノ酸、脂質などの易生分解性の基本単位物質へ変換・改質し、生物処理装置へ返送して微生物により分解・消滅させるものである。(2)水熱反応の処理特性水熱反応温度を160360°Cの範囲で変化させ、回分水熱反応による余剰汚泥の処理特性を測定した。残留固形分と可溶化率、溶解性TOC・COD・BOD、処理液のpH、紫外可視吸収スペクトル、反応生成物質等を調べた結果、亜臨界低温域200°C前後及び高温域300°C以上が最適温度であることが分かった。(3)水熱・活性汚泥法の処理

特性温度200°C、圧力1.5MPaの反応条件で余剰汚泥(平均MLSS 10,500mg/L,100mL/d)を水熱処理して原水と混合して曝気槽へ返送したところ、余剰汚泥は分解消滅し、従来法とほぼ同程度の処理水質が得られた。返送による曝気槽への負荷量の増加は1020%であった。3.今後の計画(1)本技術の実用化に向けて、連続処理装置の開発行う。(2)高温域300°C以上の水熱反応により汚泥を完全に可溶化した後、リン及びシルト成分の分離除去の開発を行う。1.研究目的生活排水処理施設より発生する汚泥は廃棄物中最大の割合を占め、この処理に膨大な経費を費やしている。本研究の目的は生物処理施設より発生する汚泥を処理して生物槽へ返送し分解・消滅させる方法として、水熱反応を利用した汚泥消滅型生物法(以下,水熱・生物法)の開発を行うことにした。2.研究成果(1)余剰汚泥を亜臨界域の水熱反応により細胞を構成する高分子物質を、糖、アミノ酸、脂質などの基本単位物質又はそれらの数量体へ変換・改質して生物処理装置へ返送して微生物により分解・消滅させることが可能となった。(2)水熱反応温度を100360°Cの範囲で変化させ、回分水熱反応による余剰汚泥の処理特性を測定した。残留固形分と可溶化率、溶解性TOC・COD・BOD、処理液のpH、紫外可視吸収スペクトル、反応生成物質等を調べた結果、200260°Cが最適温度であることが分かった。260°Cを越えると、副反応が進行して難分解物質が生成することが分かった。(3)水熱・活性汚泥法の処理特性温度200°C、圧力1.5MPaの反応条件で余剰汚泥(平均MLSS 10,500mg/L,100mL/d)を水熱処理して原水と混合して曝気槽へ返送したところ、余剰汚泥は分解消滅し、従来法とほぼ同程度の処理水質が得られた。3.今後の課題(1)本技術の実用化に向けて、小規模下水処理施設での実証実験を行うこと。(2)都市下水等では、BOD負荷が高く、余剰汚泥を水熱処理して曝気槽へ返送すると、曝気量の増加量が膨大となるので、水熱工程の後に嫌気工程を設けてメタンガスに変換し、処理汚泥返送によるBOD負荷の削減が必要である。
巨大化する熱帯低気圧による大気・水災害外力の上限値評価に関する研究

本研究では,地球温暖化による気候変動に伴い巨大化する台風,ハリケーン,サイクロンを対象として,わが国の主要湾(大阪湾,伊勢湾,有明海・八代海),メキシコ湾およびベンガル湾における,高潮,高波,強風,豪雨、洪水に関する災害外力の上限値を評価することを目的とする。このため,以下の3研究課題について,各々のサブテーマを分担課題として研究を進め,災害外力の上限値解析を行った。(1)スーパー台風(ハリケーン・サイクロン)の数値モデル(2)台風と海洋との相互作用(3)スーパー台風による災害外力の上限値解析。最終年度に得られた成果をまとめると、以下のようである。1.海水温の上昇により、熱帯性低気圧がどの程度巨大化するかを、地上風速、降雨量とについて数値的に検討した。海面水温の2度の上昇は海面風速(せん断応力)降水量(陸上および海上)に極めて甚大な影響を及ぼすことを示した。2.台風と海洋の相互作用では、台風による海水混合で台風が弱体化する機構を示した。さらに、海上の降水量、河川からの出水により海洋表層の淡水成分が増加すれば、成層構造が強化され、台風による海水の混合過程が弱まれば、台風が減衰しにくくなる可能性を示した。3.災害外力の評価では、沖縄県において台風の巨大化を考慮した高潮ハザードマップを作成し公表した。4.気候変動の捉え方として、地球の平均気温のように指数関数的に増加するトレンドとしての上昇以外にも、太平洋、大西洋、インド洋等の海洋振動の影響による数十年周期の変動(ゆらぎ)を、適応策において考慮することの重要性を指摘した。巨大化する台風ハリケーン,サイクロンを対象として,わが国の主要湾,メキシコ湾(ミシッシッピー川河口海域)およびベンガル湾における,高潮,高波,強風豪雨に関する災害外力の上限値を設定することを目的とする。このため,以下の串研究課題について,各々のサブテーマを分担課題として研究を進め,災害外力の上限値解析を行う。1.スーパー台風(パリケーン・サイクロン)の数値モデル○地球温暖化シナリオに基づく表面海水温分布に関する研究:表面海水温予測値の全球分布を求める.○スーパー台風の気象場の数値解析:表面海水温予測値からスーパー台風の気象場を再現する.2.台風と海洋の相互作用○台風と黒潮の相互作用:台風に伴う海水の鉛直拡散と黒潮流との相互作用解析を行う.○台風に対する海洋応答:台風に伴う湧昇流発生機構の解析を行う.○台風と海洋波浪の相互作用:白波砕波項の絶対値評価.波齢.大気安定度をパラメターとした海面抵抗係数の定式化を行う.3.スーパー台風による災害外力の上限値解析○スーパー台風による地上強風場,豪雨の上限値解析を行う.○高潮・波浪場の上限値解析:わが国(台風),米国(ハリケーン),ベンガル湾(サイクロン)についての高潮の発生機構の相違を明確にし,スーパー台風による高潮の上限値を求める.○洪水・高潮相互作用系での河口水位上限値解析:洪水と高潮の相互作用を考慮した場合の河口水位の上限値を求める.巨大化する台風、ハリケーン、サイクロンを対象として、わが国の主要湾、メキシコ湾(ミシッシッピー川河口海域)およびベンガル湾における高潮、高波、強風、豪雨に関する災害外力の上限値を設定することを目的とする。1.数値モデル:本研究の成果である、高潮数値予測においては大気・海洋結合モデルは大きな研究の進展をもたらした。さらに発展させて、今年度は、気象学、河川工学、水文学、森林学、生態系学との結合により、流域・海域で一貫した物質輸送、水循環をシミュレーションできる数値システム「アジア環境シミュレーター」を構築した。2.台風と海洋との相互作用:気象モデルMM5と海洋モデルMITgcmの非静力学モードにより、台風と海洋との相互作用を検討した。対象とした台風は黒潮海域を通過した台風0310号で、台風と海洋との相互作用により発生する海水の湧昇流が下層の冷水を海面に持ち上げ、海面水温が下がることで台風の構造がどのように変化し降水量がどの程度減少するのかを定量的に検討した結果、次の成果を得た。(1)計算による水温低下分は、約3度であった。(2)全熱フラックスの差異は最大で400W/m_2の低下が計算された。(3)全降水量は、相互作用を考慮した場合には5.1%の減少が見られたが、海面水温の低下する場所との直接的な関係はない。(4)大気・海洋相互作用を考慮することで、台風構造に最大で風速10m/s、相当温位5K、渦度2×10_<-4>の減少があることが示された。また,海洋の構造変化としては,台風じょう乱による海水面近傍での海水混合で、海面水温の顕著な低下と混合層内における発散流の発生による3次元流れ構造が形成されていることが確認できた。3.災害外力:2006年の南九州の豪雨の再現計算、台風0415号(T0415)の西部日本海における観測、現地調査の情報を活用して、大気・波浪・高潮結合数値モデルの高潮、豪雨の再現性の検証を行い、アジア環境シミュレーターの災害シミュレーションへの適用性を確認した。

本研究では,地球温暖化による気候変動に伴い巨大化する台風,ハリケーン,サイクロンを対象として,わが国の主要湾(大阪湾,伊勢湾,有明海・八代海),メキシコ湾およびベンガル湾における,高潮,高波,強風,豪雨、洪水に関する災害外力の上限値を評価することを目的とする。このため,以下の3研究課題について,各々のサブテーマを分担課題として研究を進め,災害外力の上限値解析を行った。(1)スーパー台風(ハリケーン・サイクロン)の数値モデル(2)台風と海洋との相互作用(3)スーパー台風による災害外力の上限値解析。最終年度に得られた成果をまとめると、以下のようである。1.海水温の上昇により、熱帯性低気圧がどの程度巨大化するかを、地上風速、降雨量とについて数値的に検討した。海面水温の2度の上昇は海面風速(せん断応力)降水量(陸上および海上)に極めて甚大な影響を及ぼすことを示した。2.台風と海洋の相互作用では、台風による海水混合で台風が弱体化する機構を示した。さらに、海上の降水量、河川からの出水により海洋表層の淡水成分が増加すれば、成層構造が強化され、台風による海水の混合過程が弱まれば、台風が減衰しにくくなる可能性を示した。3.災害外力の評価では、沖縄県において台風の巨大化を考慮した高潮ハザードマップを作成し公表した。4.気候変動の捉え方として、地球の平均気温のように指数関数的に増加するトレンドとしての上昇以外にも、太平洋、大西洋、インド洋等の海洋振動の影響による数十年周期の変動(ゆらぎ)を、適応策において考慮することの重要性を指摘した。
思春期の行動特性についての萌芽的研究

社会行動発達においては、思春期特有のホルモン環境が重要な役割を果たしている。近年、思春期特有の神経内分泌機構についての研究には大きな進展が見られているものの、思春期に特有の行動変容との関係については、未だに十分な解析が行われていない。本研究は、思春期の行動特性を明らかにし、思春期の発動に至る内分泌環境や環境要因が思春期特有の行動に及ぼす影響、さらに思春期の行動異常が後の行動表出に及ぼす効果を明らかにする新しい行動研究領域を立ち上げることを目指して行われた。本年度は、幼少期の成育環境が思春期の社会的不安・情動性や攻撃行動の発動に及ぼす影響とその神経内分泌基盤について解析した。生後2週間の間に毎日3時間ずつ母子分離されたC57BL/6Jの雄マウスが5週齢に達した時点から9週齢に至るまで、攻撃行動(レジデント・イントルーダー法)や、社会的探索行動(本プロジェクト1年目に確立した測定装置及びテストパラダイムを使用)を測定した。その結果、母子分離群のマウスでは、思春期(35-42日齢)発動に伴う攻撃行動の発現が見られず、その後も9週齢に至まで、統制群マウスと比べて攻撃行動発現が大きく低下していることがわかった。一方、社会的探索行動には違いが見られなかった。攻撃行動の低下と並行して、血中テストステロンレベルや脳内アンドロゲン受容体レベルも有意に減少していることが見出された。また、視床下部室傍核では、新生児期母子分離マウスの方が、統制群マウスに比べて、オキシトシン陽性細胞数は増加しているが、バソプレシン陽性細胞数には減少が見られることも明らかとなった。この様に、本研究課題では、思春期の行動特性を定量化する社会行動測定パラダイムが確立したこと、更に行動測定結果をもとに、その神経内分泌基盤の解析を進めることにより、思春期に特有の行動変容の理解に繋がる新しい知見が見出されたことは注目に値する。特に、社会的コミュニケーション力の障害や欠如といった「社会性の破綻」という問題を考える際に、思春期における行動とその神経内分泌基盤を理解することは極めて重要であると言える。そのためには、思春期に特有の社会的不安・情動性や社会的認知や関心について解析する方法を確立することが急務である。そこで、マウスを用いた下記の2種類の社会行動テストについて、装置及び解析プログラムを新規に開発し、測定の信頼性と妥当性を検討した。(1)「社会的嗜好性・関心・恐怖の測定装置」の開発およびテスト法の確立:テスト個体のホームケージに金網を介して2つの刺激個体提示ケージを隣接させ、接合部には赤外線フォトビームを設置した装置を作成した。マルチシグナル入力装置を介してWindowsコンピューターに送られるデータをもとに、テスト個体がそれぞれの刺激個体提示ケージの前に滞在する時間を15分ごとに連続的に自動記録した。その結果、異なる刺激個体マウス間での選択課題による社会的嗜好性の検出ばかりでなく、刺激個体マウスと空ケージとの間での選択課題による、社会的関心や恐怖の測定も行えることが明らかとなった。(2)「社会的認知行動テスト法」の確立:テストマウスを実験用ケージに移しテリトリーを確立させた後、刺激個体をシリンダーに入れて提示した際のテストマウスの行動をケージ床面中央から57cm上方に設置されたビデオカメラで撮影し、画像解析プログラムによる自動オフライン解析により社会的探索行動、ケージ内での移動距離と移動軌跡やシリンダーへの接近・回避の頻度を測定した。これらの行動測定により、テストマウスの「個体識別」および「社会的記憶能力」ばかりでなく「社会的場面での不安・情動性」の測定も行えることが明らかとなった。

この様に、本研究課題では、思春期の行動特性を定量化する社会行動測定パラダイムが確立したこと、更に行動測定結果をもとに、その神経内分泌基盤の解析を進めることにより、思春期に特有の行動変容の理解に繋がる新しい知見が見出されたことは注目に値する。
上古中国語における否定詞体系の通時的研究―出土文字資料を中心に―

2018年度は、まず甲骨文の「不」と「弗」について、2017年度の発表した研究「甲骨文の非對格動詞から見る「不」と「弗」の否定機能差異」(『東洋文化98号特集:出土文献と秦楚文化(I)』、東京大学東洋文化研究所)で示した見解について、いくつか修正すべき点が生じたので、その修正案を「再び甲骨文の「不」と「弗」についてー使役との関わりからー」(池田巧編『シナ=チベット系諸言語の文法現象2:使役句の構造』、京都大学人文科学研究所)で発表した。その要旨は、甲骨文の「弗」は、文の表す事態の時間軸上の展開が終結点に至らないこと、何らかの変化が実現に至らないことを示す限界性(telic)の否定詞であり、一方「不」はアスペクチュアリティにおいて無標の否定詞であるというもので、「弗」を使役の否定、「不」を状態パーフェクトの否定であるとした2017年度の論文の結論を改めた。加えて、「出土文献から見る上古中国語の“文法化"について」(2018年12月、東方学会東洋学・アジア研究連絡協議会シンポジウム「近未来の東洋学・アジア研究ー言葉の重みを受けとめ、いかにその壁を超えるかー」)及び「出土文字資料に見える古代中国語文法の変遷ー「其」を中心にー」(2019年2月、漢字学研究会シンポジウム「中国古文字学研究の最前線」)の2回の招待講演において、甲骨文と春秋戦国期の言語に、文法面で多岐にわたる軽視できない差があることを挙げつつ、両者が基盤とする言語がそれぞれ異なった方言であると見なしたうえで、大西克也「上古中國語の否定詞“弗"と“不"の使い分けについて」(『日本中國學會報』第40集,1988年)に基づき、後者が前者より保守的な傾向があることを想定し、その上で「弗=不+之」が言語的により古い形を保存した語で、甲骨文の「弗」の機能は、「弗=不+之」に由来する可能性があることを示した。2019年度は2018年度の論文の修正案を国際学会「再議甲骨文中的否定詞“不"與“弗"的語義功能區別ー兼論甲骨文的非賓格動詞(2018年8月,文字、文獻與文明ー第七屆出土文獻青年學者論壇曁國際學術研討會)で発表した上で、研究をさらに精緻にしつつ、論文として「再び甲骨文の「不」と「弗」についてー使役との関わりからー」(池田巧編『シナ=チベット系諸言語の文法現象2:使役句の構造』、京都大学人文科学研究所)にまとめられたことは、大きな進展である。また、修正案によって、甲骨文の否定詞の体系(「弗」:文の表す事態の時間軸上の展開が終結点に至らないこと、何らかの変化が実現に至らないことを示す限界性(telic)の否定詞。「不」:アスペクチュアリティ上、無標の否定詞)と、春秋戦国時代の否定詞の体系(「弗」:「不」と目的語代名詞「之」が音声的に結合した合音語。「不」:目的語を包含しない否定詞)の継承関係について、一定の目途がついた。すなわち、時代的に後の春秋戦国時代の否定詞体系が、時代の古い甲骨文の否定詞の体系よりも保守的であり、言語変化という点では、春秋時代の否定詞が大本となり、甲骨文の否定詞はそれが変化した形式である、というものである。この観点については、幸いにいくつかの招待講演で発表する機会を得ることができ、研究の進捗を促がした。一方で、甲骨文と春秋戦国時代の間に位置する、西周金文の否定詞についてはまだ研究がそれほど進んでおらず、この点において進捗状況の遅れを感じる。2019年度は、西周時代の否定詞「不、弗、毋、勿」の研究を引き続き遂行する。さらに、2019年度は、漢代における「不」と「弗」の推移についても研究を行う。漢代以降、声母が*p-系統の否定詞は、文字上は「弗」が徐々に衰退するとともに、「不」が主流を占めるようになるが、一方で、さらに時代が下った唐代では、「不」が「弗」の発音となっている様子が、韻書や唐詩の押韻から看取される。なぜ、漢代から唐代にかけて「不」が本来の字音ではない「弗」の音を継承するに至ったのか。現状、以下の3つの条件が複層的に重なり合った結果だという見通しを立てている。1「訓読」の影響:「訓読」とは、漢字相互間の意味の近接性を媒介とした読み替え現象を指し、例えば楚簡には「卉」字を{草}に、「坐」字を{跪}に、「視」字を{見}に読み替える訓読が見える。翻って、この現象を否定詞の置き換えに当てはめてみると、日常的に馴染み深い「不」字を用いて、{弗}に読み替えたと理解ができるが、このとき「不」は「弗」の音をも持つようになったと推定できる。

2否定表現の発音上の明確化:口語層においては、否定文を言い表す際、否定詞そのものが言うまでもなく、伝達上明確にせねばならない重要な情報であるが、「不」が本来の字音ではない入声韻「弗」を持つようになったのは、否定詞に対するこのような情報構造上の要請を背景としているのかもしれない。3昭帝の避諱:昭帝の名の「弗」を避けた結果、「弗」の出現頻度が減り、「不」がより広範に用いられるようになって以降、文字上では「不」でも、発音上では「弗」という状況が一般化していったと想像される。以上の漢代の「不」と「弗」の推移については、2019年9月に台湾で開催される国際学会「漢語語法化的通與變國際學術研討會曁第十一屆海峽兩岸漢語語法史研討會」で口頭発表する予定である。本研究は「上古中国語における否定詞体系の通時的研究ー出土文字資料を中心にー」というテーマの元、殷代から西周時代における否定詞「不、弗、勿、毋」の機能的変遷を、出土文字資料を中心に追求するものである。1年目にあたる平成28年度では、中国語の最古の段階である甲骨文の「不」と「弗」の機能的差に関する研究を遂行した。従来、Takashima, Ken-ichi 1988Morphology of the Negatives in Oracle-Bone Inscriptions (『「アジア・アフリカ語の計数研究」共同研究報告30』、1988年)によって「不」が状態否定/現象否定、「弗」が非状態否定/非現象否定であるとの説が提示されていたが、申請者は「不」が、状態を表す自動詞を否定するのみならず(合集716「王占曰不吉」:王は占って吉ではないと言った)、動作の結果局面を前景化する「S+V」構造における非対格動詞を否定する傾向が強いことから(合集154「多羌不其獲」:多羌は捕まえらえないだろう)、これが動作の結果状態=状態perfectの否定詞であるとの結論を得た。一方、「弗」は非能格動詞や、他動詞構文を否定する傾向が強いことから(合集3458「黄尹弗咎王」:黄尹は王に災いをなす)、これが動作の過程的側面を否定する否定詞であると解釈した。いわば、「不」と「弗」は動作の展開の異なった側面(過程か結果か)を否定するものであるとの理解である。以上の考察結果は「論甲骨文中的否定詞“不"與“弗"的語義功能區別」という題目のもと、2016年7月29日30日にベルリン・フンボルト大学で開催された「9th International Symposium on Ancient Chinese Grammar(第九屆國際古漢語語法研討會)」にて研究報告を行った。報告者が「やや遅れている」と考えるのは、当初の予定では、平成29年度に入った段階で甲骨文の否定詞の研究を終え、金文の否定詞の研究に移っているはずであったからである。しかし、現状は、「不」と「弗」に対する検討をあらかた終え、次の段階である甲骨文の「勿」と「毋」の研究に移ったにすぎない。なお、甲骨文の「不」と「弗」の検討は研究実績の概要で挙げたような研究結果が得られたうえ、8月締めきりの論文集(年度内刊行予定)に向けて、執筆中である。とは言え、甲骨文の「不」と「弗」の研究については、審査付きのシンポジウムである「9th International Symposium on Ancient Chinese Grammar(第九屆國際古漢語語法研討會)」の口頭発表に応募し、採択されたことは、意義が大きい。というのも、このシンポジウムが古代中国語研究領域で最も規模の大きい国際学会であるとともに、このシンポジウムで採択されたということは、本研究が一定以上の評価を得たという証左となるからである。2年目にあたる平成29年度では、「甲骨文の非対格動詞から見る「不」と「弗」の否定機能差異」(東京大学東洋文化研究所『東洋文化98号特集:出土文献と秦楚文化(I)』2018年3月)を刊行した。
神経回路網形成のための細胞結合タンパク因子

神経細胞結合タンパク質N型カドヘリンの,全長に対応するcDNAの分離とその構造決定に成功した.その概要は以下の通りである.ニワトリの網膜と脳のポリ(A)^+RNAから, cDNAライブラリーを作り,この中から, N型カドヘリン抗体と反応するクローンを分離し,ヌクレオチド配列を決めた.種々の検定の結果,得られたcDNAはN型カドヘリンのものであることが分かった.つぎに,このcDNAをプローブとしてmRNA全長に対応するcDNAをクローニングすることに成功し,そのヌクレオチド配列を決め,アミノ酸配列を予測した.この中には,翻訳開始部位およびシグナルペプチドに対応する配列,ポリAシグナルが明らかに読み取れ,さらに,ペプチドの疎水性の検定により,膜貫通部位と想像される配列がカルボキシル末端側にみいだされ, N型カドヘリンが膜蛋白であるという予測と完全に一致した.このcDNAをL細胞に導入し発現させると, L細胞はN型カドヘリンを発現し,この分子に依存して接着するようになったので,ここで得られたcDNAがN型カドヘリンの接着機能についての全情報を持っていることが証明された.また,ニワトリのcDNAをプローブとして,マウス脳cDNAライブラリーから,マウスN型カドヘリンcDNAをクローニングすることにも成功した.現在塩基配列を決める作業が進行中である.一方, N型カドヘリンの神経発生における役割を調べるため,網膜組織におけるN型カドヘリンの分布を明らかにした.さらに,網膜をN型カドヘリンを阻害する抗体存在下で浮遊培養し,形態形成に及ぼす影響を調べた.その結果,正常の培地では,網膜の層分化が正常に進行するが,抗体を加えると,層形成に著しい異常が生じた.このように,網膜をモデルとして,神経組織形成においてN型カドヘリンの存在が必須であることを示すことができた.神経細胞結合タンパク質N型カドヘリンの,全長に対応するcDNAの分離とその構造決定に成功した.その概要は以下の通りである.ニワトリの網膜と脳のポリ(A)^+RNAから, cDNAライブラリーを作り,この中から, N型カドヘリン抗体と反応するクローンを分離し,ヌクレオチド配列を決めた.種々の検定の結果,得られたcDNAはN型カドヘリンのものであることが分かった.つぎに,このcDNAをプローブとしてmRNA全長に対応するcDNAをクローニングすることに成功し,そのヌクレオチド配列を決め,アミノ酸配列を予測した.この中には,翻訳開始部位およびシグナルペプチドに対応する配列,ポリAシグナルが明らかに読み取れ,さらに,ペプチドの疎水性の検定により,膜貫通部位と想像される配列がカルボキシル末端側にみいだされ, N型カドヘリンが膜蛋白であるという予測と完全に一致した.このcDNAをL細胞に導入し発現させると, L細胞はN型カドヘリンを発現し,この分子に依存して接着するようになったので,ここで得られたcDNAがN型カドヘリンの接着機能についての全情報を持っていることが証明された.また,ニワトリのcDNAをプローブとして,マウス脳cDNAライブラリーから,マウスN型カドヘリンcDNAをクローニングすることにも成功した.現在塩基配列を決める作業が進行中である.一方, N型カドヘリンの神経発生における役割を調べるため,網膜組織におけるN型カドヘリンの分布を明らかにした.さらに,網膜をN型カドヘリンを阻害する抗体存在下で浮遊培養し,形態形成に及ぼす影響を調べた.その結果,正常の培地では,網膜の層分化が正常に進行するが,抗体を加えると,層形成に著しい異常が生じた.このように,網膜をモデルとして,神経組織形成においてN型カドヘリンの存在が必須であることを示すことができた.
水圏基礎生産者の増殖と代謝

昨年度実施した藻類株の単離作業にもとづいて、中心珪藻類Chaetoceros pseudocurvisetus、藍藻類Synechococcus,Synechocystis Trichodesmium、ラフィド藻類Heterosigma akashiwoを研究材料に選び、バッチおよびケモスタット培養により栄養物質又は光強度を制御して、それぞれの藻類種の代謝と増殖応答を生理生態学的に検討した。実験が年度末まで続いたため実験結果は整理中のものもあり、まだ全体の研究概要の提出できる状況ではなく、以下に整理の済んだ分を報告する。富栄養フラックスを生育場とする種類では、富栄養フラックス下では葉緑体内のチラコイド・ラメラ相が厚く充実し、光合成産物もタンパク質合成を盛んに行なったのに対し、貧栄養フラックス下におくとチラコイド・ラメラ相が貧弱化し、貧合成産物も種が大部分になった。極端に原栄養フラックスにちると休眠細胞、休眠胞子を形成した。これに対し貧栄養フラックスを生育場にする種類では、栄養フラックスに対応した変化が前者のように顕著ではなかった。細胞生長・分裂時の核DNA量の挙動を把握するたるために、DNAをDAPI染色して顕微分光定量する際のクロロフィル蛍光によるクエンチングを、予じめ細胞をメタノ-ル処理してクロロフイルを抽出除去する方法を工夫して分析精度を向上させた。光合成系の明・暗調節誘導信号がチトクロムb_6-fの状態から発せられたことを明らかにした。貧栄養フラックス状態で栄養塩類濃縮能をもつ種類のいることを単雑株の実験で確認した。trichodesmiumの窒素固定能の発現と窒素源環境との関係を完全人工培地を用いて調べ、NO_3^-NH_3尿素のいづれもが低濃度で窒素固定活性を抑制し、尿素以外ではニトロゲナ-ゼタンパク質の合成は抑制せず、不活性型で存在し、従って窒素源の存在による窒素固定活性の発現がニトロゲナ-ゼ遺伝子の発現と活性化の2段階の制御によることが判明した。自然水域での藻類の生命現象を、基本的に重要な代謝過程と増殖過程に着目して把え、それぞれの過程で重要な役割を果していると考えられる素過程を各研究者が分担して研究した。研究材料には増殖特性の異なった複数の藻類株が必要で、そのために海洋と淡水の様々な水域から緑藻、プラシノ藻、ハプト藻、渦鞭毛藻、ミドリムシ藻、珪藻、紅藻、藍藻を多数株単離し、それぞれの増殖特性を検討し、中から珪藻、単細胞藍藻、ハプト藻を実験候補株として選び出した。重要素過程の研究では適当な実験方法のまだ確立していないものがあり、それらについては以下のように方法を検討した。混合群集中の特定個体群の増殖速度推定法として、分裂細胞の出現頻度情報を用いる方法の工夫。培養用人工海水の調整では、pH緩衝系の安定性の重要性を発見し、簡単で失敗のない人工海水調整法を工夫。増殖と代謝活性に密接に関与する細胞内成分としてDNA、ATPの微量測定法の検討、単糖類、アミノ酸、脂肪酸の細胞レベル濃度の測定法の工夫と、生育環境変動に伴った代謝産物の量と質の変動のチェック。また藻類の生産物の一部は細胞外に漏洩してしまうことが知られており、漏洩量、漏洩物質成分の同定法の検討を行った。単離株を用いた実験によって、黒潮域の亜表層の青色弱光環境下に出現する単細胞藍藻が色素、光科学系組成では白色弱光下で生育した細胞と大差なく、青色弱光下ではPSI、PSII回転のバランスがとれているが、収率は白色光下の4045%に低下し、それがカロチノイドの吸収によることを明らかにした。栄養環境が短時間変動すると水域での栄養細胞と休眠胞子形成をくり返しながら個体群維持をはかっている珪藻の生活史戦略を実験的に証明した。

trichodesmiumの窒素固定能の発現と窒素源環境との関係を完全人工培地を用いて調べ、NO_3^-NH_3尿素のいづれもが低濃度で窒素固定活性を抑制し、尿素以外ではニトロゲナ-ゼタンパク質の合成は抑制せず、不活性型で存在し、従って窒素源の存在による窒素固定活性の発現がニトロゲナ-ゼ遺伝子の発現と活性化の2段階の制御によることが判明した。