hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
外部刺激による動的構造制御を特長とするπ電子系ユニット不斉集積ポリマーの創成

特徴的な光・電子機能を発現するπ電子系ユニットを基盤とした高機能材料の創出に向け、π電子系ユニットの動的不斉構造制御が重要な研究課題となっている。本研究では、精密らせん高分子合成法を活用したπ電子系ユニットの集積化と外部刺激による不斉構造制御について検討を行った。特に、「完全一方向巻き不斉らせん構造を構築可能」かつ「外部刺激による不斉らせん制御が可能」である、ポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)の精密合成法を基盤技術として用いることで、「π電子系ユニット」の動的不斉構造制御に挑戦し、新たな機能性キラルマテリアルの創出を目指した。キラル側鎖を有するポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)の主鎖中、にπ共役系を拡張したキノキサリンユニットを組み込むことで、円偏光蛍光発光を発現可能であることを見出した。π拡張ユニット上の置換基を変えることで、発光波長を自在に制御可能であることを示した。さらに、複数の溶媒を使い分けることで主鎖らせん構造を反転させることが可能であり、反転に伴って円偏光蛍光のキラリティをスイッチング可能であることを見出した。また、キラル側鎖の構造を最適化することで飽和炭化水素溶媒間でのらせん反転も可能であり、(S)-3-オクチルオキシ基を側鎖として有するポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)を基本骨格として用いることで、n-オクタンとシクロオクタンの間で円偏光蛍光のキラリティを可逆にスイッチング可能であることを見出した。28年度が最終年度であるため、記入しない。タンパク質やDNAをはじめとする生体高分子の多くは、分子内に精緻な不斉らせん構造を有しており、機能性官能基を3次元空間内に適切に配置、動的にその構造を制御することで、基質特異的な酵素活性や遺伝情報の記録・複製のような重要な生体機能を発現している。近年、ポリアセチレンやポリイソシアニドに代表される、合成高分子の不斉らせん制御に関する研究が盛んに行われてきた。特に最近では、芳香環のオルト位を連結したらせん状分子であるオルトアレーン類の合成法の開拓とその物性解析に多くの注目が集まっている。ベンゼン環やナフタレン環等の芳香族化合物に代表されるπ電子系ユニットは、電子・光物性・磁性等の多彩な機能を発現することが知られており、その動的な高次構造制御・不斉空間制御は、新たな機能性化合物群創出への足がかりとして、極めて重要な研究課題となっている。本研究ではπ電子系ユニットであるキノキサリン環がらせん状に集積化したポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)について検討を行い、高圧力印加によるらせん反転現象の詳細について検討を進め、ポリマー側鎖と溶媒の組み合わせが、圧力応答に対して重要な役割を果たしていることを明らかにした。さらに、π電子系ユニット連結構造に由来する剛直ならせん骨格を活かした不斉増幅型触媒の開発にも成功し、低い光学純度の原料から合成した高分子不斉配位子が、極めて高い光学純度の生成物を与えることを示した。ポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)の圧力応答特性について詳細に検討を行ない、他に類を見ない特異な圧力応答特性を明らかにし論文発表を行なうことができた(Chem. Commun., 2015, 51, 11182)。また、π電子系ユニット連結構造に基づいた剛直ならせん骨格を活かした不斉増幅型触媒の開発についても順調に研究が進展し、論文発表によって大きな反響を得ることができた(Angew. Chem., Int. Ed, 2015, 54, 9333)。現在既に、π電子系ユニットの特性を活かした高効率発光性ポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)の合成に成功しており、特許化の手続きを進めている。また、本学術領域内の共同研究(金沢大学生越グループ)によって、キラル環状化合物の溶媒依存性らせん反転を見出しており、溶媒依存性キラリティ反転がポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)類に特有の特殊な現象ではなく、キラルフレームワーク全般に適用可能な普遍的な現象であることを示唆する結果を得ている。以上より、本研究は当初の計画以上に進展していると考えている。

また、キラル側鎖の構造を最適化することで飽和炭化水素溶媒間でのらせん反転も可能であり、(S)-3-オクチルオキシ基を側鎖として有するポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)を基本骨格として用いることで、n-オクタンとシクロオクタンの間で円偏光蛍光のキラリティを可逆にスイッチング可能であることを見出した。本研究課題では、引き続きポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)類の高圧力応答挙動の解析に加えて、領域内共同研究によって供された種々のキラル分子の応答についても評価を進める。また、高効率発光性ポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)の円偏光蛍光特性とそのスイッチングについて、研究を進める予定である。また、研究計画書に提案した通り、ポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)のシークエンス制御による光学特性のチューニングについて研究を進める。また、金沢大学生越グループとの共同研究については、キラルピラーアレーン類の溶媒依存性キラリティ反転における計算科学的な解析と、単結晶X線構造解析を組み合わせた、原理の解明を進める予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
円筒の軸心起爆技術の開発とその応用に関する研究

銅細線爆発により円柱状爆薬(PETN)の中心軸を一斉起爆させる技術を開発し、円筒(軸長100mm-60mm,外経34mm,肉厚3mm)の高速膨張実験を行い以下の結論を得た。(1)20kV,40μFのコンデンサーからの衝撃大電流を用い、PETN円柱の中心軸に設置した175μm径の銅細線を一斉爆発させて円筒状発散爆轟波を生成させることができた。このとき±0.3-0.4μsの斉時性を得るにはPETN円柱の径を8-10mm以上、軸長を240-290mm以下にする必要があることが分かり、定常爆轟到達距離は3-4mm程度と推測された。(2)この発散爆轟波生成技術の応用として炭素鋼(14%C)円筒内部に同軸のPETN円柱(直径12mm,16mm,28mm)を設置し中心軸を銅細線爆発させて円筒の一様高速膨張実験を試みた。IMACONによる計測結果、円筒はほぼ一様に膨張していることが分かり、ひずみ速度は最高約40,000s^<-1>に達していた。またステンレス鋼円管膨張変形に大きな差はなかったが後者は延性低下のため円周方向ひずみ約2030%以下で破壊が生じたと判断された。(3)レーザ干渉システム(VISAR)による円筒外表面の速度履歴計測は変形の初期においては詳細な挙動計測が可能であり、変形速度の加速・減速を繰り返し全体変形が進行する様子が計測できた。ただし、円筒膨張の変形が大きく進んだ後や、部分的にも破壊が生ずるようになると、IMACONのほうが適することが分かった。(4)一次元衝撃解析コードと二次元衝撃解析コード(AUTODYN2-D)による数値シミュレーションを試みた。前者では文献データから推定した応力ひずみ曲線を用いたが後者では組込済みのJohnson-Cook(炭素鋼)、Steinberg(ステンレス鋼)の構成式を用いた。構成式による相違はあるが数値解析結果と実験計測とは炭素鋼、ステンレス鋼とも破壊の生じない変形域ではほぼ合致することが分かつた。以上のように円筒の軸心起爆技術は数値解析と組み合わせれば材料の超高速変形実験に利用できることを確認した。本年度は、基礎研究として、先ず170μmφの銅線爆発を用いた円柱状PETNの軸心起爆特性について研究を開始した。細線は一本とし、PETNの薬径:8-30mm、薬長:120-300mmの範囲で発生する円筒状発散爆轟波の斉時性、対称性について実験的に検討した。線爆発には40μF、20kVのコンデンサーからの衝撃大電流を用い、PETN表面への爆轟波到達をストリークカメラで計測した。周方向の斉時性は全円周を写すミラー系を用いた。また線爆発から定常爆轟に到達するのに要する薬径を計測するために円錐形状に封入・成型したPETNで同様の実験を行った。

これらの実験により、±0.3-0.4μsの斉時性を得るにはPETN円柱の径を8-10mm以上、軸長を240-290mm以下にする必要があることが分かった。また定常爆轟到達距離(Run Distance)は3-4mm程度と推測された。次に本手法が材料の超高速負荷実験技術として応用できるかどうかを確認しておく必要があり、外径34mm、肉厚3mm、軸長100mmの炭素鋼円管の一様高速膨張実験を試みた。本実験では中心軸部に設置するPETN円柱径を12mm、16mm、28mmの3種類に変化させた。計測にはイメージコンバータカメラ(IMACON 790)を用い、円管膨張の一様性はコマ撮りで、膨張速度と対称性はストリーク撮影結果で評価した。実験・計測の結果、各実験とも円管はほぼ一様に膨張していることが分かっり、ひずみ速度は最高約40,000 s^<-1>に達していた。回収した破片を購入した研磨器で磨き、亀裂観察等を行ったがどの時点の損傷か区別が困難であった。また実験と平行して、炭素鋼の高速応力-ひずみ曲線を仮定しながら円管の爆発衝撃変形挙動をシミュレートする数値解析を実施した。この結果、ほぼ妥当と考えられる構成式モデルが適用できることから本実験技法が材料の超高速負荷実験手法として応用できる見通しが得られた。以上の結果についてボンベイで開催された国際会議ICCMHP'96で発表し、好評であった。前年度の研究で一様爆轟の技術開発と基本的な円筒膨張変形実験ができるようになった。本年度はさらに円管素材を変えた実験を行いレーザ干渉法を含む詳細な変形計測を実施するとともに一次元、二次元の数値解析による検討を加え下記の結果を得た。(1)同一爆薬量を用いた炭素鋼(14%C)とステンレス鋼(SUS304)の円管では膨張変形に大きな差はなかったが後者は延性低下のため円周方向ひずみ約2030%以下で破壊が生じたと判断された。(2)今回新たに導入したレーザ干渉システム(VISAR)による円筒外表面の速度履歴計測は変形の初期においては詳細な挙動計測が可能であり、衝撃波と膨張波が円筒肉厚内部で交互に反射しながら変形速度の加速・減速を繰り返し全体変形が進行する様子が計測できた。ただし円筒膨張の変形が大きく進んだ後や、部分的にも破壊が生ずるようになると計測結果の信頼性に問題があると考えられ、全体的な変形計測にはIMACONのほうが適することが分かった。(3)円筒の周方向膨張変形に伴う軸方向の動きをコマ撮り写真で計測したが最終段階まで軸方向の伸張は殆どないと判断された。これは二次元数値解析との結果とも合致した。(4)これまで用いてきた一次元衝撃解析コード(Wondy IIIa)と今回導入した二次元衝撃解析コード(AUTODYN2-D)による数値シミュレーションを試みた。前者では文献データから推定した応力ひずみ曲線を用いたが後者では組込済みのJohnson-Cook(炭素鋼)、Steinberg(ステンレス鋼)の構成式を用いた。構成式による相違はあるが数値解析結果と実験計測とは炭素鋼、ステンレス鋼とも破壊の生じない変形域ではほぼ合致することが分かった。以上のように円筒の軸心起爆技術は数値解析と組み合わせれば材料の超高速変形実験に利用できることを確認した。
電気的因子にのみ支配される立体特異的化学反応およびその酵素進化論への適用

NAD(P)HーNAD(P)^+系をモデル化した有機化学反応において、中心不斉ー軸不斉が相互に高立体選択的に変換し合う系を見い出し、その立体発現がいかなる機構によってもたらされているのか、その立体選択性は生体反応におけるそれと係わりがあるのかどうか、を検討してきた。キノン類及び金属錯体に塩基触媒を作用させた反応系では、キノンの酸化還元電位もしくは塩基触媒の塩基性と生成物の軸不斉に関する立体選択性との間に直線自由エネルギ-関係(LFER)が観測される。この反応について速度論的に詳細に検討した結果、この反応が、活性化エネルギ-の非常に大きい、エントロピ-支配を受けているものであることを明らかにした。また、この反応の立体選択性(R/S比)が反応温度に大きく影響を受けることを見出し、エントロピ-支配の反応であることを再確認するとともに、R/S比の温度依存性から、遷移状態におけるR/S両配座間のエネルギ-差を、活性化エンタルピ-、エントロピ-の面から見積もることができた。それによると、S生成物を与える系はエンタルピ-的に有利であり、R生成物を与える場合はエントロピ-の面で有利であることが判明した。これは従来のように、立体選択性が、単なる立体障害によって発現するのではなく、完全に電子的な因子によって活性化パラメ-タに差が生じることによって発現するという、過去に例を見ない反応系である。また電気化学的手法によって、金属錯体が電子的にのみ反応に関与していること、塩基触媒存在下でのブレンシュテッド関係の成り立つことを確認した。さらに、活性反応中間体の存在することを明らかにするとともに、そのpKaの決定に成功した。NAD(P)H-NAD(P)^+系をモデル化した有機化学反応において、中心不斉-軸不斉が相互に高立体選択的に変換し合う系を見出し、その立体発現がいかなる機構によってもたらされているのか、その立体選択性は生体反応におけるそれと係わりがあるのかどうか、を検討してきた。キノン類のように比較的反応性の低い酸化剤との反応では、立体選択性は酸化剤の酸化ポテンシャルと直線自由エネルギ-関係を示すが、金属錯体のように酸化力の強い基質との反応では、塩基触媒作用と立体選択性の間に直線自由エネルギ-関係(ブレンシュテッド関係)が観察される。我々は今回、この反応の速度の温度依存性を詳細に検討した結果、この反応は我々が通常化学反応を論ずる常温附近あるいはそれ以上の温度においてはエントロピ-支配を受けており、エンタルピ-の関与はわずか20%以下であることが判明した。これでは、これまでの常識に基づいた議論から導き出される遷移状態は全く虚偽のものであったことになる。我々は、改めてこの反応の遷移状態に対する新しいモデルを考え出さなくてはならない。しかも、その遷移状態の構造は上に述べた立体化学をも同時に説明してくれるものでなければならない。詳細についてはまだこれから先の研究結果を待たなければ明らかにすることはできない。さて、反応の立体選択性を高めるべく、我々は主体触媒の利用を検討している。その一旦として高い立体選択性でγ-またはδ-ニトロアルコ-ルを合成することに成功した。この化合物を出発原料として生理活性を有する有機天然化合物の立体選択的全合成を試みた。その結果、(+)-スルカト-ル、(+)-ブレフェルディンA、その他フェロモン活性のあるスピロケタ-ル等を簡便な方法で合成することに成功した。ここに示されたように、微生物を利用してキラルな合成単位素を得る方法は今後大いに研究され発展する分野であると信じている。
フランスにおける生命倫理の法制化についての研究

フランスにおける生命倫理関係法制の立法過程について研究する。第一に、生命倫理法の前回改正、および現在進行中の改正については、生命倫理国民会議および国家倫理諮問委員会(CCNE)の立法へのかかわり方を中心に検討し、日本での立法過程への示唆とする。第二に、フランスで起きた安楽死・尊厳死をめぐる事件と世論が、逐次の終末期医療立法へどのような影響を与えたかを検討する。第三に、欧州人権裁判所や欧州議会など、欧州機関におけるこの分野にかんする決定や判決が、フランス国内にどのような影響を与えたかを検討する。
南琉球方言の文法の基礎的研究

石垣島石垣方言、宮良方言、西表祖納方言、多良間島方言、宮古島平良方言の格の記述と、とりたて助詞の中で最も注目され、係り結びの機能を持つと言われてきたduを記述した。同時に石垣方言、平良方言、今帰仁方言、首里方言の係助辞の比較研究を行ない、duに焦点化の機能は存するが、係り結びの機能を持たないことを指摘した。八重山方言の中でも特に研究の遅れていた西表方言の文法記述を行い、全体の概要を把握した。石垣方言の自動詞と他動詞の派生関係のタイプを記述し、ヴォイスと深い関係があることを記述した。初年度の本年は6月に狩俣(代表者),金田(分担者),協力者全員による研究打合せを,同じく9月には石垣島で研究打合せと共同の臨地調査を行ない、調査方法、調査内容についての再確認を行なった。それぞれが動詞、形容詞の文法の記述・研究を行なう南琉球(宮古八重山諸島)地域の分担の地点は以下のとおり。狩俣繁久(波照間島,宮古伊良部島),金田章宏(西表島祖納),下地賀代子(多良間島,石垣島宮良),仲間恵子(石垣島真栄里),島袋(狩俣)幸子(石垣島石垣),仲原穣(石垣島宮良)。1月には今年度の進捗状況と来年度以降の研究計画についての研究打合せを行なった。研究打合せでは、八重山方言の動詞のアスペクトの記述に関して間接的エヴィデンシャリティーを明示する形式があり、それが重要な要素となることを確認した。狩俣,金田,下地,島袋は,調査・研究の成果の中間報告的な発表を沖縄言語研究センター(代表・上村幸雄琉球大学名誉教授)の研究会で行なった。金田(6月14日),仲原(6月14日),狩俣(11月15日),下地(1月25日),島袋(1月25日)。その研究成果の一部を、狩俣繁久は「波照間方言と与那国方言の形容詞語尾を言語接触からみる」としてまとめた。金田章宏は「沖縄西表島(祖納)方言の格ととりたての意味用法」としてまとめた。いずれについても裏面「11.研究発表」を参照。狩俣は波照間島方言、与那国島方言のそれぞれの形容詞の活用語尾を調査し周辺方言と比較した結果、石垣島方言、沖縄島方言との言語接触によって影響をうけた形式が混在していることを明らかにし、海によって隔てられた八重山諸島においても文法形式に影響を与えるほどの言語接触があったことを指摘した。金田は祖納方言の名詞の格=とりたての概要について報告した。研究代表者狩俣は、予定していた波照間島方言の話者の健康上の理由で調査ができなくなったので、調査地点を石垣島平得に変更し3度の臨地調査を行ない平得方言の動詞の活用タイプの確認、使役構造の文について調査した。伊良部島方言に関しては動詞活用タイプの確認調査、終止形の体系についての調査を行なった。研究協力者狩俣(島袋)幸子と共同で石垣島石垣方言のヴォイスに関する調査を行なった。分担者金田は、昨年度に引き続き西表島祖納方言の調査を行ない、形容詞の活用形とその文法的意味、格=とりたての体系、テンス・アスペクト・ムード体系の調査を行なった。分担者仲原は、研究協力者下地賀代子と協力して石垣島宮良方言の動詞の活用形についての調査を行ない、仲間恵子は、石垣島真栄里方言の動詞活用タイプに関する調査を行なった。石垣島方言、宮古島方言、伊良部島方言の南琉球方言のとりたて助辞(係助辞)を比較した結果、石垣島石垣方言、宮良方言に係助辞がdu(ぞ)の1形式しか存在しないこと、宮古島方言、伊良部島方言にdu(ぞ)、ga(か)、nu(や)の3形式あること、伊良部島方言のgaが疑問詞質問文に、nuガ肯否質問文にあらわれて質問の焦点化の機能を果たすことがわかった。また、石垣島宮良方言のdu(ぞ)が焦点化の機能をもった助辞であることもわかった。石垣島石垣方言の使役動詞に第一使役動詞と第二使役duのとりたて形の二つの形式があること、第一使役動詞が指令や強制の意味を表わし、第二使役動詞が許可や放任、二重使役として使用されることなど、2形式に使い分けがあることを明らかにした。

最終年度の本年度は、12月11日の沖縄言語研究センター(代表・上村幸雄琉球大学名誉教授)の研究会で狩俣繁久が「石垣島四箇方言の動詞のテンス・アスペクト・ムード体系」を、金田章宏が「沖縄西表島(祖納)方言動詞の自他のタイプ」を、仲間恵子が「八重山石垣市真栄里方言の動詞」を、下地賀代子が「多良間島方言の主題表現」を発表し沖縄在住の研究者を交えた討議を行ない、成果取りまとめと論文投稿の準備を行なった。動詞の活用体系(西表祖納、石垣市真栄里)の調査・研究では西表祖納方言は激しい音韻変化の結果、動詞の活用型や活用体系が他の八重山方言のそれに比べて複雑になっていることを確認した。動詞アスペクト・テンス体系(多良間島、石垣市石垣)の調査・研究では、石垣方言と多良間方言に共通に直前過去形があるが、石垣方言では終了限界達成をあらわす形式であることを確認した。石垣市石垣、宮古島市平良、沖縄島那覇、沖縄島今帰仁の各方言の係助辞についての記述と比較研究を行ない、八重山方言には宮古方言や沖縄方言に見られる焦点化助辞ga、nu、kuseがないこと、琉球方言の係助辞とされてきたdu、ga、kuse、nuに焦点化の機能はあるが、文末の述語を支配する係りの機能をもたないことなどについて確認した。本研究計画全体で八重山方言の名詞の格=とりたての体系が確認できた。ヴォイス研究の基礎的な資料を収集して検討して、動詞の自他の派生が使役動詞の派生と使役構文に重要な要素となることが碓認できた。
ルテニウム錯体触媒反応を利用する複数不斉炭素中心の同時構築

1.不斉2産ホスフィンBINAPを配位子とする複核ルテニウム錯体を触媒として、1、3-ブタジエン-2、3-ジカルボン酸を温和な条件下に水素化し、光学活性2、3-ジメチルコハク酸をジアステレオマー選択率98%、エナンチオマー選択率96%で得ることに成功した。また、この反応が連続する二段階の1、2-水素付加で進行することを明らかにし、それぞれの水素化の際の選択率を求めた。次いで、2、3-ベンジリデンコハク酸の不斉水素化を同じ反応系で行ない、同様に異性体生成比を求めた。本反応の展開して、エンテロラクトンなどのリグナン類の短段階での不斉合成を現在行なっている。複核ルテニウム錯体を触媒として、3、5-ジオキソヘキサン酸メチルの水素化を検討した。反応条件等の最適化は終了していないが、約35%の収率で(3S、5R)-3、5-ジオキシヘキサン酸メチルを得た。このものは酸処理によりα、β-不飽和δ-ラクトン体へ導くことが可能である。反応条件等をさらに検討し、コンパクチンなどを有用な生物活性物質の鍵中間体の合成法としての確立を目指している。3.新規の錯体触媒として、〔RuH(BINAP)_2〕DF_6、RuH_2(BINAP)_2の2種を合成し、その触媒能を検討した。前者は温和な条件下にイタコン酸を水素化する触媒となり、選択率も90%e.e.以上と良好である。さらに、上記錯体はイタコン酸、ベンジリデンコハク酸、チグリン酸などの不飽和カルボン酸を、エタノール、イソプロピルアルコール、ベンジルアルコールなどをアルコールを水素源とする水素移動反応によっても温和な条件下に水素化することを見いだした。この反応によるイタコン酸、ベンジリデンコハク酸の水素化の選択率は90%e.e.を越え、この種の反応としては数例のない高いものである。本反応の適用範囲の拡張と精密化、さらに複数官能基の同時水素化などにつき検討する予定である。
神経細胞のサイズ制御の機構とその破綻による病態の解析

神経細胞のサイズ制御にかかわる鍵となるmTOR(mammalian target of rapamycin)シグナル伝達系の解析を行ない、新たな制御因子を同定した。この経路の活性化により、神経細胞で蛋白合成、脂質合成が亢進すること、またこれらが細胞サイズにリンクしていることを明らかにした。また疾患研究では、限局性皮質形成異常(Forcal cortical dysplasia IIb:FCDIIb)における脳の細胞の異形化/大型化はMTORの体細胞変異が原因であることを見いだし、本疾患の原因を明らかにした。実績の概要を研究計画のサブテーマごとに記載する。mTORシグナルのON/OFF刺激:BDNFをコントロールとして、神経細胞におけるmTORシグナルの活性化物質を探索した。本年度は神経伝達物質を中心として調べたが、大脳皮質神経細胞においてはmTORを強く活性化する分子は無かった。現在は神経ペプチドについて検討している。OFF刺激としてはAMPKを活性化することで神経細胞のmTOR活性を著しく低下させることを見いだした。低グルコースを始め、AMPK活性化剤はBDNFによるmTOR活性化もキャンセルした。一方他の細胞系では必須であるアミノ酸の不足は神経細胞での作用は少なかった。2) mTORによる神経細胞のサイズ変化:BDNFによる細胞サイズや突起の変化が報告されているが、mTOR阻害剤であるラパマイシンによって効果が消失したことからmTORC1を介した応答であることが示された。各種抗体を用い、免疫染色を行い面積を測定することで得られた結果である。またmTORの活性化型変異体の遺伝子導入した神経細胞では、サイズの増大が見られた。導入細胞のタイプを免疫染色で同定し、同種の神経細胞との比較を行っている。3)蛋白合成の必要性:蛋白合成の可視化法として、SUnSET法による免疫染色の系を確立した。また上記3の結果が、mTORを介した蛋白合成の結果かを判定するためeIF4EとeIF4Gの結合を競合的に阻害する4EGIを用いて検証した。4EGIはBDNFによる蛋白合成およびサイズ増大を阻害したことから、蛋白合成の関与が明らかとなった。さらにBDNF刺激による脂質合成の亢進もmTORを介していることを新たに明らかにしたので、脂質合成とサイズ制御に関しても研究を進める。疾患脳におけるmTORシグナル:限局性皮質形成異常の貴重な手術サンプルから異常細胞および正常細胞をレーザーマイクロダイセクションで集めゲノムDNAを抽出した。1. mTORシグナルのON/OFF刺激: mTORシグナルは神経可塑性に不可欠であるが、一方で過剰な活性化は腫瘍や皮質形成異常(4で詳述)を引き起こす。そのため引き続き神経細胞におけるmTORシグナルの活性化及び活性抑制物質を探索し、いくつかの候補分子を見い出した。なかでも摂食関連ペプチドがAMPKの活性化を介して神経細胞のmTOR活性を著低下させることを見いだした。摂食と脳に置けるmTOR活性はリンクしており(研究発表の1参照)、更なる解析により重要な知見が得られると考えている。2. mTORによる神経細胞のサイズ変化:免疫染色による定量で、mTORの活性化型変異体の遺伝子導入した神経細胞では、サイズの増大が見られた(統計的有意差有り)。現在パッチクランプ法による膜電気容量の計測を行っている。3.蛋白合成及び脂質合成の必要性: mTORの活性化型変異体の遺伝子導入した神経細胞で、蛋白合成及び脂質合成が亢進していることを、アイソトープを用いた実験によって明らかにした。細胞のサイズ増大には双方の亢進が必要(一方を阻害しただけでサイズ増大が見られなくなる)であることを示している。4.疾患脳におけるmTORシグナル:今年度最も進んだサブテーマである。総説(研究発表2)で予測した通り、限局性皮質形成異常(focal cortical dysplasia)の手術サンプルと血液サンプルの次世代シークエンサーでの解析(共同研究)から、患者脳組織からmTORの新たな体細胞変異を見いだした。1)mTORシグナルのON/OFF刺激:本年度は細胞内分子に注目して解析を行った。Ca2+は神経細胞では特に重要で多彩な働きを担っている。細胞内Ca2+をBAPTA-AMでキレートするとmTOR活性、蛋白合成ともに低下した。またCa2+イオノフォアであるionomycinによって細胞内Ca2+濃度を上昇させてもこれらは低下した。このことはmTOR活性(および下流の蛋白合成)には至適なCa2+濃度の"window"があることを示唆している。2) mTORによる神経細胞のサイズ変化:神経栄養因子BDNFの持続的な刺激により、神経細胞においてmTOR活性、蛋白合成および細胞サイズ増大が認められた。細胞サイズはパッチクランプ法によりmembrane capacitanceの定量で行った。3)蛋白合成及び脂質合成の必要性:mTORの活性化型変異体(既報のものおよび、次項で示すFCDIIbの体細胞変異として新たに見いだした4種)を遺伝子導入した神経細胞で、蛋白合成が亢進していることを35メチオニンによる代謝ラベル法および、ピューロマイシン・抗ピューロマイシン抗体によるSUnSET法により明らかにした。またFCDIIb患者手術脳サンプルにおいて蛋白合成能が亢進していることも見いだした。4)疾患脳におけるmTOR

シグナル:限局性皮質形成異常(focal cortical dysplasiaIIb:FCDIIb)の手術脳サンプルと血液サンプルの比較から見いだしたmTORの4種の新たな体細胞変異について解析を行った。これらの変異は全て活性化型変異であることを、HEK293T細胞、ラット初代培養神経細胞を用いて明らかにした。基質(4EBP)のリン酸化、蛋白合成の亢進からこれらはmTOR complex 1 (mTORC1)の活性亢進であることがわかった。さらに別の基質であるAktやSGKのリン酸化の解析から、mTORC2の活性も亢進しているというデータが得られた。神経細胞のサイズ制御にかかわる鍵となるmTOR(mammalian target of rapamycin)シグナル伝達系の解析を行ない、新たな制御因子を同定した。この経路の活性化により、神経細胞で蛋白合成、脂質合成が亢進すること、またこれらが細胞サイズにリンクしていることを明らかにした。また疾患研究では、限局性皮質形成異常(Forcal cortical dysplasia IIb:FCDIIb)における脳の細胞の異形化/大型化はMTORの体細胞変異が原因であることを見いだし、本疾患の原因を明らかにした。H26年度の研究は当初の計画以上に進展している。特に「脳疾患におけるmTORシグナル」に関して、目覚ましい進展があった。mTOR上流のシグナル分子TSCの変異が原因の結節性硬化症と病理所見の良く似た疾患である限局性皮質形成異常において、mTORの4種類の新規体細胞変異を見いだした。これは多施設共同研究の賜物である。4種のmTOR変異プラスミドをトランスフェクションして調べたところ、これらは全て活性化型変異であることが明らかになった。またin vitro kinase assayからhyperactive変異であることも確認された。患者脳では実際にmTOR下流のS6キナーゼのリン酸化も亢進しており、mTORC1経路の異常な活性化が限局性皮質形成異常の原因であることを示すことが出来た。この結果は現在投稿中(revise)である。その他のサブテーマについては概要に記した通り、順調に研究が進展している。最終年度に向けてデータのとりまとめも行っている。26年度は英文総説3報を発表し、上記論文を含め原著3報を投稿中である。神経化学mTORシグナルのON/OFF刺激に関しては同様の実験を行う。摂食関連ペプチドのmTOR経路への作用が認められたので、BDNFとの相互作用に着いても検討する。これらペプチドの細胞サイズへの関与については報告がないので、免疫染色や電気生理学的計測によってサイズ測定を行う。酵母スクリーニングによる活性化型mTOR変異体を用いた実験では、蛋白合成、脂質合成を亢進させ、細胞サイズの増大に貢献している、という基礎データを得ているが、今回、ヒトの疾患で見いだされた変異体に関しても同様の実験を行うことで、より病態生理的な意義を付加することができると考えている。
自己組織性を有する側鎖型液晶高分子材料の合成とその配向に関する研究

本研究では,側鎖型高分子液晶の化学構造と液晶形成能に関する基礎的研究のほか,イオン相互作用と水素結合を利用した自己組織性の発現について検討した。既存の研究からは,側鎖型高分子液晶のスペ-サ長が長いほどスメクティック相の形成能が高いものと考えられているが,末端鎖長が長い場合にはこの規則には従わなかった。配向遷移が容易で液晶形成能が高い側鎖型高分子液晶を得るためには,スペ-サ長と末端鎖長を適切に選ぶことが,今まで一般に考えられている以上に極めて重要であることが分かった。イオン基もつ側鎖型高分子液晶とそのモデル液晶化合物を合成した。モデル液晶化合物ではイオン基の導入によって液晶形成能および液晶相の熱安定性が向上した。また,イオン基の基板表面への物理的吸着の効果によって,モノドメインの液晶配向が形成された。側鎖型高分子液晶においては,イオン基をどの構造単位中に導入するかによって,その効果が顕著に異なった。高分子骨格主鎖,スペ-サ,メソゲンコアヘイオン基を導入したが,骨格主鎖中にイオン基をもつ系が最も液晶形成能が高く,配向遷移が容易であった。モノドメインの液晶配向はモデル液晶化合物と同じようにイオン性骨格主鎖をもつ側鎖型高分子液晶において,容易に形成された。水素結合の利用が側鎖型高分子液晶の液晶形成能を向上させ,配向構造を安定化させることを明らかにした。特に,骨格主鎖とメソゲン側鎖基末端との水素結合が,スメクティック相の層構造の形成と安定化を支配することを見いだした。本研究では,自発的に均一な配向構造を形成する側鎖型液晶高分子材料の開発を目的として,イオン性原子団を構成基として有する側鎖型液晶高分子およびモデル化合物を合成し,その液晶形成能および配向構造について検討した。以下に本研究で得られた研究成果を記述する。【.encircled1.】液晶性カチオン基と非液晶性アニオン基より構成されるイオン性低分子液晶では,アニオン基の大きさが小さいハロゲンイオンの場合にはスメクティックA相を形成し,垂直配向構造を自発的に形成した。しかし,アニオン基の体積が大きいスルホン酸イオンのときには液晶相を形成しなかった。【.encircled2.】骨格主鎖にイオン性高分子鎖を有する側鎖型液晶高分子においては,【.encircled1.】のイオン性低分子液晶の場合と異なり,対アニオンがスルホン酸イオンでもスメクティック相を形成し,さらに硫酸イオンおよび硝酸イオンを対アニオンとする系でもスメクティック相を形成した。その液晶形成能は対アニオンの大きさが小さいハロゲンイオンの系で最も高く,自発的に均一な垂直配向構造も容易に形成された。この実験事実と【.encircled1.】の実験事実はカチオン基と対アニオン基の凝集状態が液晶形成能に大きく影響を与えることを明らかにしており,対アニオンの選定が液晶形成能の制御において重要であるといえる。【.encircled3.】側鎖型液晶高分子における自発的な垂直配向構造の形成には,メソゲン側鎖基間の相互作用とクーロン力によるイオン基間の凝集のバランスが重要であり,これらの相乗的な作用とイオン基の基板表面への物理的吸着によってスメクティック層が積み重なった状態である垂直配向構造が自発的かつ容易に形成されると考えられる。【.encircled4.】水酸基あるいはアミノ基などの水素結合性原子団を導入したイオン性側鎖型液晶高分子では,液晶形成能および均一な垂直配向構造の形成能が一層向上した。これは水素結合およびイオン相互作用の両方が配向制御に効果的に作用するためと考えられる。自己組織性を側鎖型高分子液晶に付与するために,強い相互作用であるイオン相互作用と水素結合を利用すること試み,下記に示す研究結果を得た。イオン性原子団を構成基としてもつ側鎖型高分子液晶とそのモデル液晶化合物を合成した。

モデル液晶化合物ではイオン性原子団の導入によって液晶形成能および液晶相の熱安定性が向上した。これはイオン基のクローン相互作用による配向構造の形成と安定化によるものである。また,イオン性原子団の基板表面への物理的吸着効果によって,モノドメインの液晶配向が形成された。側鎖型高分子液晶においては,イオン性原子団をどの構造単位中に導入するかによって,その効果が異なった。高分子骨格主鎖,スペ-サ,メソゲンコアヘイオン性原子団を導入したが,高分子骨格主鎖中にイオン性原子団をもつ側鎖型高分子液晶の系が最も液晶形成能が高く,配向遷移が容易であった。モノドメインの液晶配向はイオン性骨格主鎖をもつ側鎖型高分子液晶において,モデル液晶化合物と同じように容易に形成された。水素結合の利用によって側鎖型高分子液晶の液晶形成能を向上させ,配向構造を安定化させることを明らかにした。特に,骨格主鎖とメソゲン側鎖基末端との水素結合が,スメクティック相の層構造の形成と安定化を支配することを見いだした。
日本人のナトリウム必要量に関する実験的研究

食塩以外の栄養素は、すべて栄養所要量を満足させており、食品群の構成も片よりの無いように工夫された食塩無添加食を調整した。同一食品構成であるが、献立内容を変えた3種の実験食を調理し、サイクルメニュ-により投与した。食塩無添加食の1日当りのナトリウム(Na)含有量は、原子吸光分析の結果、648mg(食塩に換算すると1.645g)であった。食塩無添加食投与後、尿中への食塩排泄量がプラト-に達したのを確認してから、バランススタディ-を開始した。すなわち、入浴の最後に蒸留水で頭髪を含む体全体を充分リンスした後、でき得る限り脱Na処理を施した下着を着装し、その上に無廛衣を着て48時間室内で過ごさせた。その間食事は食塩無添加食を投与し、便も収集した。48時間経過後、蒸留水で頭髪を含む体全体を洗い流し、その水を収集した。下着から抽出されたNaと体を洗い流した水に含まれていたNaを合計して、皮膚からのNa排泄量とした。48時間当りのNa摂取は1296mg、排泄には個人差が認められたが、平均すると尿中へ445mg、便中へ163mg、皮膚から19mg、合計627mgとなりバランスは+669mg、すなわち、1日当りでは335mgのNa(食塩に換算すると850mg)が蓄積された。この結果の解釈として、(1)食塩無添加食に含有される648mgのNaは、生体にとっては不足していると考えるべきなのか、または(2)米国人のデ-タとして報告されている皮膚からのNa排泄量(25mg/日)に比較すると、今回は低い値を示していることから、皮膚からの排泄が100%回収できていない可能性も考えられる。今後、更に皮膚からの排泄に関する実験条件を再検討し、食塩無添加食摂取後徐々に食塩を添加した食事を与え、どの食塩レベルでバランスが0となるかを明らかにする予定である。
新しい高血圧関連因子ＡＳＫ２の循環器病における役割の解明

Apoptosis signal-regulatingkinase(ASK)sは、酸化ストレスにより活性化されるMAP3Kである。ASK2欠損マウスの表現型を調べたところ、血管の自律神経系に異常があり、高血圧を呈することを示した。また、このマウスは、心肥大を伴う高血圧のマウスである事がわかった。次にASK1-ASK2両欠損マウスを作成し、循環器系を解析したところ、このマウスは非活動記の血圧は野生型よりも有意に高いが、活動期血圧は有意差がなく、いわゆるnon-dipper型高血圧であることがわかった。これらのマウスは、それぞれ異なるタイプの高血圧モデルマウスとなることがわかった。これまでの研究でASK2欠損マウスは臓器障害を伴う高血圧を呈するマウスであることがわかり、平成23年度は、血圧に関連する尿中の種々のパラメーターを測定し、結果、電解質の排泄異常があることがわかった。ASK2ノックアウトマウスの高血圧をより詳細に調べる為に、ASK2ノックアウトマウスにテレメトリー送信機を植え込み、血圧波形を記録するとともに、血圧と脈拍の変動をスペクトル解析し、自律神経活性の指標を計算した。ASK2欠損マウスは、テレメトリーシステムで記録した、自由行動下の血圧も野生型に比べて有意に高値であった。収縮期血圧の変動をスペクトル解析を施行したところ、交感神経活性の指標である低周波域のパワーが有意にASK2欠損マウスでは高値であり、血管の交感神経活性の異常が高血圧に関与している可能性が示唆された。大動脈のリングアッセイを行ったところ、フェニレフリンに対する血管収縮が、ASK2欠損では野生型よりも強く、この実験からも、血管の交感神経系の感受性がASK2欠損マウスの高血圧と関与している可能性が示唆された。次に、テレメトリーモニター下で、ASK2欠損マウスに高食塩負荷を行ったところ、ASK2欠損マウスが食塩感受性高血圧であることも明らかとなった。AngiotensinII負荷を行ったところ、AngiotensinIIによる血圧上昇、臓器障害はASK2欠損マウスは野生型と同等に起こり、この点は、AnsiotensinIIによる臓器障害が軽減されるASK1欠損マウスとは、異なる表現型である事が明らかとなった。ASK2欠損マウス(ASK2KO)はtail cuff法でも、テレメトリー法でも血圧が野生型マウス(WT)よりも有意に高く、また心肥大を呈しており、ASK2KOはASK1欠損マウス(ASK1KO)とは異なる表現型を示すことがわかった。大動脈のリングアッセイにより、血管の反応性をみたところ、アセチルコリンに対する拡張反応には有意差はなかったが、ASK2KOの血管はフェニレフリンに対する収縮が野生型よりも有意に強く、高血圧との関与が示唆された。次に、テレメトリーによる血圧波形から、収縮期血圧の変動をスペクトル解析し、低周波帯パワー(LF)と高周波帯パワー(HF)を計算した。血管の交感神経活性の指標である収縮期血圧変動のLFはASK2KOで有意に高値を呈していた。ASK2KOは高血圧を呈し、そのメカニズムとして血管の交感神経活性の異常が示唆された。次にASK1-ASK2両欠損マウス(DoubleKO)について調べた。WTとDoubleKOにテレメトリー送信機を植えこみ、24時間血圧測定を行ったところ、DoubleKOの非活動記の血圧はWTよりも有意に高いが、活動期(暗時)血圧は有意差がなく、いわゆる、non-dipper型であることがわかった。尿中の血圧関連因子を調べたところ、DoubleKOでは非活動期のノルアドレナリンが他群と比較し有意に高値であった。テレメトリーシステムで得られたデータから、心拍数変動のスペクトル解析を行い、低周波帯と高周波帯のパワー比(LF/HF)を計算したところ、DoubleKOのLF/HFは非活動期のみWTよりも有意に高値であり、HRVスペクトル解析からも交感神経活性の異常が確認された。DoubleKOは、自立神経系の日内変動の異常があり、non-dipper型の高血圧のモデルとなる可能性が示唆された。ASK2欠損マウスの血圧をtail cuff法で測定したところ、野生型マウスと比較し、約1015mmHg高い事がわかった。テレメトリーシステムにより血圧の日内変動を検討したところ、活動期(夜間)、非活動記(昼間)ともにASK2欠損マウスの方が血圧が高いが、特に活動期の血圧が有意に高い事がわかった。このマウスの心臓の組織を調べたところ、野生型よりも炎症細胞の浸潤、酸化ストレスのレベルが高く、線維化も野生型よりも強く起こっていた。よって、ASK2欠損マウスは臓器障害を伴った高血圧マウスであることが明らかになった。血圧に関連する因子を測定したところ、交感神経系、レニン・アンジオテンシン系は、ASK2欠損マウスの高血圧の原因ではないことが確認された。

ASK2欠損マウスは野生型マウスに比較して、尿中のCa濃度が高く、電解質の排泄異常がある可能性が示唆された。ASK2欠損マウスと野生型マウスの胸部大動脈を摘出し、血管の反応性をしらべたところ、血管弛緩反応には有意差はなかったが、フェニレフリンによる血管収縮の反応がASK2欠損マウスでは有意に強く、高血圧との関連性が示唆された。このマウスに高食塩食(8%)を投与し、高血圧が食塩感受性であるか否かを調べた。テレメトリーシステムで食塩負荷時の血圧を測定したところ、高食塩負荷によりASK2欠損マウスの血圧は上昇し、ASK2欠損マウスは食塩感受性高血圧であることが確認された。高食塩負荷時の尿中の電解質排泄は、Na/K比には有意な差は認めなかったが、Caの排泄は、ASK2KOの方が高値であった。食塩負荷後に解剖を行い、臓器重量を測定したところ、ASK2欠損マウスの心臓、腎臓とも有意に野生型よりも重く、臓器障害が起こっている可能性が示唆された。以上より、ASK2欠損マウスは臓器障害を伴う、食塩感受性高血圧マウスであることがわかった。おおむね、順調に実験は進展している。ASK2欠損マウスが高血圧を呈することは、テレメトリー法を含めて確認できており、血圧上昇のメカニズムを詰めているところである。ASK2欠損マウスの血管は、フェニレフリンによる血管収縮が強い事が分かっており、交感神経系に異常がある事が示唆されていたが、テレメトリーの記録から収縮期血圧の変動解析を行ったところ、やはり、血管の交感神経活性が強いことが示された。現在、血管平滑筋細胞を用いて、細胞レベルでのフェニレフリンに対する反応を確認しているところであり、そのデータを追加して、論文投稿予定である。ASK1-ASK2両欠損マウスは、ASK2欠損マウスよりも血圧が高値を呈しており、そのメカニズムに対する考察を開始している。概ね、当初の計画通りに実験が進んでおり、ASK2欠損マウスが有意に高値であることはtail cuff法、およびテレメトリー法、両者で確認できた。ASK2欠損により血圧が上昇するメカニズムについて、考えうるある程度の検討は終了しており、血管の反応性が異なることがわかっているが、ASK2の分子が血管収縮にどの様に関わっているのかがまだ確認できておらず、近々の検討課題である。また、ASK1欠損マウス, ASK1ASK2ダブル欠損マウスで、一部の実験を行い、ある程度の予備検討はできているが、実験の個体数が十分でなく、詳細な検討はこれからであり、これらの検討はASK2欠損マウスの論文が完成後の課題となりそうである。現在の方策を継続し、まずは、ASK2欠損マウスの高血圧に関する論文を作成する。次に、ASK1-ASK2両欠損マウスの高血圧に関して、テレメトリーで日内変動を確認し、心拍数と収縮期血圧の変動解析を行う予定である。ASK2欠損マウスと同様に、メタボリックケージを用いて、活動期、非活動期の尿中のパラメーターを確認し、自律神経、レニン・アンジオテンシン系、電解質排泄などの要因を、日内変動を含めて解析を行う予定である。
補助金に代わる林業支援の在り方に関する研究

1980年代に林業補助金を廃止したニュージーランドにおいて、中小規模の森林所有者25名を対象に聞き取り調査を実施した。樹種構成、資金調達、森林施業など経営は多様であり、その背景に農家林家協会を通じた森林所有者同士の情報交換があることを明らかにした。また、日本の約1/4の森林面積を占める北海道において苗木生産業者4社を対象に聞き取り調査を実施した。少子高齢化に伴って労働力確保の困難化が見込まれるなか生産力を拡大するために、苗木規格の変更や緩和、生産工程における機械化が必要なことを指摘した。1980年代に林業補助金を廃止したニュージーランドにおいて、数百ヘクタール規模の森林所有者5人を対象に、森林経営の実態調査を実施した。ニュージーランドの主要樹種であるラジアータパイン(RP)の伐期は21年35年まで広がっていた。RPだけを植えている所有者は見られず、他の針葉樹や広葉樹を植える多様性も見られた。自ら土地を保有し資金も出す経営形態だけでなく、投資者から資金を預かるパートナーシップ造林やSyndicateを設立するなど、経営形態もさまざまであった。木材販売収入だけでなく、酪農やキャンプ場収入など多様な収入源が確認できた。ニュージーランドに居る、1万人を超える森林所有者のうちわずか5人の事例であるが、これまでに調査したきた企業有林と比べ、さまざまな意味で多様性が確認できた。こうした多様性がニュージーランド全体の森林経営の持続性を担保していると考えられた。低コスト林業を実現するためにコンテナ苗の導入を進めている宮城県や岩手県において、苗木生産業者と素材生産業者を対象に、コンテナ苗の生産と利用の現状に関して調査を実施した。コンテナ苗の生産を開始するには生産設備への投資が必要なため、大規模業者ほどリスクを図りかねてコンテナ苗の生産に踏み切れていない状況が確認された。素材生産とともに再造林も手がける素材生産業者からは、コンテナ苗の将来性を不安視してコンテナ苗の利用に前向きになれない森林所有者が多く居ることを聞くことが出来た。永年続いている造林補助金の存在が生産者側にも利用者側にも、技術や施業の固定化を招いていることが考えられた。1980年代に林業補助金を廃止したニュージーランドにおいて、昨年度に引き続き0から630haを保有する森林所有者12名を対象に、森林経営の実態調査を実施した。昨年度と同様に農林業を営む森林所有者6名に加え、都市に在住する投資家6名も対象とすることができた。浸食管理、家畜保護のために管理される森林もあるが、基本的に多くは資産形成を目的とする。従ってその動向は木材価格や管理費用等の林業を取り巻く環境に左右される。市況によっては伐期を大きく前倒す等の経営の可変性にも富む。それだけに今後に良い見通しがなければ再造林されない可能性がある。再造林せずに牧畜のための草地に転換した事例を12事例中3事例で確認した。こうした可変的な経営の他、低コスト施業や樹種の多様化を目指す研究開発がニュージーランドにおける森林経営を支えていることが推察された。この意味で、大規模層も含めて木材生産に27セント/トン課税し、RPの品種改良等の研究開発を行う取組が2014年から始まり注目される。日本においては北海道の代表的林業地帯である十勝地方を事例とし、森林所有者や種苗業者への聞き取り調査を実施した。北海道では一般民有林の皆伐面積に対して人工造林面積が下回る背景として木材価格の低迷に加えて森林所有者の高齢化や後継者不在問題の深刻化が指摘されている。こうした要因に加え、苗木に関する問題も顕在化している。森林所有者からは、ニーズに対して充分な苗木供給がなされない量的な課題や、活着が悪い等の苗木の質的な課題が指摘されている。主伐面積が増えようとする時期において、種苗業者の育成や気候変動に対応した種苗・育苗に関わる技術開発が必要となっている。1980年代に林業補助金を廃止したニュージーランド(以下NZ)において一昨年度、昨年度に引き続き、森林所有者を対象にした森林経営の実態調査を実施した。NZにおける1990年代の第3次造林ブームの造林主体は大規模層と中小規模層であり、植林されたラジアータ松(RP)が伐期を迎えつつある中で中小規模層の動向把握は重要性を増している。そこでNZ農家林家協会に被験者選定を依頼する等し、2016年2月に中小規模層9名を対象に聞き取り調査を実施した。2000年代に頻発した風害によって浸食のリスクにさらされた土地を所有する農家は、地方政府の実施する持続的土地利用イニシアチブ事業のもとで拡大造林に取り組んでいた。基本的に林業に対する補助金はないが、公益的機能の高さやその及ぶ範囲に応じ、期間の限定された補助金の存在することがわかった。補助金に依存しない低コスト林業の一方策として疎植化があげられる。植栽密度を考えるにあたっては苗木生産の実態を把握する必要があることから、日本の森林のおよそ1/4を占める北海道において苗木生産業者を対象に聞き取り調査を実施した。北海道では今後、造林面積の拡大に伴う苗木需要の増大が見込まれる一方、苗木生産では出荷期の労働力不足が指摘されている。そこで出荷期に着目しながら、北海道における苗木生産の現状と生産力拡大に向けた課題を明らかにした。苗木生産に関する作業には季節性があって、春や秋の出荷期にはとくに多くの労働量が必要となる。

なかでも苗木品質を左右する工程である掘取、抜取と選苗には人手が多くかかっている。北海道における労働力、機械・資材メーカーの将来見通しは明るくないが、苗木品質を犠牲にして生産量を維持・拡大することはあり得ない。掘取、抜き取りと選苗の生産性を向上し、苗木生産力を拡大するためにはこれらの工程に関わる機械化と苗木規格変更や緩和が課題となる。1980年代に林業補助金を廃止したニュージーランドにおいて、中小規模の森林所有者25名を対象に聞き取り調査を実施した。樹種構成、資金調達、森林施業など経営は多様であり、その背景に農家林家協会を通じた森林所有者同士の情報交換があることを明らかにした。また、日本の約1/4の森林面積を占める北海道において苗木生産業者4社を対象に聞き取り調査を実施した。少子高齢化に伴って労働力確保の困難化が見込まれるなか生産力を拡大するために、苗木規格の変更や緩和、生産工程における機械化が必要なことを指摘した。海外調査は平成26年度で終了する予定であったが、ニュージーランドで新たな取組(木材生産に課税し研究開発の原資とする取組)が始まったことが判明したので、その影響を把握するために最終年度である平成27年度にも海外調査を実施することとした。そのために連携研究者の海外調査をとりやめるなどして、当初の平成26年度実行計画をやや抑え気味にして調査を進行させた。森林科学ニュージーランドで2014年初頭に始まった新たな取組の影響を見極めることを目的に、出来る限り時期を遅らせて海外調査を連携研究者と共に実施する。対象はこれまでに聞き取り調査を実施した17名に加え、取組をとりまとめる機関も対象とする。国内(西南日本)調査が実施できていないほか、東北日本においても施業に関するデータが十分に入手できていない。当初、海外調査は平成26年度で終了する予定であったが、ニュージーランドで新たな取組(木材生産に課税し研究開発の原資とする取組)が始まったことが判明したので、その影響を把握するために最終年度である平成27年度にも海外調査を実施することとした。当初ニュージーランド南島での調査を予定していたが、小規模や中規模の森林所有者を対象とした調査を実施するのは想定以上に困難だったため、これまでの調査で得られた手がかりを元に再び北島において調査することを検討する。ニュージーランドで2014年初頭に始まった新たな取組の影響を見極めることを目的に、出来る限り時期を遅らせて海外調査を連携研究者と共に実施する。当初は自らでニュージーランドの中小規模森林所有者に対して調査依頼をする予定であったが、その作業は想定以上に困難であった。この調査を実施するために、現地の林業コンサルタントに謝金にて協力を依頼することにした。この契約額が未定だったこともあって国内調査を控えたため、当初計画より執行額が少なくなり、次年度使用額が生じた。当該年度に実施できなかった国内調査に充てるほか、ニュージーランドの中小規模森林所有者の被験者を増やすため、謝金支払いに充てる計画である。