hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海外・帰国子女教育における家庭科の指導方法の開発に関する研究

3.平成78年度に実施した日本人学校,帰国子女および海外生活経験を有しない一般の児童・生徒を対象にした調査の統計的処理結果をふまえ、補習授業校における児童・生徒を対象とした調査をするための準備を整えた。4.日本人学校の教師と連携を図り、家庭科の指導に必要なネットワークづくりを具体化させ、日本人学校における家庭科指導を支援する必要があることを再認識した。[目的]標記の研究課題の2年目としで、次の3項目について研究を進めた。1.前年度に訪問できなかった高雄日本人学校の家庭科の教育環境の現状を調査した。また、児童・生徒の家庭生活観や家庭科に関する意識調査をし、実態や問題点を明らかにすることを意図した。2.比較的多くの在学者がいる補習授業校の児童・生徒の家庭生活観や家庭科観を解明した。3.帰国及び一般児童・生徒の家庭生活観や家庭科観を調査し、特質を明らかにした。[方法]1.平成13年7月に、高雄日本人学校の学校訪問と家庭科の授業参観を行った。また、小学部5・6年生と中学部1・2・3年生74名の児童・生徒の調査票を回収し統計処理を行った。2.平成13年4月6月にかけて、補習授業校17校408名の児童・生徒に調査を実施した。3.平成14年2月3月にかけて、帰国子女教育研究協力校14校の児童・生徒に調査を実施した。[結果]1.台北、台中と高雄日本人学校の調査データを総合して分析した結果、部屋の掃除やごみの始末、買い物を約30%以上の児童・生徒がよく手伝っていると回答した。また、約62%が食生活に高い満足度を示していたが、中学生の家庭科に対する意識は高いとはいえない現状が示された。2.補習授業校の児童・生徒は、母とのコミュニケーションや家族の凝集性など、望ましい家族関係を築いていた。また、現地の生活環境に対しても比較的高い評価をしていた。更に、物を大切にすることや自然環境に配慮した生活などを、帰国後の生活に生かしたいと回答していた。3.帰国及び一般児童・生徒を対象にした調査票の回収中であり、データの分析は来年度に実施する。帰国児童の家庭科の授業参観により、指導の実際を垣間見ることができ、多くの知見を得られた。[目的]標記の研究課題の最終年度として、下記の事項について研究を展開した。1.帰国児童・生徒と一般児童・生徒の家庭生活観や家庭科観の調査をし、帰国児童・生徒および補習授業校の児童・生徒にみられる特質を解明する。2.帰国児童・生徒を指導している家庭科教師の指導の現状を明らかにする。3.日本人学校の家庭科の教育環境について調査し、日本人学校の家庭科教育の現状に関する資料を収集し、年間指導計画のデータベースを構築する。4.研究の最終年度として、3年間の研究を総括し報告書を作成した。[方法]1.2002年2月6月と12月にかけて、26校の小学校および中学校の児童・生徒、一般児童・生徒と家庭科教師を対象に調査を実施した。2.2002年11月2003年2月にかけて、日本人学校88校の学校長および家庭科教師宛に調査票を送付した。[結果]1.これまでの調査データ(日本人学校、帰国子女、補習授業校、一般児童・生徒)を加味しながら集計・分析した結果、補習授業校の児童・生徒の家庭科に対する意識の低さや帰国児童・生徒の生活に対する意識や態度が一般児童・生徒とは異なることなど、各対象者の特質が明らかになった。2.帰国児童・生徒の家庭科の授業参観により、帰国のみの授業や混合授業の指導の実際を垣間見ることができ、多くの知見を得ることができた。
ショウジョウバエDNAポリメラーゼεの細胞内での役割

本研究では、遺伝学が進んでいるショウジョウバエDrosophila melanogasterを用い、DNAポリメラーゼεが高等動物細胞や酵母と同様に存在することを証明し、このポリメラーゼの細胞内での役割を分子遺伝学的に明らかにする。本年度は昨年度の研究でクローニングしたD.melanogaster DNAポリメラーゼεをコードするcDNAの全塩基配列を決定した。またこのcDNAを使って染色体DNAの単離を行った。塩基配列より予想されるDNAポリメラーゼεのアミノ酸配列はSaccharomyces cerevisiaeのDNAポリメラーゼIIの遺伝子(POL2)産物のアミノ酸配列と比較するとN端側半分の所(一般にDNAポリメラーゼドメインと呼ばれている所)で約60%の相同性を示した。しかしC端側約半分のところでは約30%の相同性しか示さなかった。一方、単離した完全長のcDNAを出芽酵母S.cerevisiaeのpo12-9またはpo12-18温度感受性変異株に導入したが酵母のDNAポリメラーゼIIの機能を相補できなかった。このことは、分裂酵母のDNAポリメラーゼII遺伝子でさえ出芽酵母のDNAポリメラーゼIIの機能を相補できなかったことからも、DNAポリメラーゼドメインの相同性が非常に高いだけでは十分ではなく、DNAポリメラーゼIIのC端側半分が恐らく他の蛋白因子と相互作用し、DNA複製に重要な働きをしていることを示すものと考えられる。従って現在は、N-端側半分のD.melanogaster遺伝子とC-端側半分のS.cerevisiae遺伝子からなるchimera遺伝子を作製し、S.cerevisiae po12変異株を相補できるか検討中である。
アクチン重合阻害剤ラトルンキュリンの抗腫瘍効果と臨床応用

近年、早期診断と手術・化学療法の進歩によりわが国の胃癌治療成績は世界最高水準にある。しかし、胃癌腹膜播種は治療方法の確立していない難治性の病態である。本研究の目的は胃癌腹膜播種に対して、新しい治療方法を確立することにあった。結果としてはアクチン阻害剤であるラトルンキュリンが、ヒト胃癌細胞株に対して強い抗腫瘍効果を持ち、マウスにおける腹膜播種モデルでは生存期間の大幅な延長が見られることを確認できた。本研究の目的は治療方法の確立していない胃癌腹膜播種に対して、新しい治療方法を確立することにあった。申請内容に沿って研究を進めて以下の結果を得た。(1)ラトルンキュリン投与後の副作用に関して、薬剤投与後1ケ月で血液検査を行ったところ有意な骨髄抑制・肝機能障害・腎機能障害などは認めなかった(N=10)。また、組織における異常を同定するためにHE染色を行ったが、明らかな異常所見は認められなかった。(2)低分化細胞癌(MKN-45)や印環細胞癌(NUGC-4)による腹膜播種モデルに対してラトルンキュリン投与後長期生存を調査したが、投与例の20%で6ケ月以上生存しており腹腔内の腫瘍再発を認めなかった。癌細胞のアクチン系細胞骨格を標的とする新しい抗がん剤の候補としてラトルンキュリンが有望であり、マウスにおいては(少なくとも腹腔内では投与)明らかな副作用は認めなかった。狙い通りの結果が得られたと考えている。今後の課題は、ヒトに対する投与法の実用化研究と安全性の確認である。本研究の具体的な意義:実用化できれば、年間約10万人が罹患して5万人以上が死亡している胃癌症例の治療成績向上につながると思われる。対象と考えているのは低分化胃癌や印環細胞癌の腹膜播種症例だけではなく、腹膜播種をきたす可能性の非常に高いスキルス胃癌や深達度seの胃癌である。投与時期としては、周術期を含めた投与法も検討すべきと考えている。なお、研究内容は現在英文誌に投稿中である。(1)ラトルンキュリン投与後の副作用に関して、薬剤投与後1ヶ月で血液検査を行ったところ有意な骨髄抑制・肝機能障害・腎機能障害などは認めなかった(N=10)。(2)低分化細胞癌(MKN-45)や印環細胞癌(NUGC-4)による腹膜播種モデルに対してラトルンキュリン投与後長期生存を調査したが、投与例の20%で6ヶ月以上生存しており腹腔内の腫瘍再発を認めなかった。なお、研究内容はAnticancer Research(Vol.29 No.6,2009)に掲載予定である。
生物間相互作用により地球環境の健全性を担う生物群の機能保存に関する研究

本研究は、生物間の相互作用に基づく生物群としての機能、特に地球環境の保全に利用できる機能の安定保存を目的とする。具体的な検討項目としては、まず水棲生物群の生物間相互作用の基幹をなす微細総類を材料として、生物間の構造的な関連性を維持しながら生物群を保存することができる固定化乾燥法による凍結保存を試みた。さらに、陸上における植物と窒素固定菌との相互作用の場となる根の保存を可能にするために、西洋ワサビ毛状根をモデル材料として同様の検討を行った。まず微細藻類の凍結保存については、ショ糖を添加剤として用いることによって、耐塩性真核微細藻類7株中6株、淡水性藍色細菌(ラン藻)7株中4株の保存に成功した。しかし淡水性真核微細藻類では、6株中1株しか凍結後の生存が確認できなかった。現在、この固定化乾燥法をシダ植物であるアカウキクサとラン藻の共生体に適応すべく、検討を行っている。次に、西洋ワサビ毛状根の凍結保存については、ショ糖とグリセロールを添加剤として用いることによって、毛状根を容易に再生でき人口種子の封入体としても有用なシュート原基で90%以上の生存率が得られた。また、毛状根の根端部でも同様の方法で約60%の生存率を得ることができた。これらの結果から、固定化乾燥法は根の保存法として極めて有効な方法であることが示唆された。現在、上記の材料を用いて乾燥および凍結に対する耐性獲得機構に関する基礎的研究を行うとともに、この方法を根と窒素固定菌で構成される共生体へ適応すべく検討を行っている。1.まず、西洋ワサビ毛状根から誘導したシュート原基および微細藻類であるDunaliella tertiolectaを材料として、生物間相互作用を基盤に成り立つ生物群の凍結保存に有利と考えられる固定化乾燥法を用いた凍結保存を行った。凍結保存の成否に大きく関わる乾燥条件について最適化を行った結果、どちらの材料においても0.5Mショ糖を添加したアルギン酸カルシウムビーズに固定して、水分含量約25%まで約2日間かけてゆっくり乾燥させる方法によって、直接液体窒素に投入した場合でも高い生存率が得られることが明かとなった。また、これらの材料の生存率は液体窒素中で10ケ月間安定に維持され、さらにこの方法によって他の植物材料や藻株の凍結保存を試みたところ、ほとんどの材料で有意に高い生存率が得られた。従って固定化乾燥法は、長期間にわたって細胞活性の維持が可能で、また多くの種に適用可能な普遍性の高い凍結保存法と言え、複雑な生物間相互作用によって維持される生物群の保存にも有効であると考えられる。2.次に、相互の二酸化炭素固定能と窒素固定能を基盤として淡水系において共利共生を営んでいるアカウキクサ(Azolla)とラン藻の共生体を材料として、固定化乾燥法による凍結保存を試みた。しかし、上記の乾燥過程で一部の活性が失われ、さらに凍結後には生存する共生体は全く確認されなかった。これは、乾燥過程でビーズ内部で濃縮されたショ糖が共生体に傷害を与えることが主な原因と考えられるため、今後はショ糖以外の毒性の少ない添加物の使用や乾燥速度の調節などによって、高い細胞活性を維持したまま乾燥および凍結が可能は方法の確立を試みる予定である。本年度は、水棲生物群の生物間相互作用の基幹をなす微細総類を材料として、生物間の構造的な関連性を維持しながら生物群を保存することができる固定化乾燥法を用いて、凍結保存を試みた。

まず微細藻類の凍結保存については、ショ糖を添加剤として用いることによって、耐塩性真核微細藻類7株中6株、淡水性藍色細菌(ラン藻)7株中4株の保存に成功した。しかし淡水性真核微細藻類では、6株中1株しか凍結後の生存が確認できなかった。現在、この固定化乾燥法をシダ植物であるアカウキクサとラン藻の共生体に適応すべく、検討を行っている。次に、西洋ワサビ毛状根の凍結保存については、ショ糖とグリセロールを添加剤として用いることによって毛状根を容易に再生でき人工種子の封入体としても有用なシュート原基で90%以上の生存率が得られた。また、毛状根の根端部でも同様の方法で60%の生存率を得ることができた。これらの結果から、固定化乾燥法は根の保存法として極めて有効な方法であることが示唆された。現在、上記の材料を用いて乾燥および凍結に対する耐性獲得機構に関する基礎的研究を行うとともに、この方法を根と窒素固定菌で構成される共生体へ適応すべく検討を行っている。
オウディウスの物語技法に関する研究

本研究は、主にオウィディウスの『変身物語』と『祭暦』について、両作品に共通した詩人特有の物語技法を叙事詩とエレゲイア詩という対立するジャンルの境界をする抜けて遊ぶような、機知に富む語りの中に認め、これを個々の文脈に即して検討することを目指した。その成果として、(1)『祭暦』邦訳書と(2)同第一巻をめぐる考察を公表し(裏面、研究発表の項を参照)、(3)『変身物語』第七巻をめぐって研究発表「ケパルスの物語」を日本西洋古典学会第46回大会(平成7年6月10日、於慶応大学)に予定している。(1)では、邦訳過程での作品全体の理解を踏まえ、一貫した物語展開を阻害していると見える暦の順序に従った『祭暦』の構成がオウィディウス自身の詩人としての不適格性の表現との均衡の上に自己アイロニ-によるユーモアを生む作品の基本構造をなしているとの見通しを解説に示した。(2)は、(1)も見通しのもとに、その具体的な現れを『祭暦』第一巻の「平和」の提示に観察した。ローマの国家祭祀という叙事詩にもふさわしい荘重な詩題をエレゲイアという小さな詩で歌おうとする企図の成功は詩の平和性という一点にかけられるが、この「平和」は、詩人が約束した暦による構成に従ったときよりも、逆に詩人自身の失態のためにそこから逸脱したときに強く実感されるように表現された。(3)は、自ら投じた槍で自分の妻を誤って射殺した顛末を語る英雄ケパルスの物語に、自身を「悲運を語る英雄」として演出しようとするケパルスの意図を読み取り、この意図的な語りがケパルスを「見目麗しい英雄」から「涙に濡れる英雄」に変身させていることを論ずる。総括:「語り手」と「語り手の意図」と「物語」の間の微妙な食い違いによる遊びがオウィディウスの物語技法の特色であり、ジャンルの対立図式もこの詩的遊戯の道具立てと見られる。
外国語音声習得の臨界期に関する実証研究

日本国内の小学校児童を主対象として、コンピュータを用いて等質化した英語学習を行い、年齢効果を検証した。その際、従来の言語学習の臨界期仮説で対象としている言語を総体としてとらえるのではなく、音韻、リズム、語彙といった要素に分けて学習を行った。その結果、小学生において有意な学習効果がみられ、効果、学年、要素の間に交互作用があり、外国語の学習において要素によって学習に適した年齢が異なることが明らかになった。本研究の目的は、外国語学習の初期に習得すべき音声言語の基本要素である「音韻」「韻律」「語彙」の各要素について、様々な年齢の学習者にコンピュータによる等質な訓練を施すことにより、学習年齢の影響を明らかにし、年齢を軸とした英語音声学習カリキュラムを作成することである。5歳から70歳の範囲で大規模な学習実験を実施する予定であるが、そのためには、学校など教育機関で集団での学習実験の実施を可能とする実験環境の構築が不可欠である。H17年度は、実験で用いる、言語材料の選定、音声・画像コンテンツの作成を行った。また、本研究で用いるWBT(Web-Based Training)システムを構築し、「音韻」「韻律」「語彙」の学習プログラムを投入し、実験実施環境を整えた。学校(小学校と高校)にて、テスト運用を行った後、学習実験を小学校3校、高校1校、大学2校で音韻学習または語彙学習の実験を行った。サーバーは学年末に回収するため、結果の詳細解析を行ったのは、1月に実験を終了した高校1校のみであるが、簡易解析において、すべての学習内容で、すべての学年において学習効果が認められた。また、高校生では、語彙課題にタイピング課題やディクテーション課題を加えたところ、語彙能力が高くてもそれらの課題での正答率は低く、タイプや知覚などスキル面での習熟度の欠如が明らかになった。また、比較のため、高齢者を含む成人での学習実験も実施し、一部の成人では音韻学習前後の脳活動の変化を測定した。現在までの結果からは、小学校中学年以上では、学習効果の大きさは年齢による差が認められていない。H18年度は、実験で用いる言語材料、音声・画像コンテンツの作成を継続した。また、各要素について、知識、リスニングのみではなく、発音スキルの学習も組み合わせるため、研究で用いるWBT(Web-Based Training)システムに、学習者の発音の良し悪しを評定するためのモジュールを追加改変し、実験実施環境を整えた。これらと並行し、数校(小学校、高校、大学)にて予備的実験として、音韻学習、韻律学習、語彙学習すべてを含む学習実験を行い、データを回収した。現在、データの詳細解析中である。一次的な結果解析では、すべての学習内容で学習効果が認められたが、現在までの結果からは、学習効果と年齢による差を示す結果は得られていない。これら予備実験は、学校での学習データ収集の運用方法確立を主たる目的として実施したものであり、統制した実験条件を設定したものではなかったこと、発音学習モジュールが追加されていないシステムで実施したことから、学習効果については、H19年度により統制をとり、発音機能も付加した環境下でデータ取得し、解析する必要がある。本研究は外国語学習の初期に習得すべき音声言語の基本要素である「音韻」「韻律」「語彙」の各要素についてさまざまな年齢の学習者にコンピュータによる等質な訓練を施し、その効果を定量化し、訓練効果と年齢の関係を明らかにするものである。H19年度までに、研究用学習システム(WBTシステム)を構築し、「音韻」「韻律」「語彙」の基本要素学習課題について、小学校・中学年、高校、大学を中心として予備実験を重ね、特に大学生については、学習効果そのものに関する一定の結果を得、論文発表等を行った。一方、中学校から本格的な英語教育が始まるため、同一課題を用いて年齢による学習効果の違いを検討することは困難であることも明らかになった。そのため、同一課題にて比較可能であり、また語学学習において、いわゆる臨界期と近い年齢である小学校低学年と高学年の間での違いに着目して、詳細な検討を行うこととした。その際、小学校低学年児童は達成できる課題の量や質に限界があるため、課題や実験システムの慎重な考察が必要であった。そこで、予備実験を重ねた英語音声学習システムに、小学生を対象とした「音韻」「韻律」「語彙」の基本要素学習課題を投入し、実験用システムを完成させた。H20年度は、これら予備実験の結果や、完成させた実験用システムを用い、小学校低学年高学年を対象とした学習実験を実施し、学習データの収集、結果の分析を行い、年齢による学習成績向上の違いを求める予定である。

本研究課題の目的は、外国語学習の初期にあるさまざまな年齢の学習者に、音声言語の基本要素である「音韻」「韻律」「語彙」の各要素について、コンピュータによる等質な訓練を施し、学習年齢の影響を明らかにすることであった。最終年度である今年度は、実験実施校を増やしデータの追加をおこなうともに、そのデータを分析、結果の一部については学会やホームページで発表あるいは公開した。日本国内の小学校に通学する低学年児童と高学年児童を対象として、コンピュータを用いて等質化した英語学習を行い、その効果を検証した。従来の言語学習の臨界期仮説で一般に見られるように、言語を総体としてとらえるのではなく、音韻、リズム、語彙といった要素に分けて分析を行った。その結果、小学生において有意な学習効果がみられ、効果、学年、要素の間に交互作用があった。音韻、リズムについては、低学年は高学年にくらべて学習効果が低かったが、語彙については低学年が高学年にくらべて学習効果が高かった。学年による違いは、学習に用いた課題やコンピュータ操作など、それ以外の要因の影響も考慮すべきではあるが、それを超えて、言語の要素と学年の間で交互作用があったことは、外国語の学習において要素によって学習に適した年齢が異なることを示唆する。また、開発した評価・訓練システムを教育現場に導入し、その効果を測定できたことは、年齢効果に関するデータの収集にくわえて、研究成果の実用化にむけて、システムの改善、コンテンツの最適化を図る点でも有益であった。4年間の成果を現在研究成果報告書にまとめているほか、広く成果普及のためにホームページを開設し公開する計画である。
脊椎動物における味覚受容体TAS1Rの新規レパートリーの機能解明

味覚受容体遺伝子のうちTAS1Rファミリーは旨味と甘味の認識を担うことが知られている。本研究では脊椎動物におけるTAS1R遺伝子群の配列進化と機能進化の全容解明を目的とする。具体的には様々な生物種におけるTAS1R遺伝子レパートリーの同定、リガンド物質の特定、発現パターンの解析をおこなう。これにより、魚類から哺乳類に至る進化の過程で嗜好性味物質の受容システムがどのように変遷してきたのかを明らかにすることができると期待される。
断層面からの非一様な短周期エネルギー放射を考慮した入力地震波の設定

最近発生した3つの大地震(日本海中部地震,メキシコ地震,チリ地震)について,強震加速度記録から短周期震源スペクトルを推定し,余震活動との比較を行なった.日本海中部地震の場合は,震源域を囲む多数の強震加速度記録の解析から,短周期地震波を強く放射した領域とそうでない領域の識別が可能となり,短周期地震波をほとんど放射しなかった北側領域では,本震直後から現在に至るまで余震活動は著しく低いことが明らかになった.メキシコ地震の震源スペクトルの振幅は日本海中部地震と比較して約10倍ほど小さい.チリ地震についてはディジタルデータが入手できず,詳しい解析は行なっていないが,震源域真上の観測点で記録された最大加速度は,メキシコ地震に比べ5倍ほど大きい.この違いは観測点真下の地盤条件の違いでは説明できない.これら3つの地震で記録された最大加速度と本震後6ケ月間の余震(Mb≧4.5, PDE)の数との間には正の相関が見られ,両者が共通の原因,即ち,震源域の不均質性に依存していることを示す.1923年以降日本周辺に発生した35個の主な大地震(Mjma≧6.9)を対象に,本震後30日間に発生した余震数の地域差を調査した.その結果,相模トラフから琉球海溝に至る地域で発生した地震は,日本海溝沿,または日本海側で発生したものよりも相対的に余震の数は少ないことが明らかとなった.この余震数の地域差はプレート境界の性質の違いを反映していると考えられる. Utsu(1980)によれば,相模トラフから琉球海溝に至る地域は,低周波地震の多いところでもある.Utsu(1980)の波形タイプと余震数の相関は必ずしも明瞭ではないが,高周期タイプほど余震が多い傾向があり,今後の詳しい解析により,両者の関係を明らかにす予定である.最近発生した3つの大地震(日本海中部地震,メキシコ地震,チリ地震)について,強震加速度記録から短周期震源スペクトルを推定し,余震活動との比較を行なった.日本海中部地震の場合は,震源域を囲む多数の強震加速度記録の解析から,短周期地震波を強く放射した領域とそうでない領域の識別が可能となり,短周期地震波をほとんど放射しなかった北側領域では,本震直後から現在に至るまで余震活動は著しく低いことが明らかになった.メキシコ地震の震源スペクトルの振幅は日本海中部地震と比較して約10倍ほど小さい.チリ地震についてはディジタルデータが入手できず,詳しい解析は行なっていないが,震源域真上の観測点で記録された最大加速度は,メキシコ地震に比べ5倍ほど大きい.この違いは観測点真下の地盤条件の違いでは説明できない.これら3つの地震で記録された最大加速度と本震後6ケ月間の余震(Mb≧4.5, PDE)の数との間には正の相関が見られ,両者が共通の原因,即ち,震源域の不均質性に依存していることを示す.1923年以降日本周辺に発生した35個の主な大地震(Mjma≧6.9)を対象に,本震後30日間に発生した余震数の地域差を調査した.その結果,相模トラフから琉球海溝に至る地域で発生した地震は,日本海溝沿,または日本海側で発生したものよりも相対的に余震の数は少ないことが明らかとなった.この余震数の地域差はプレート境界の性質の違いを反映していると考えられる. Utsu(1980)によれば,相模トラフから琉球海溝に至る地域は,低周波地震の多いところでもある.Utsu(1980)の波形タイプと余震数の相関は必ずしも明瞭ではないが,高周期タイプほど余震が多い傾向があり,今後の詳しい解析により,両者の関係を明らかにす予定である.
斑点米カメムシのイネ加害過程における各行動を制御している物質群の解明

斑点米カメムシへの水田侵入要因となっているイネ香気成分はイネの生育だけでなく、1日の中でも大きく変化していることが明らかになった。斑点米カメムシの主要種、アカヒゲホソミドリカスミカメ、アカスジカスミカメはどちらも昼夜行性種であるが、前者は昼に、後者は夜に活発であることも明らかになり、両種の水田への侵入は加害活動の日周性とイネ香気の1日の中の変化の両方に影響を受けると考えられた。また、水田侵入後にはイネ穂の複数の味覚成分がカメムシの各吸汁行動段階を制御していることも示唆された。加害行動に関与する一連の物質群を制御できれば加害抑制も可能になると考えられた。1(1)水田香気物質の時期的変化の解析:キューリーポイントインジェクター(ポータブルパイロライザー)を用いてTenaxに捕集した香気物質を熱脱着によりGC-MSに注入する分析法とSPMEを用いたこれまでの分析法とで開花期イネ香気成分のデータを比較した。水田上部の香気を開放系で捕集するとVOCの影響が強く、イネの香気を捕集できないことが明らかになった。ガスサンプリングバックで水田のイネ穂を袋掛けして、中のヘッドスペース成分を捕集し分析したところ、切断した穂をサンプル瓶に入れSPMEで捕集するよりも効率的にイネ穂香気が捕集されることが明らかになった。1(2)水田香気物質に対するカスミカメムシ類の電気整理応答解析:GC-EADの据え付け調整を行ったが、明確な触角電位応答は得られなかった。今後、触角のマウント法を検討し直す必要がある。2吸汁行動のパターン解析:人工照明下でアカヒゲホソミドリカスミカメ(アカヒゲ)とアカスジカスミカメ(アカスジ)の行動を録画し比較したところ、前者は明期のほうが行動が活発で、後者は暗期のほうが活発な傾向が見られた。アカヒゲについて雌雄別、交尾経験の有無別にビデオによる行動解析と吸汁行動測定装置による吸汁行動解析を行った。本種は暗期よりも明期のほうが活発に吸汁を行う傾向がみられたが、その日周性は性別よりも交尾経験の有無に影響を受けることが明らかになった。移動行動も明期のほうが活発であったが、吸汁行動と異なりその日周性は交尾経験の有無ではなく性別により大きな影響を受けることが明らかになった。アカヒゲは明期のほうが活動がやや活発であるものの暗期にも活動を行うことから、昼夜行性種であると考えられる。また、吸汁行動測定装置で得られた吸汁波形により探針、吸汁開始、連続吸汁、吸汁終了の各行動が解析できることも明らかになり、今後、吸汁行動を制御する物質の活性を調べていく上で本装置の有効性が明らかになった。水田におけるイネ放出香気組成の時刻、生育に伴う変化を調査した。56葉期、67葉期、最高分げつ期、幼穂形成期、開花期、糊熟期、成熟期の各生育ステージで7:00、10:00、13:00、16:00、19:00に香気成分を捕集し、分析、比較した。斑点米カメムシの主要種であるアカスジカスミカメ、アカヒゲホソミドリカスミカメの誘引に重要な役割をしているβ-Caryophylleneは67葉期から徐々に放出割合が増え、幼穂形成期で最大に達し、糊熟期には大きく減少した。また、1日の中では日中に多く、夕方夜にかけては少ないことが明らかになった。一方、(E)-および(Z)-3-Hexenolは56葉期に放出割合が最も多く、その後、生育に伴い減少し、開花期以降はその割合はきわめて低くなった。以上のことから、斑点米カメムシの水田内侵入にはβ-Caryophylleneの放出割合が高いことに加えて、3-Hexenolの放出割合が低いことも重要である可能性が示された。アカヒゲホソミドリカスミカメの電気生理応答では、雄の誘引に関与していることが明らかになっているDecanalに雄の触角が電気生理応答を示すことがGC-EADで確認できた。吸汁行動を制御するイネ成分の解析では、吸汁行動測定装置を用いたバイオアッセイにより、糊熟期イネ穂のメタノール抽出物が穿孔、探針といった摂食の初期段階の行動を刺激し、行動回数を増加させることが明らかになった。一方、ヘキサン抽出物には摂食刺激活性は認められなかった。いずれの抽出物にも連続吸汁の刺激活性は認められなかったこから、これらの抽出では得られない物質に活性があると考えられた。そこで、イネ穀粒成分の多くを占めるデンプンについて活性を調査したが、試験した濃度(イネ穀粒濃度の約1/4)では活性が得られなかった。

アッセイ法を改良し適正濃度で試験を行う必要がある。水田におけるイネ開花穂放出成分に関しては、水田で、10:30、13:30、14:30から各1時間捕集したイネ開花穂香気を分析した。切った開花穂からはβ-Caryophylleneの放出割合が増えることが研究代表者らの先行研究で明らかとなっているが、水田での実際のイネ開花穂の主要香気成分もβ-Caryophylleneであることが明らかになった。β-Caryophylleneの放出量は昼間は高く、夕方は低くなることも明らかになった。切り穂ではGeranyl acetoneの放出割合もβ-Caryophylleneと同程度に高かったが、水田のイネはほとんど放出していないことが明らかになった。その他、切り穂で主要成分とされたβ-Elemene、n-Decanal、Methyl salicylate、n-Trideceneは水田でのイネからも比較的多く放出されていた。切り穂で放出されていたLimoneneは水田での穂からは検出されず、代わりにβ-Phellandreneが放出されていた。触角電位応答に関しては、アカヒゲホソミドリカスミカメ(以下、アカヒゲ)でフェロモン成分に対するEAD応答が採れたが、SN比が悪く、植物香気物質に対する応答は採れなかった。さらに改善が必要である。ビデオと吸汁行動測定装置による移動、吸汁行動の日周性解析では、両行動ともアカヒゲが明期に、アカスジカスミカメ(以下、アカスジ)が暗期に活発になるものの、両種とも昼夜行性種であることが明らかになった。吸汁行動を制御するイネ成分の解析では、糊熟期のイネ穂のメタノール抽出物がアカヒゲの口針挿入行動を刺激することが示唆されたが、口針挿入後の吸汁行動は刺激しないことも示唆された。このことから、口針挿入後の吸汁行動を刺激する物質はアルコールには溶けにくい物質であると考えられた。東日本大震災の影響および補助金の一部交付の遅れにより、主要な機器の導入が遅れたため、実験環境が整ったのが秋以降となってしまった。そのため、イネの開花期が過ぎてしまい、本年度はイネ開花穂を用いた研究の実施ができなくなってしまった。また、震災により昆虫を飼育するチャンバーが破損し、供試虫数の十分な確保ができる累代飼育環境が整わなかったため、バイオアッセイに遅れが生じた。吸汁行動測定装置やビデオによる吸汁行動の解析方法や水田での香気捕集方法および捕集香気の分析方法はほぼ確立することはできたが、イネ香気に対する電気生理応答に関して遅れが生じたため、達成度としては「やや遅れている」とした。25年度が最終年度であるため、記入しない。水田におけるイネ開花穂放出成分の分析は、水田で穂を袋掛けにし、ヘッドスペース成分をTenaxで捕集してGC-MSに導入し、分析したところ、良好な分析結果を得ることができた。これにより、実際にイネ開花穂が水田で放出している香気成分組成を明らかにすることができた。さらには、その組成が一日の中でも時間帯により変化していくことも明らかにできた。イネ開花穂香気物質に対するカスミカメムシ類の電気生理応答解析は、アカヒゲでフェロモン成分に対するEAD応答は採れたもののまだSN比が悪く、イネ開花穂香気中に含まれる成分の標品では応答が採れていない。触角マウント法や装置のセッテイングの改善がまだ必要である。カスミカメムシ類の吸汁行動の日周性調査については、アカスジの吸汁・移動行動の日周性解析も終え、H23年度に実施したアカヒゲとの違いを明らかにすることができた。すなわち、移動行動、吸汁行動とも、アカヒゲは昼行性寄りの昼夜行性昆虫であるのに対し、アカスジは夜行性寄りの昼夜行性昆虫であることを明らかにできた。
3D膵癌オルガノイドモデルを用いた新たな癌細胞死形態とそれに伴う浸潤機構の解明

本研究では癌組織で恒常的に起こっている細胞死形態、あるいは治療によって誘導される細胞死形態が癌浸潤機構に与える役割について明らかにすることを目的とする。実際に癌組織内で細胞死がどのような役割を担っているのかを解明するために、ヒト膵癌組織、自然発癌マウスモデル(KPCマウス)からprimary cultureで樹立した癌細胞や膵癌細胞株を用いて、2次元培養や3次元コラーゲン培養、3次元オルガノイドなど各種培養条件下で起こる細胞死形態について死細胞染色などを用いて検討する。まず、ヒト膵癌切除標本を用いた免疫染色において、膵癌細胞においてnecroptosisの実行に必要なRIP3やMLKLが発現していることを確認した。RIP3, MLKL高発現の膵癌細胞においては薬剤誘導性のapoptosisに不応性でありながら、necroptosis誘導が可能であることが確認できた。またnecroptosisが微小環境中に、CXCL5やMIP-3αを放出している可能性についても確認でき、癌細胞への直接作用ではあるが、CXCL5が遊走能・浸潤能の亢進に影響を与えていることがわかったため、研究計画はおおむね順調に進展していると思われる。同定した放出物質の中から細胞浸潤に関わる分子を薬剤、遺伝子改変などによって抑制し、癌細胞浸潤、転移の評価を行う。また、自然発癌マウスモデルを用いて薬剤投与による細胞死誘導、抑制実験を行い、癌進展への影響について検討する。細胞死形態によって放出される分子が遊走能・浸潤能の亢進に影響を与えている可能性が示され、研究計画はおおむね順調に進展しており、資金を有効に使用することができたため。次年度は研究用試薬、器材、受託解析等に使用する予定である。
超離散ソリトン方程式の代数構造の究明と工学への応用

本研究の目的はソリトン方程式を中心とした微分方程式、差分方程式、超離散方程式に対してその代数的および解析的構造を究明し、得られた数学的結果を基礎工学および数理工学における諸分野にフィードバックすることである。得られた主要な結果は以下の通りである。1.ロトカボルテラ方程式およびKdV方程式の超離散化と箱の容量任意の箱玉系との関連を調べることによって、箱玉系の保存量を求めた。2.逆超離散化の手法を用いてD型アフィンリー環に付随するクリスタルの組み合わせRの区分線形表式を得た。また非例外型アフィンリー環の最も簡単なクリスタルに付随するフェルミ公式予想を組み合わせ化して解いた。3.戸田方程式の一般化であるRI格子と呼ばれる離散可積分系に対して、広田の双線形形式を導出した。さらに行列式で表される厳密解を与え、相対論的戸田方程式との関連を論じた。4.非整数階微分とその固有関数であるミッタークレフラー関数の差分化およびq差分化を行った。またこの事実を利用して非整数階差分を有する新しいタイプの可積分系を構成した。5.重調和作用素の円内部自己共役境界値問題を設定し、そのグリーン関数とポアッソン関数を求めた。またグリーン関数の積分表示を求めることにより、その正値性、パラメータ単調性、および境界挙動を調べた。本年度は、独立変数および従属変数を離散化(超離散化)したソリトン方程式を中心にして、基礎工学のさまざまな分野に登場する離散方程式や微分方程式の研究を行った。また超離散ソリトン系との関連が指摘されているクリスタルの理論に関してより詳細に調べた。得られた成果は以下の通りである。1.代表的な超離散ソリトン系であるソリトンセルオートマトンが、ある拡張された戸田分子方程式の超離散化を通して得られる事実に基づいて、ソリトンセルオートマトンの保存量を計算した。2.クリスタルの理論がアフィンリー環の指標に関係する恒等式の証明に応用できることを示した。アフィンリー環のタイプがB^<(1)>_n, D^<(1)>_n, A^<(2)>_<2n>, D^<(2)>_<n+1>の場合に、あるクリスタルの系列の組合せRを組合せ論的に求めた。3.ベルヌーイ、オイラーに端を発し基礎工学のさまざまな分野に登場するある種の4階常微分方程式の境界値問題の研究を行った。境界値問題において重要な役割を果たすグリーン関数と呼ばれる積分核を求め、その正値性や階層構造を厳密に証明した。4.既知の離散ソリトン方程式に対してパフィアン化と呼ばれる操作を行うことによって新しい結合型離散可積分方程式を得た。本年度は工学に現れる諸現象に対して、微分方程式モデル、離散モデル、超離散モデルを設定して、その解析を詳細に行った。得られた結果は以下の通りである。1.流体中の球形粒子やマントルの運動は1/2階または3/2階微分を含む微分方程式で記述される。これらの方程式の解をミッタークレフラー関数と呼ばれる特殊関数によって得ることに成功した。さらにミッタークレフラー関数解を保存するような微分方程式の差分スキームを構成し、その解が離散ミッタークレフラー関数によって記述されることを証明した。2.板のたわみ問題に現れる重調和作用素の円板内部自己共役境界値問題を設定して、そのグリーン関数およびポアッソン関数を求めた。さらにグリーン関数の積分表示と正値性,階層構造(異なる境界条件下でのグリーン関数の大小関係)の証明およびポアッソン関数の構造定理の導出を行った。3.非例外型アフィンリー環に付随するクリスタル基底から構成される可積分なセルオートマトンのソリトンについて調べた。ソリトンの多体散乱が2体散乱の積に分解されることを示し、2体の散乱則を組合せRを用いて記述した。4.2次元戸田格子ヒエラルキーの時間変数を離散化した方程式系を佐藤理論からのアプローチによって定式化した。それと同時に離散戸田方程式系の特殊解および双線形形式を求めた。5.算術調和平均アルゴリズムやウラムフォンノイマン写像がカオス系ではあるが、厳密解を有している。さらにそれらの解がある行列式で表されることを証明した。

本年度は数理工学や基礎工学に登場する微分方程式、差分方程式、q差分方程式、超離散方程式の解の導出とその詳細な性質解明を行った。得られた主要な結果は以下の通りである。1.非整数階微分の差分化を行い、その固有関数を求めた。この固有関数は連続極限でミッタークレフラー関数に収束する関数である。またこの事実を用いて、非整数階差分を有する新しい非線形可積分系を構成し、その解についても議論した。2.非整数階微分の等比差分化(q差分化)を行い、その固有関数を用いた。この固有関数はある極限操作でミッタークレフラー関数に収束するものである。この事実を用いて、非整数階q差分を伴う新しい非線形可積分系を構成し、その解を求めた。また非整数階q差分を用いた非整数階微分方程式の数値スキームを開発した。3.板のたわみやストークス方程式の線形近似に関連して、重調和作用素のグリーン関数およびポアッソン関数の新たな積分表示を求めた。この積分表示に基づいて、グリーン関数およびポアッソン関数の境界挙動を調べた。4.第3種境界条件を伴う棒のたわみ方程式のグリーン関数を求め、その正値性とパラメータに関する単調性を証明し、単純型境界条件下でのグリーン関数の補間形で表されることを示した。また境界条件を満たす基本解の正値性についても調べた。5.箱玉系に付随する分配関数を定義した。また幾何クリスタル、トロピカルRの視点から箱玉系と可解格子模型との関連を調べた。
制振材料の特性同定と製品適用時の性能予測システムの開発

研究計画に基づいて,下記に示す活動と成果が得られた.1.システムプログラムの開発実験データ計測から予測解析までの一貫処理可能なシステムプログラムの開発を行った.同定法の理論の基礎についてはすでに開発済みであったが,本活動を通じて実用的な立場からの理論の改良を達成でき,飛躍的に安定した同定ができるようになった.なお,この方法の普及をはかる目的で,コンピュータのハードに依存せず移植性の優れ,かつグラフィカルユーザーインターフェースにより第三者が使いやすいバ-ジョン2の開発にも着手して,本年夏までには完成させる予定になっている.2.制振鋼鈑の動特性の同定開発したシステムプログラムを利用して,制振鋼鈑の動特性の同定を振動実験データにより行った.その結果,良好な同定が行えた.従来の同定では,一定の標準寸法の試験片を用いてモード減衰比の同定により制振性能を表わしているが,モード減衰比は根本的に振動モードに依存するパラメーターであることから,試験片寸法が異なった場合や制振鋼鈑により作られる製品の構造物の性能予測に直接は利用することができない.本研究で提案する方法によれば,振動モードに依存しない減衰行列としてモデル化・同定されるのでこれらの従来の問題点が本質的に解決できることになる.そして,振動エネルギーの消失が構造物のどの部分で行われるかといった分布までも実験データのみから計測解析できるようになった.3.研究結果の整理と報告以上の研究成果は十分な独創性と有意義性があると考え,日本機械学会主催の国際会議(平成8年9月)およびベルギーで開催される国際会議ISMA21(平成8年9月)で講演発表する予定で現在(2月29日現在)総合的に検討・まとめているところである.なお,平行して学会論文集への投稿も検討している.研究計画に基づいて,下記に示す活動と成果が得られた.1.システムプログラムの開発実験データ計測から予測解析までの一貫処理可能なシステムプログラムの開発を行った.同定法の理論の基礎についてはすでに開発済みであったが,本活動を通じて実用的な立場からの理論の改良を達成でき,飛躍的に安定した同定ができるようになった.なお,この方法の普及をはかる目的で,コンピュータのハードに依存せず移植性の優れ,かつグラフィカルユーザーインターフェースにより第三者が使いやすいバ-ジョン2の開発にも着手して,本年夏までには完成させる予定になっている.2.制振鋼鈑の動特性の同定開発したシステムプログラムを利用して,制振鋼鈑の動特性の同定を振動実験データにより行った.その結果,良好な同定が行えた.従来の同定では,一定の標準寸法の試験片を用いてモード減衰比の同定により制振性能を表わしているが,モード減衰比は根本的に振動モードに依存するパラメーターであることから,試験片寸法が異なった場合や制振鋼鈑により作られる製品の構造物の性能予測に直接は利用することができない.本研究で提案する方法によれば,振動モードに依存しない減衰行列としてモデル化・同定されるのでこれらの従来の問題点が本質的に解決できることになる.そして,振動エネルギーの消失が構造物のどの部分で行われるかといった分布までも実験データのみから計測解析できるようになった.3.研究結果の整理と報告以上の研究成果は十分な独創性と有意義性があると考え,日本機械学会主催の国際会議(平成8年9月)およびベルギーで開催される国際会議ISMA21(平成8年9月)で講演発表する予定で現在(2月29日現在)総合的に検討・まとめているところである.なお,平行して学会論文集への投稿も検討している.
肝炎マーカーとなり得る血清中の可溶型シアル酸転移酵素

本研究者らの発見である、BACE1によるST6Gal Iの切断現象は、in vitroおよび培養細胞系での実験系に限定していた。そこで2004年度は、実際にin vivoでもBACE1がST6Gal Iの切断・分泌に関与しているかどうか調べることにした。ST6Gal Iは肝臓で高発現しているので、血液中に可溶型酵素が多く存在することが酵素活性の検出によって調べられていた。本研究者らは、マウス血漿から可溶型ST6Gal Iを部分精製し、ウエスタンブロツトでST6Gal Iの定量解析を行う実験系を確立した。そして、BACE1ノックアウトマウスにおける血漿中の可溶型ST6Gal I量が、野生型の約30パーセント程度に減少していたことを見出した(参考論文)。このことから、in vivoでも、BACE1がST6Gal Iの切断分泌に主として関与していることが明らかになった。古くから炎症時に血清中のST6Gal Iが増加することから、ST6Gal Iは急性期タンパク質であることが知られている。そこで、Cu-transportingATPase遺伝子に異常があるため、肝臓に銅が蓄積することで肝障害の生じる変異ラット(LEC)を用いて、血漿中のST6Gal Iの解析を行うと同時に、肝臓中のST6Gal IおよびBACEl mRNAを定量した。その結果、LECラットにおいて肝炎発症に先駆けて肝臓に銅が蓄積する時期にBACE1 mRNAの発現が増加すると共に、ST6Gal Iの分泌量も増加することが分かった(参考論文)。
卵巣癌患者血漿中の腫瘍由来変異遺伝子を用いた新しい腫瘍マーカーの開発

腫瘍マーカーは癌の種類ごとに比較的特異的なものがあり、臨床の場で癌患者の管理に広く利用されている。しかし、術前評価や再発を必ずしも敏感に捉える事はできず、その臨床での利用には制約が多い。さらに、症例毎に癌の進行や癌の性質・特徴を評価して、その特徴にあったオーダーメードの治療が今後要求されると考えられ、その為にも、従来の腫瘍マーカーを超えて腫瘍の性質・特徴を的確に反映し、治療法の選択やその患者の予後を的確に判断できるような新しい腫瘍のマーカーの開発が重要であると考えられる。近年、癌細胞に起こっている癌遺伝子や癌抑制遺伝子の異常が多く報告され、発癌メカニズムや癌進展への関与など多岐にわたる研究がなされている、そして、遺伝子変異の種類によって治療法を変えたり、使用する抗がん剤の種類を選択したりと、治療面でのオーダーメード化が起こりつつある。このような背景をふまえ、癌それ自体に起こっている遺伝子変異を患者に負担をかけない末梢血の検査で捉え、それを腫瘍マーカーとして用いることで、癌細胞それ自体の直接的な評価が可能になると考えられる。今回、卵巣癌患者の術前及び術後に採取した血漿中から抽出したDMを用いて、腫瘍が持っ遺伝子変異(p53,K-ras)を同定し、それを経時的に観察することで腫瘍マーカーとして利用できるかどうかを検討した。P53遺伝子に変異を認めた卵巣がんは27例中12例であり、その中で臨床進行期3期の症例2例に血漿中に変異遺伝子を認めた。1例は術前血漿で変異遺伝子を同定した後、術後、変異遺伝子は同定されなくなり、臨床的に再発を認めた1年3ヶ月後に再び血漿中に変異遺伝子が同定され、その後死の転帰をとった。このように、腫瘍に由来する遺伝子変異を患者血漿中で直接同定することは可能であり、卵巣癌に特徴的な遺伝子変異が見つかればそれが腫瘍マーカーとして利用できる可能性がある。
窒素負荷に伴う樹木の窒素利用メカニズムの解明と窒素飽和進行地域の広域予測

本研究課題「窒素負荷に伴う樹木の窒素利用メカニズムの解明と窒素飽和進行地域の広域予測」では、森林生態系への窒素過剰供給が樹木の窒素吸収に与える影響を広域で明らかにするため、窒素負荷による樹木の無機態窒素吸収量の変化を窒素安定同位体比から明らかにすることを目的として研究を行ってきた。本年度は、窒素負荷に伴う樹木の窒素吸収メカニズムの変化を解明するため、大気からの窒素降下量の違いが明らかになっている森林総合研究所の桂試験地(窒素降下量:年間7.5kgN/ha)、および筑波試験地(年間16.5kgN/ha)において、主要造林樹種であるスギや、林床によく見られるアオキを中心とした低木広葉樹種について、植物体及び土壌の窒素同位体比の比較から窒素源の推定を行った。その結果、樹木の窒素同位体比は、桂試験地では樹種により-100‰の違いがあったが、筑波試験地では、樹種に関らず土壌中の硝酸態窒素同位体比に近い-3-1‰であった。窒素負荷が多い筑波試験地では、土壌中の硝酸態窒素のプールサイズが大きく、樹木の窒素源が樹種を通じて硝酸態窒素に変化した可能性が示唆された。これら窒素負荷による樹木の窒素吸収源の変化に関する知見は、窒素飽和メカニズムの解明に寄与するほか、長期的な森林動態予測につながるものである。27年度が最終年度であるため、記入しない。本提案課題「窒素負荷に伴う樹木の窒素利用メカニズムの解明と窒素飽和進行地域の広域予測」では近年問題となっている森林生態系への窒素過剰供給の影響を広域で明らかにするため、窒素供給量の異なる林分において土壌中の無機態窒素(アンモニア態窒素・硝酸態窒素)と植物の窒素安定同位体比をそれぞれ分析し、窒素負荷により同位体比や成長量が著しく変化する種を窒素飽和の指標種として抽出し、これまで継続調査されてきた毎木調査データと成長解析から窒素負荷が森林動態に与える影響を広域で評価することを目的とする。本年度は、研究課題である窒素負荷に伴う樹木の窒素利用メカニズムの解明を行うために、窒素循環量の異なる様々な地域から土壌及び植物のサンプルを採取し、無機態窒素を抽出した後、硝酸態・アンモニア態窒素それぞれの濃度とδ15N値を決定する作業を行った。植物体の窒素同位体分析は森林総合研究所が所有する質量分析計で行うが、土壌中の無機態窒素の分析には東京農工大学をはじめとする他大学が所有する機器を用いる必要があるため、機器を所有する研究室と共同研究を立ち上げ、分析手法の習得や実験に協力いただいた。これらの結果より、植物体内と土壌の窒素同位対比を比較することで窒素負荷による植物体の窒素吸収の変化について解析を行った。今後は、土壌pHなどの環境要因と植物葉の炭素安定同位体比や窒素濃度などの生理特性に関する調査も併せて行い、本年度の目標である窒素負荷による植物体の窒素利用様式の解明を行う予定である。研究課題である窒素負荷に伴う樹木の窒素利用メカニズムの解明を行うため、本年度は昨年度に引き続き窒素循環量の異なる様々な地域から土壌及び植物のサンプルを採取し、無機態窒素を抽出した後、硝酸態・アンモニア態窒素それぞれの濃度とδ^<15>N値を決定する作業を行った。植物体の窒素同位体分析は森林総合研究所が所有する質量分析計で行うが、土壌中の無機態窒素の分析には東京農工大学をはじめとする他大学が所有する機器を用いる必要があるが、機器トラブル等により同位体比の決定が遅れたため、植物体の窒素安定同位体比から生育状況の異なる森林における樹木の窒素利用の違いに関する研究を開始し、厳しい窒素制限下で植物体が通常は利用することの少ないアミノ酸や溶存有機態の窒素を利用していることを明らかにした。今後は、土壌pHなどの環境要因と植物葉の炭素安定同位体比や窒素濃度などの生理特性に関する調査も併せて行い、当該課題の目標である窒素負荷による植物体の窒素利用様式の解明を行う予定である。本課題では近年問題となっている森林生態系への窒素過剰供給が樹木の窒素吸収に与える影響を広域で評価するため、樹木が吸収している無機態窒素の量的な変化を土壌と植物の窒素安定同位体比から明らかにすることを目的としている。土壌中には窒素安定同位体比の異なるアンモニア態・硝酸態窒素の2種類の無機態窒素があり、樹木中の窒素安定同位体比は吸収した窒素の同位体比に近い値を示す。本年度は、本研究に必要な土壌抽出液中の無機態窒素(アンモニア態窒素・硝酸態窒素)の安定同位体比について、共同研究先の農工大の木庭研究室にある質量分析計を用いて測定を行った。本年度は予備的に前処理済みであるモンゴルのゴビ草原の土壌抽出液について、東京大学の大手研と共同で測定を行った。

ゴビ草原では本来のイネ科多年草群落の劣化が問題となっているが、窒素安定同位体比の結果から、ゴビ草原の窒素循環は、イネ科多年草群落下でのみ大きく、一年生草本下では、植被があっても窒素循環量が著しく小さいか、塩類集積によるアンモニア揮散が起こっていることが示された。また、乾燥環境下では降雨が少ないため、硝酸態窒素が地表面に溜まりやすい。窒素安定同位体比の結果から、植物の多くは硝酸態窒素と近い値を示し、硝酸態窒素を利用していると考えられた。この成果は、本研究課題の樹木の無機態窒素吸収量の違いを明らかにするためにも重要な知見であり、今後は、窒素負荷に伴う樹木の窒素吸収メカニズムの変化を解明するため、大気からの窒素降下量の違いが明らかになっている森林総合研究所の桂試験地(窒素降下量:年間7.5kgN/ha)、および筑波試験地(年間11.5kgN/ha)において、主要造林樹種であるスギ・ヒノキ林を対象に、低木広葉樹種について植物体及び土壌の窒素同位体比の比較から樹種別の窒素負荷の影響の程度を推定する予定である。本研究課題「窒素負荷に伴う樹木の窒素利用メカニズムの解明と窒素飽和進行地域の広域予測」では、森林生態系への窒素過剰供給が樹木の窒素吸収に与える影響を広域で明らかにするため、窒素負荷による樹木の無機態窒素吸収量の変化を窒素安定同位体比から明らかにすることを目的として研究を行ってきた。本年度は、窒素負荷に伴う樹木の窒素吸収メカニズムの変化を解明するため、大気からの窒素降下量の違いが明らかになっている森林総合研究所の桂試験地(窒素降下量:年間7.5kgN/ha)、および筑波試験地(年間16.5kgN/ha)において、主要造林樹種であるスギや、林床によく見られるアオキを中心とした低木広葉樹種について、植物体及び土壌の窒素同位体比の比較から窒素源の推定を行った。その結果、樹木の窒素同位体比は、桂試験地では樹種により-100‰の違いがあったが、筑波試験地では、樹種に関らず土壌中の硝酸態窒素同位体比に近い-3-1‰であった。窒素負荷が多い筑波試験地では、土壌中の硝酸態窒素のプールサイズが大きく、樹木の窒素源が樹種を通じて硝酸態窒素に変化した可能性が示唆された。これら窒素負荷による樹木の窒素吸収源の変化に関する知見は、窒素飽和メカニズムの解明に寄与するほか、長期的な森林動態予測につながるものである。本研究の遂行に必要な土壌中無機態窒素の質量分析には、試料調整や濃度測定、脱窒菌法による前処理が必要であり、測定までに時間がかかるが、今年度はそれら一連の前処理技術を習得し、本課題の試料分析準備は順調に進んでいる。調査地における予備調査も終了し、来年度の試料採取の準備も進んでいる。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、窒素負荷に伴う樹木の窒素吸収メカニズムの変化を解明するため、日本国内において大気からの窒素降下量の違いが明らかになっている森林総合研究所の桂試験地(窒素降下量:年間7.5kgN/ha)、および筑波試験地(年間11.5kgN/ha)より、主要造林樹種であるスギ・ヒノキ林を対象とした調査を行う。これまで樹木は主にアンモニア態窒素を好んで吸収すると言われているが、これまでの結果では、多くの植物で硝酸態窒素の吸収していることが明らかになった。そこで、今後は無機態窒素の質量分析に用いる脱窒菌法を応用し、葉内の硝酸態窒素量を定量化する新しい試みを取り入れることで、樹種間の窒素吸収様式の違いを定量的に評価する。