hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
土壌凍結・加熱サイクルを用いた土壌中の重金属類除去法の開発

本研究は,地盤を人工的に冷却・加熱した際に生じる地盤の凍結融解と土中水の蒸発現象を利用し,重金属汚染土壌中の重金属を一箇所に集積させ,除去する浄化工法の開発を目的としている.2018年度は,次の3点を中心に検討を行った.1数値解析によって様々な冷却温度,加熱温度,土壌水分量が地盤中の水・熱・重金属移動にどのような影響を与えるのかを評価した.これにより,地盤の冷却温度はより低い方が冷却・加熱装置面に集積する重金属量が多いことが明らかになった.また低土壌水分時には水蒸気移動が卓越し,冷却・加熱装置面が極度に乾燥するために重金属の集積が生じないこと,高土壌水分時には,水移動が抑制され,重金属の集積量が低下することが明らかになった.室内実験のデザイン決定や実用化を考えた際に重要な知見が得られた.2地盤凍結・融解時の水移動において重要な土壌特性である土中の氷含有量を測定する新技術の開発を行った.サーモTDRと呼ばれるセンサを用いて,地盤を加熱し,加熱後の水分量を測定することで氷含有量の測定を可能とした.既往研究で用いられる手法と比較し,高精度での測定が可能であることが示された.室内実験・野外観測において活用できると考えられる.3実験室内で人工的な地盤の冷却・加熱工法を再現するための装置を開発した.射撃場跡地から採取した鉛による実汚染土壌を用いて異なる水分量,異なる冷却温度条件下にて実験を行った.その結果,土中の凍結・融解現象とそれに伴う水・水蒸気移動は確認されたが,重金属の移動は生じていなかった.実汚染土壌は重金属が土粒子に強く吸着しており,水移動に伴う輸送量が小さかったためと考えられる.土壌の種類にも依存するが,土粒子に吸着している重金属を脱着させるために酸や塩溶液の添加が必要であることが明らかになった.室内実験による現象解明に継続して取り組む予定である.実汚染土壌を用いた場合,重金属移動が生じにくいことが本年度明らかになったため,土壌への酸もしくは塩溶液の添加を行い,再実験する予定である.また,実汚染土壌内の鉛濃度分布が若干不均一で,重金属移動量の定量化に影響を及ぼす可能性があるため,実汚染土壌に加えて模擬汚染土壌での実験を取り入れる.更に,土壌内に重金属吸着材で構成された吸着層を設置し,土中重金属除去効率の向上を検討する.これは,まず数値解析で効果を評価し,その後室内実験で再評価する予定である.本研究は,地盤を人工的に冷却・加熱した際に生じる地盤の凍結融解と土中水の蒸発現象を利用し,重金属汚染土壌中の重金属を一箇所に集積させ,除去する浄化工法の開発を目的としている.2018年度は,次の3点を中心に検討を行った.1数値解析によって様々な冷却温度,加熱温度,土壌水分量が地盤中の水・熱・重金属移動にどのような影響を与えるのかを評価した.これにより,地盤の冷却温度はより低い方が冷却・加熱装置面に集積する重金属量が多いことが明らかになった.また低土壌水分時には水蒸気移動が卓越し,冷却・加熱装置面が極度に乾燥するために重金属の集積が生じないこと,高土壌水分時には,水移動が抑制され,重金属の集積量が低下することが明らかになった.室内実験のデザイン決定や実用化を考えた際に重要な知見が得られた.2地盤凍結・融解時の水移動において重要な土壌特性である土中の氷含有量を測定する新技術の開発を行った.サーモTDRと呼ばれるセンサを用いて,地盤を加熱し,加熱後の水分量を測定することで氷含有量の測定を可能とした.既往研究で用いられる手法と比較し,高精度での測定が可能であることが示された.室内実験・野外観測において活用できると考えられる.3実験室内で人工的な地盤の冷却・加熱工法を再現するための装置を開発した.射撃場跡地から採取した鉛による実汚染土壌を用いて異なる水分量,異なる冷却温度条件下にて実験を行った.その結果,土中の凍結・融解現象とそれに伴う水・水蒸気移動は確認されたが,重金属の移動は生じていなかった.実汚染土壌は重金属が土粒子に強く吸着しており,水移動に伴う輸送量が小さかったためと考えられる.土壌の種類にも依存するが,土粒子に吸着している重金属を脱着させるために酸や塩溶液の添加が必要であることが明らかになった.室内実験による現象解明に継続して取り組む予定である.実汚染土壌を用いた場合,重金属移動が生じにくいことが本年度明らかになったため,土壌への酸もしくは塩溶液の添加を行い,再実験する予定である.また,実汚染土壌内の鉛濃度分布が若干不均一で,重金属移動量の定量化に影響を及ぼす可能性があるため,実汚染土壌に加えて模擬汚染土壌での実験を取り入れる.更に,土壌内に重金属吸着材で構成された吸着層を設置し,土中重金属除去効率の向上を検討する.これは,まず数値解析で効果を評価し,その後室内実験で再評価する予定である.今年度は数値解析及び室内実験の装置開発を中心に行ったため,「その他」に含まれる土中の重金属濃度測定に係る経費が減少した.次年度以降,解析サンプル数が増えるため,次年度以降に消化する予定である.また,本年度予定していた学会発表は,年度前半を室内実験装置の開発に費やしたため,次年度以降に見送った(既に次年度2件の発表を予定している).そのため旅費に関しても次年度以降に消化する.物品費に関しては予定通りに執行した.
歯周病原細菌のストリンジェント応答とプログラム死機構の解明

Porphyromonas gingivalisは口腔バイオフィルムに長期生存し、成人性歯周炎の主原因菌の1つ考えられている。P.gingivalisはin vitroにおいてautolysis(プログラム死)を示し、口腔バイオフィルムでの生態とは異なると考えられた。in vitroにおけるP.gingivalisのautolysisと生存に関与する因子の解明は口腔バイオフィルムの性状の解明の一端なると考えられる。P.gingivalisはin vitroでautolysisを示し、菌体外に多くの物質を遊離することがプロテオーム的解析より解析され、主病原因子のRgp等を遊離し、長期活性を保って存在することがみられた。Clostridium tetaniのN-acetylmuramoyl-L-ananine-amidaseとのホモロジーが高いP.gingivalisのORFの変異株を作製したが親株とautolysisに違いは見られなかった。このことは複数のautolysinの作用によりautolysisが生じるものと推察された。口腔バイオフィルム内は栄養成分が乏しいとの推定とP.gingivalisはペプチドを栄養原とすることより、ペプチドが主成分であるTryptoneを用いた培地(THM培地)の濃度を低下させたところ、P.gingivalisのautolysisが低下することと、菌の生存が長くなることがみられた。また、THM培地の濃度の低下により多くのタンパク質発現に違いがみられた。ペプチド濃度の減少によりストリンジェント応答遺伝子が発現された可能性が示唆されたことより、ストリンジェント応答遺伝子の1つであるP.gingivalisのrelA/spoT遺伝子の変異株を作製した。変異株は親株より発育の低下、autolysisの減少がみられた。また、この変異株は親株に比較し多くのタンパク質発現の減少と増加がみられた。このことよりrelA/spoT遺伝子の変異により多くの遺伝子発現に影響し、その結果autolysisが低下したことが示唆された。以上のことより、ペプチド濃度の増加はautolysis(プログラム死)を誘導し、ペプチド濃度の低下によりストリンジェント応答遺伝子が発現され、他の遺伝子発現にも影響し、autolysisの低下がおこることが示唆された。このことが口腔バイオフィルム内でのP.gingivalisの長期生存に関与する機構の1である思われた。成人性歯周病の主原因細菌の1つであるP.gingivalisはin vitroにおいて著しい自己融解を示した。この自己融解は本菌の必須栄養因子であるヘミンおよびメナジオンの培地への添加量を減量することにより、発育を低下させてもみられた。このことより、本菌による自己融解は歯肉縁下歯垢中の栄養状態の悪い状態でも生じる可能性が強く示唆された。本菌は自己融解することによる菌体外に多くのタンパク質を遊離した。自己融解後の培養上清を2次元電気泳動にかけ増加するスポットを調べたところ、多くのスポットが増加することがわかった。それらのスポットのN末端アミノ酸解析とBLAST searchの結果から、その中に本菌の主要な病原因子の1つであるアルギニン特異的システインプロテアーゼ(Rgp)も存在することがわかった。また、自己融解後、Rgpの活性も増加していることもわかった。ついで、この自己融解が起こる機構を検討するために、まず、自己融解酵素の検索を行った。

この結果、Clostridium tetaniの自己融解酵素とホモロジーの高いORFが検出された。この自己融解酵素はN-acetylmuramoyl-L-alanine amidaseである可能性が高かった。この自己融解酵素の遺伝子にエリスロマイシンカセットを挿入することにより、変異株を作製し、自己融解の変化を観察した。この変異株は親株と同様に自己融解を示した。これは、一般的に細菌は数種類の自己融解酵素をもっているとされることより、本菌の場合も1つの自己融解酵素の変異のみでは自己融解は阻止できないものと思われた。この変異株は親株に比較して対数増殖に初期において、連鎖した菌体が多くみられた。このことは、この自己融解酵素は増殖初期の菌の分裂に関与していることが示唆された。現在、自己融解に関与する環境因子を解析中である。Porphyromonas gingivalisの培養過程における細菌の生死を容易に観察するためにLive/Dead染色を行い共焦点レーザー顕微鏡で観察した。この染色法では生細胞は緑に、死細胞は赤に染まって見えるとされているが、P.gingivalisが自己融解し死細胞になった場合は赤に染まらないことが観察された。コントロールとしてアルコールで殺菌した細胞は赤く観察された。このことより、自己融解により死滅した場合は消毒剤により殺菌された場合と多くの差異があることが示唆された。P.gingivalisの培養過程におけるタンパク質発現の差異をみるため培養過程の菌体の2次元電気泳動を行いタンパク質スポットを比較検討した。各スポットのスポットボリュームに大きな違いが見られなかった。主要なスポットの成分を把握するためにN-末端アミノ酸解析を行いBLAST searchにより該当するタンパク質とその遺伝子を検索した。Rgp、フィンブリリン、NAD-specific glutamate dehydrogenase等については確認できた。ついで、培地成分の濃度を減少させストリンジェントな状態でのタンパク質の発現の差異を検討した。しかし、各スポットのスポットボリュームにおいて大きな差異は検出できなかった。そこで、大腸菌等においてストリンジェントな状態において重要な働きをするとされてるいくつかの遺伝子のうちrelA/spot遺伝子とホモロジーを検索したところP. gingivalisにおいてもホモロジーの高い部位が存在した。P.gingivalisのrelA/spotに相当する遺伝子にエリスロマイシンカセットを挿入することにより変異株を作成した。この変異株と親株との種々の培地濃度における発育曲線を検討したが大きな差異はみられなかった。
気候変動が海浜に及ぼす影響評価と適応策の検討-日本海沿岸をケーススタディとして-

IPCC第5次報告書により,地球が温暖化していることはほぼ間違いないことが示されていることを踏まえ,海面上昇および波浪特性の変化に対する海浜変形への影響評価を行った.従来の海面上昇に伴う汀線後退量の評価に加え波浪特性の変化の影響評価を行ったところ,海面上昇の16%程度,波高の変化が影響することがわかった.また,鳥取砂丘海岸の地形変化特性の分析より,現在土砂量は安定的に推移しているが,高波浪の来襲により土砂量の急減がみとめられることがから,将来,高波浪の増減により土砂量が変化する可能性が示された.さらに,波向の変化により地形変化特性が大きく異なる可能性が示唆された.気候変動に伴う沿岸外力の変化とそれらの影響評価が活発に研究されており、砂浜海岸においても、将来の気候における影響評価を行う必要がある。従来、温暖化における砂浜の影響評価は海面上昇に限ったものがほとんどであったが、本研究では、従来の海浜変形過程を考慮し、さらに海面上昇だけでなく波浪特性の変化も考慮した、力学的手法による将来予測を行っている。平成28年度は鳥取砂丘海岸において、過去の地形データの解析を行い、地形変化特性を把握するとともに、モデルのキャリブレーションを行った。また、観測波浪および温暖化予測実験結果をもとに計算された全球波浪予測結果の現在気候と将来気候の解析を行った。波浪の将来変化については、平均波高の減少および夏季波高の増加、波向の変化などが確認できた。また、観測地と現在気候の比較により、波高・波向の頻度分布は類似していることを確認した。過去の地形データより、鳥取砂丘海岸の中央より、西側では鳥取港の拡張工事および防波堤建設後は比較的安定していること、また東側では人工リーフ建設後、安定傾向にあるものの、中央部付近(鳥取砂丘全面)では侵食傾向であることが確認できた。数値モデルについては、気候変動による波浪変化を考慮するよう、従来のモデルを改良し、現地データをもとにキャリブレーションを行った。現在、数値モデルで、現地データから得られて傾向を整理し、イベントごとの過去再現を行っているところである。観測波浪および予測波浪データの解析を行い、将来の外力変化について分析を行った。また、モデルの開発を行い、現在、過去再現を行っており、おおむね研究計画書通りに進んでいる。気候変動に伴い沿岸外力の変化が予測されているおり,砂浜海岸においても将来の影響評価を行うことが必要になってきている.従来は気候変動に伴う砂浜への影響評価は海面上昇のみで岸沖方向の議論にとどまっていた.しかし,波浪特性の変化が予測されていることから,通常の海浜変形過程を考慮し,波浪特性の変化に対してどのように地形変化特性が変化しうるのかを評価することが必要にである.そこで,海浜変形モデルを用いて地形変化過程を考慮し海面上昇だけでなく,波浪特性の変化を考慮した海浜変形の将来予測を行った.平成28年度には鳥取砂丘海岸において,過去の地形データの解析を行い,地形変化特性を把握し,モデルのキャリブレーションを行った.また,観測波浪および温暖化予測実験結果をもとに計算された全球波浪予測結果より波浪の将来変化の分析をおこなった.平成29年度は過去の地形データおよび波浪特性の将来変化分析結果より,鳥取砂丘海岸の将来変化の予測を行った.波高は将来減少傾向にあることから,基本的に海岸線は現在よりも安定する傾向にあるものの,波向の変化が予測されており,この変化によっては地形変化特性とのものが変わる可能性が示された.さらに,従来の温暖化における砂浜の影響評価手法(Bruun則)でも海岸線の将来予測を行った.従来は海面上昇のみ考慮されるが,波浪特性の変化も考慮し将来の海岸線ん変化を見積もったところ,波浪特性の変化よりも海面上昇慮にかなり依存することがわかった.IPCC第5次報告書により,地球が温暖化していることはほぼ間違いないことが示されていることを踏まえ,海面上昇および波浪特性の変化に対する海浜変形への影響評価を行った.従来の海面上昇に伴う汀線後退量の評価に加え波浪特性の変化の影響評価を行ったところ,海面上昇の16%程度,波高の変化が影響することがわかった.また,鳥取砂丘海岸の地形変化特性の分析より,現在土砂量は安定的に推移しているが,高波浪の来襲により土砂量の急減がみとめられることがから,将来,高波浪の増減により土砂量が変化する可能性が示された.さらに,波向の変化により地形変化特性が大きく異なる可能性が示唆された.過去再現を行ったのち、波浪の将来変化を考慮し、将来変化予測および適応策の検討を行う予定である。また、シナリオやモデルの不確実性を考え、どの程度海浜変形が起こり得るのか予測幅についての検討も行う。さらに、現在の侵食対策がどの程度有効なのか否か、変化傾向が異なった場合の対策の検討など適応策の検討も行う。海岸工学計算機および計算結果保存のためのHDD購入の予算を計上していたが,波浪予測結果のダウンロードに時間を要し、数値モデルを用いた計算を本格的に開始するのが少し遅くなったため。また,予定していた国際会議がイスラム国のテロ行為により開催が延期されたため,国際会議参加のための旅費が発生しなかった.数値モデルを用いた計算を本格的に開始するため,計算機を購入予定(60万円程度).また,計算結果保存のためのHDDを購入予定。
医学物理教育向け三次元断層撮影・画像再構成シミュレーションソフトウェア教材の開発

シミュレーションソフトウェア教材の開発を、NIH(アメリカ国立衛生研究所)が提供する、汎用画像解析ソフトウェア『ImageJ』のJAVA言語plug-in(機能拡張プログラム)モジュールとして行った。これにより、フレームワークの製作が省略でき、教育現場で最も普及しているWindows OSだけでなく、整備コストの低いLinuxなど、各種OSへの移植性が格段に高いものにすることができた。この開発に本研究補助金にて購入した開発用ワークステーションおよびソフトウェアを用いた。本研究では、三次元の断層撮影における、数値ファントムの投影シミュレーションを行うモジュールと、その投影データに対する画像再構成を行うモジュールの開発を中心に行った。特に、『コーンビーム投影』と『二次元ファンビームによる三次元スライス投影』における、体軸方向への再構成精度の違いなど、臨床用断層撮影で現在普及している投影手法の特徴を視覚的に学習することができる環境を整えることができた。本研究で開発したソフトウェア教材は、茨城県立医療大学保健医療学部放射線技術科学で、来年度に開講される三・四年次科目『医療情報画像学』講座において、三次元断層撮影の講義に使用し、評価する予定となっている。この結果は、2009年秋の日本医学物理学会学術大会で発表する予定である。また、簡略化したものを同学科二年次の『医用画像工学実験』において導入していく予定となっている。上記講座で使用する学習用計算機の拡充、および、講義用資料の作成にあたり、本研究補助金を用いて行った。加えて、本研究で開発したソフトウェア技術を応用し、重荷電粒子線を用いたCTシステムの画像再構成ソフトウェアを開発することに成功した。この開発については、2009年4月に行われる第97回日本医学物理学会学術大会で発表する予定である。
若年者脳腫瘍の放射線治療に由来する母性行動の異常の解析と予防法

マウスの母性行動を指標として脳に対する放射線障害を推定する方法を考案した。線量分布の優れた重粒子線(HIMAC:炭素線)を使用することにより、雌マウス脳への照射を大脳皮質部および海馬から視床下部を含めた5ミリ立方の部位に炭素線を照射した。母性行動は、巣を重量として数値化が可能な「営巣行動」と新生仔を巣に持ち帰る行動(時間)をスコア化した「リトリービング行動」を観察して中枢神経に対する照射の影響を検討した。結果は、照射1カ月後のマウス頭頂部脱毛や性周期の発現から下垂体には照射されていないと推測された。照射3カ月後では15Gyおよび30Gy照射マウスで母性行動に変化がみられなかった。45Gy照射マウスでは「営巣行動」はみられるが「リトリービング行動」では達成不可な個体が認められた。照射6月後の15Gy照射では母性行動に大きな影響は認められず、30Gy照射では6匹中1匹のマウスに障害が認められた。さらに45Gy照射では半数が全く母性行動を示さず、新生仔の食殺行動を示す個体も確認され、炭素線の45Gy照射は、高次中枢に対して行動レベルでの不可逆的な障害を与えると推測された。脳の照射による放射線障害を行動レベルから測定することは、脳組織の機能的な側面の検討を意味する。本研究では、供試動物自体が習性的に持つ「強く」「再現性」のある行動の一つ、マウスの「母性行動」を指標として脳に対する放射線障害を推定することを目的とした。初年度であり、マウスの全脳照射および母性行動について基礎的な検討を実施した。すなわち母性行動をよく発現するマウスの系統、母性行動発現に適した週齢等の確認およびX線照射時マウスの固定法、照射線量について実験した。本研究では、供試動物自体が習性的に持つ「強く」「再現性」のある行動の一つ、マウスの「母性行動」は脳に対する放射線障害の指標となることが確認された。2年度では線量分布の優れた重粒子線(HIMAC)を使用することにより、マウス脳への照射を大脳皮質部および海馬から視床下部を含めた部位に確実に実施し、照射後の母性行動の変化、飼料摂食量および体重の測定を実施して障害との関連を検討する。重粒子線を使用することにより、X線やγ線による高線量の照射時と異なり、脳組織以外の軟部組織(咽頭、喉頭部)などが照射野に入ることなく食餌の摂取障害の誘発を阻止出来得ると思われる。本研究ではX線の低線量照射(20Gy以下)を実施し、軟部組織に対する放射線障害の影響を除外して長期に亘る実験を計画している。また、母性行動として巣重量として数値化が可能な「営巣行動」と行動をスコア化して判定し得る「リトリービング行動」を観察して中枢神経に対する放射線の影響について検討する。本研究では、供試動物自体が習性的に持つ「強く」「再現性」のある行動マウスの「母性行動」を指標として脳に対する放射線障害を推定することを目的とした。今年度(2年目)では線量分布の優れた重粒子線(HIMAC)を使用することにより、雌マウス脳への照射を大脳皮質部および海馬から視床下部を含めた5ミリ立方の部位に重粒子線(炭素線)を確実に実施し、母性行動として巣重量として数値化が可能な「営巣行動」と新生仔を巣に持ち帰る行動をスコア化して判定し得る「リトリービング行動」を観察して中枢神経に対する重粒子線の影響について検討した。実験には母性行動が明確に発現する4CS雌マウスを用いた。重粒子線を使用することにより、X線やγ線による高線量の照射時と異なり、脳組織以外の軟部組織(咽頭、喉頭部)などが照射野に入ることなく食餌の摂取障害も認められなかった。照射後1カ月のマウス頭頂部には長径23mmの脱毛が認められたが、マウスの性周期(本研究に使用した4CSマウスは4日発情周期)に変化はみられず、計画されたように下垂体には照射されていないと推測された。

照射後3カ月までの結果では、炭素線15Gy照射マウスで母性行動に変化がみられなかった。30Gy照射マウスでは「営巣行動」はみられるが「リトリービング行動」では達成不可なマウスが8匹中1匹に認められた。最終年度(23年度)では大脳に対する15Gyおよび30Gy照射の障害が経時的に進行する可能性を長期に亘って観察し、さらに45Gyおよび以上の炭素照射を実施して照射の影響が母性行動の障害となって発現する線量も検討する計画である。本研究では、供試動物自体が習性的に保持する「母性行動」を指標として脳に対する放射線障害を推定することを目的とした。線量分布の優れた重粒子線(HIMAC)を使用することにより、雌マウス脳への照射を大脳皮質部および海馬から視床下部を含めた5ミリ立方の部位に重粒子線(炭素線)を確実に実施して母性行動として巣重量として数値化が可能な「営巣行動」と新生仔を巣に持ち帰る行動をスコア化して判定し得る「リトリービング行動」を観察して中枢神経に対する重粒子線の影響について検討した。実験には母性行動が明確に発現する4CS雌マウスを用いた。また、線量分布に優れた重粒子線を使用することにより、脳組織以外の軟部組織(咽頭、喉頭部)などが照射野に入ることなく食餌の摂取障害も認められず、ヒトの脳腫瘍照射モデルとした。結果は、照射後1カ月のマウス頭頂部には長径mm前後の脱毛が認められたが、マウスの性周期(本研究に使用した4CSマウスは4日発情周期)に変化はみられず、計画されたように下垂体には照射されていないと推測された。最終本年度(23年度)における照射後68カ月後では大脳に対する15Gyでは母性行動に影響は認められず、30Gy照射では8匹中3匹のマウスに障害が認められ、さらに45Gyや60Gyの炭素照射では、全く母性行動度を示さないマウスや新生仔食殺行動を示す個体も確認された。マウス脳に対する5ミリ立方の照射野は大脳の約2/3を占めており、この広範囲な脳容積に対する15Gy照射では、照射後8カ月を経過しても習性的な母性行動に障害が認められなかった。これらの結果は、若年者脳腫瘍の放射線治療(線量)に対する指標の一つとなり得る可能性があり、本研究は有用であった。
贈与交換による平和の構築・維持・再生産に関する人類学研究―ソロモン諸島の事例から

本研究の目的は、平和的な社会関係の構築や維持・再生産に果たす贈与交換の働き(特にモノの役割)に注目しながら、「民族紛争」中のソロモン諸島ガダルカナル島民の生活戦略と紛争後の日常生活を解明することである。計画2年目にあたる2018年度は、下記の成果を得た。(1)ガダルカナル島北東部において、紛争渦中における村落部での個人的な加害・被害経験の聞き取り調査を行なった。この調査から、国内避難行動と生活実態に関する新たな口述資料、紛争へ積極的に関与したガダルカナル島北東部出身の元戦闘員の活動実態について新たな口述資料が集積できた。(2)交換財として重要なモノのひとつであるブタについて、ガダルカナル島北東部における人びとの認識に関する民族誌資料を得た。また、昨年度に引き続き貝貨の製作に携わり、貝貨の製作と使用に関する新たな民族誌資料を得た。さらに、ブタと貝貨という、社会関係の操作に用いられる二種類のモノへの着眼から、ガダルカナル島におけるブタと貝貨の交換可能性を考察した。(3)昨年度の研究成果をもとに、国民統一・和解・平和省の職員らとソロモン諸島における平和構築の課題について討論した。彼らとの討論から、草の根レベルでの社会関係を修復するうえで贈与交換という行為が依然として極めて重要であるという認識を共有し、潜在的な対立感情を処理していくための課題を検討した。当初予定していた臨地調査計画を少し変更することとなったが、ソロモン諸島ガダルカナル島北東部において、紛争前後および現在の現地住民の日常生活に関する新たな口述資料を集積できた。また、社会関係の操作(平和的な人間関係の生成・維持・再構築)において重要な役割を果たすモノに関する現地資料の収集として、貝貨の製作と使用をめぐる民族誌資料ならびに認識人類学的観点からみたブタについての民族誌資料の収集ができた。さらに、科研費採択以前から継続してきた紛争解決の研究と2017年度の臨地調査で収集した資料を踏まえ、移行期正義における紛争処理の地域特殊性および紛争渦中における生活実態について国際学会で発表したことから、成果公開も順調に進められたといえる。研究計画に則って、ガダルカナル島西部および南部における臨地調査を実施する。これにより、ガダルカナル島全域における「民族紛争」の背景ならびに各地域住民の紛争認識を描き出し、マライタ側の先行研究の蓄積と総合して、ソロモン諸島における「民族紛争」の包括的理解を目指す。また、マライタ島中部ランガランガ地域にて、貝貨製作の参与観察を行ない、ソロモン諸島における社会生成において重要な役割を担うモノのひとつである貝貨の現在について資料収集を行なう。計画1年目にあたる2017年度は、主に、ガダルカナル島北東部における紛争中の島内避難と紛争への積極関与の実態を明らかにするための臨地調査と、社会関係の構築を媒介するモノについての臨地調査を実施し、下記の成果を得た。この調査から、紛争渦中における国内避難行動と生活実態の詳細に関する口述資料が集積できた。また、「民族紛争」へと積極的に関与したガダルカナル島北東部出身の元戦闘員の紛争渦中における活動実態について新たな口述資料を得た。(2)ガダルカナル島において、紛争解決のみならず婚姻儀礼の際にも用いられる貝貨の製作に携わることで、貝貨の製作と使用に関する民族誌資料を得た。この調査から、集団間関係の構築や修復が顕著となる非日常的な局面において、貝貨というモノがどのように社会関係を操作するのかについての口述資料を収集した。(3)国家統合・和解・平和省の職員に対して、紛争後の社会再構築過程における国家レベルでの関係修復の取り組みに関する聞き取り調査を行ない、2010年から2012年に活動した真実和解委員会に対する当事者たちの事後評価と、2017年までに執り行われた和解儀礼の事例に関する資料を得た。(4)真実和解委員会が実施した和平活動とガダルカナル島における在来の紛争処理との間にみられる緊張関係について、日本文化人類学会の研究大会において口頭発表を行なった。この口頭発表での分析と、2017年度の臨地調査から得られた資料を総合し、『文化人類学』に論文を発表した。研究計画に基づき、ガダルカナル島北東部における民族誌調査を実施し、紛争渦中および紛争後の現地住民の日常生活に関する口述資料の集積ができた。また、紛争解決に果たすモノの役割を考察するにあたり、ガダルカナル島で用いられる貝貨の製作に携わったことで、貝貨の製作・使用をめぐる背景や実態についての資料を収集できた。さらに、採用以前から継続してきた紛争解決の研究と2017年度の臨地調査で収集した資料を踏まえ、紛争処理をめぐる地域間比較研究についての学会誌特集を実現したことから、成果公開も順調に進められたといえる。

(1)ガダルカナル島北東部において、紛争渦中における村落部での個人的な加害・被害経験の聞き取り調査を行なった。この調査から、国内避難行動と生活実態に関する新たな口述資料、紛争へ積極的に関与したガダルカナル島北東部出身の元戦闘員の活動実態について新たな口述資料が集積できた。(2)交換財として重要なモノのひとつであるブタについて、ガダルカナル島北東部における人びとの認識に関する民族誌資料を得た。また、昨年度に引き続き貝貨の製作に携わり、貝貨の製作と使用に関する新たな民族誌資料を得た。さらに、ブタと貝貨という、社会関係の操作に用いられる二種類のモノへの着眼から、ガダルカナル島におけるブタと貝貨の交換可能性を考察した。(3)昨年度の研究成果をもとに、国民統一・和解・平和省の職員らとソロモン諸島における平和構築の課題について討論した。彼らとの討論から、草の根レベルでの社会関係を修復するうえで贈与交換という行為が依然として極めて重要であるという認識を共有し、潜在的な対立感情を処理していくための課題を検討した。当初予定していた臨地調査計画を少し変更することとなったが、ソロモン諸島ガダルカナル島北東部において、紛争前後および現在の現地住民の日常生活に関する新たな口述資料を集積できた。また、社会関係の操作(平和的な人間関係の生成・維持・再構築)において重要な役割を果たすモノに関する現地資料の収集として、貝貨の製作と使用をめぐる民族誌資料ならびに認識人類学的観点からみたブタについての民族誌資料の収集ができた。さらに、科研費採択以前から継続してきた紛争解決の研究と2017年度の臨地調査で収集した資料を踏まえ、移行期正義における紛争処理の地域特殊性および紛争渦中における生活実態について国際学会で発表したことから、成果公開も順調に進められたといえる。当初予定の研究計画に則って、ガダルカナル島西部および南部における臨地調査を実施する。これにより、ガダルカナル島全域における「民族紛争」の背景ならびに各地域住民の紛争認識を描き出し、マライタ側の先行研究の蓄積と総合して、ソロモン諸島における「民族紛争」の包括的理解を目指す。研究計画に則って、ガダルカナル島西部および南部における臨地調査を実施する。また、マライタ島中部ランガランガ地域にて、貝貨製作の参与観察を行ない、ソロモン諸島における社会生成において重要な役割を担うモノのひとつである貝貨の現在について資料収集を行なう。
疲労破損に必要なエネルギーの定量化手法の構築

近年の被害地震の特徴の一つとして,継続時間の長さや余震の多発が挙げられる.今後の大地震の被害を防ぐには,これら累積損傷を考慮した耐震強度評価法の構築が急務である.このような問題に対し,本研究ではエネルギーに注目し,破損とエネルギーの定量的関係を明らかにすることを目的とした.まず,引張り試験によりエネルギー算出に関わる材料の物性値を測定した.ここで,引張り試験においてもエネルギーと破損の相関を確認した.その後,有限要素解析により変形やひずみ,エネルギーの関係を求め,それらを統合し,破損に要するエネルギーを求めた.実験結果と比較したところ,誤差はあるものの,合理的な結果を導くことができた.近年,「継続時間の長い地震」や「多発する余震」などに対する耐震性の評価が課題となっている.これらの課題について,我々はエネルギーによる評価手法を提案し,破損とエネルギーの定性的関係を示してきた.そこで本研究では,設計図面,材料試験等のデータから,破損に必要なエネルギーを定量的に算出する手法を構築することを目的としている.研究初年度の平成27年度は,疲労寿命曲線と履歴曲線モデルから,理論的に破損に必要なヒステリシスエネルギーを算出することを目的として「1.材料の疲労特性に基づく破損に必要なヒステリシスエネルギーの算出」に,有限要素解析から破損に必要なヒステリシスエネルギーを算出することを目的として「2.ヒステリシスエネルギーから総エネルギー入力への変換」に取り組んだ.上記1では,引張試験を実施し,応力ひずみ曲線を二本の直線でモデル化した.また,同モデルをベースに1サイクルで吸収するエネルギーの算出式を構築した.ここで,引張試験の結果から破損に要したエネルギーを求めたところ,引張速度が小さいほど破損には多くのエネルギーを要する傾向が見られた.次に,疲労寿命の推定式から疲労寿命を求め,1サイクルで吸収するエネルギーに乗じることで,破損に要するエネルギーを算出する手法を構築した.次に上記2では,まず,検討対象とする供試体(幅46mm,厚さ23mm,質量部質量0.10.2kgのものを計3種類)を設計した.次に,設計した供試体について,非線形有限要素解析を実施し,荷重ー変位ベースでのエネルギーを算出した.現在,各要素のヒステリシスエネルギーから供試体全体に入力されるエネルギーを求めている最中であり,これが達成されることで,設計図面,材料試験等のデータから,破損に必要なエネルギーを定量的に算出することができる.平成27年度中に「2.ヒステリシスエネルギーから総エネルギー入力への変換」が終了する計画であったが,現在も各要素のヒステリシスエネルギーから供試体全体に入力されるエネルギーを求める作業を実施中である.これは,「1.材料の疲労特性に基づく破損に必要なヒステリシスエネルギーの算出」において実施した引張試験において,引張速度と破損に必要なエネルギーの間に関係があることを確認したことに発端する.引張速度の影響がどのくらい破損に要するエネルギーに表れるのか,また,その影響をどのように本研究で構築する手法に組み込むかを検討するため,引張試験の試験数を計画よりも多く実施したためである.ただし,遅れは軽微なもので,追加の実験などはないことから,「やや遅れている」と評価した.近年,「継続時間の長い地震」や「多発する余震」などに対する耐震性の評価が課題となっている.これらの課題について,我々はエネルギーによる評価手法を提案し,破損とエネルギーの定性的関係を示してきた.そこで本研究では,設計図面,材料試験等のデータから,破損に必要なエネルギーを定量的に算出する手法を構築することを目的としている.研究最終年度の平成28年度は,前年度からの継続事項である非線形有限要素解析,これまでに構築した理論を検証する振動疲労破損実験を実施した.非線形有限要素解析は,振動疲労破損実験で使用する供試体が,実験時にどの程度のエネルギーを吸収するかを明らかにするために実施した.なお,非線形有限要素解析で使用する金属材料の機械特性を求めるため,引張り試験を実施した.非線形有限要素解析の解析結果を整理した結果,供試体が吸収するエネルギーを算出することができた.振動疲労破損実験は,非線形有限要素解析の結果やこれまでに構築した理論を検証するために実施した.振動により供試体を破損させるには大きな応答が必要であったため,入力波は正弦波を基本とした波とした.多くの実験結果と比較するため,過去に実施した実験結果なども合わせて評価した.その結果,非線形有限要素解析の結果は概ね妥当であることが確認できた.また,本研究で構築した破損に必要なヒステリシスエネルギーの算出手法の妥当性を確認した.本研究では,理論解や有限要素解析の結果から,破損に要するエネルギーを算出する手法を構築した.本研究で扱った供試体は単純なものであったが,複雑な形状の構造物も有限要素解析によりエネルギーの算出が可能であり,本手法を適用できると見込まれる.近年の被害地震の特徴の一つとして,継続時間の長さや余震の多発が挙げられる.今後の大地震の被害を防ぐには,これら累積損傷を考慮した耐震強度評価法の構築が急務である.このような問題に対し,本研究ではエネルギーに注目し,破損とエネルギーの定量的関係を明らかにすることを目的とした.まず,引張り試験によりエネルギー算出に関わる材料の物性値を測定した.ここで,引張り試験においてもエネルギーと破損の相関を確認した.その後,有限要素解析により変形やひずみ,エネルギーの関係を求め,それらを統合し,破損に要するエネルギーを求めた.実験結果と比較したところ,誤差はあるものの,合理的な結果を導くことができた.

現在までの進捗状況はやや遅れているが,平成28年度は当初計画通り,正弦波による振動疲労破損実験,地震波による振動疲労破損実験を実施する.実験結果を平成27年度に構築している手法との比較することで,手法の誤りを修正し,高度化を行う予定である.ここで,現在も実施中の手法の構築にあたっては,過去の実験結果などとも比較しながら構築することで,本年度計画している実験を実施する前に手法の精度を高める方策を実施する.工学「現在までの進捗状況」に記載の通り,本研究実施に伴い新たな知見が明らかになり,その対応で進捗状況に遅れが生じたためである.計画では,平成27年度の物品費として平成28年度実施予定の実験供試体製作費を計上していたが,上記の通り研究に遅れが生じたため実験供試体を作成することができず,物品費が執行されなかった.ただし,平成27年度中に実験供試体は設計済みである.平成27年度中に実験供試体を設計済みであり,平成28年度の研究が開始した時点で,速やかに製作に移る.
歯科修復用材料の複合摩耗試験

臨床の環境と同様の状態での歯科修復用材料の摩耗挙動を明らかにするために,同じ試験片上で歯ブラシ摩耗と咬合摩耗とを交互に同時に行う複合摩耗試験機を考案し,歯科修復用材料の摩耗特性について調べた。平成15年度の研究課題では,咬合摩耗部の対合圧子の材質(セラミックスとステンレススチール)と形態(平面と曲率半径2mm)がコンポジットレジンの複合摩耗におよぼす影響を調べた。複合摩耗では,セラミックスの対合圧子による摩耗体積がステンレススチール製の対合圧子による摩耗体積よりも大きかった。また,曲率半径2mmのセラミックス対合圧子は,咬合摩耗に歯ブラシ摩耗が複合されると,さらにコンポジットレジンの摩耗体積を増加させた。対合圧子の材質,形状ともに複合摩耗によるコンポジットレジンの最大摩耗深さに影響を与えていた。平成16年度の研究課題では,咬合力とブラッシング力がコンポジットレジンの複合摩耗におよぼす影響について調べた。複合摩耗試験では,咬合力,ブラッシング力ともに大きければ,摩耗体積,最大摩耗深さともに大きくなるという結果が得られた。試験した4種のコンボジットレジンは,異なった咬合力,ブラッシング力の下で,異なった摩耗挙動を示した。平成17年度の研究課題では,繊維質あるいは細かい砥粒を含有した摩耗介在物がコンポジットレジンの複合摩耗におよぼす影響について調べた。繊維質のセルロースが摩耗介在物に含まれていたとき,コンポジットレジンの摩耗体積および最大摩耗深さは有意に減少した。また,摩耗介在物中の細かい砥粒は,コンポジットレジンの摩耗体積,最大摩耗深さを有意に増加させた。摩耗介在物中に含有される繊維質,および細かい砥粒が摩耗体積,最大摩耗深さにおよぼす影響は,コンポジットレジンの間で異なっていた。口腔内の摩耗のメカニズムは複雑である。これらの複雑な摩耗の挙動を評価するために、比較的弱い力の下で砥粒による摩耗が生じる歯ブラシ摩耗と、比較的強い力の下で摩擦による摩耗が生じる咬合摩耗とを交互に行う複合摩耗試験機を開発し、その咬合摩耗部の対合部の材質と形態が、修復材料の摩耗にどのような影響を及ぼすかについて調べた。対合部の材質としては、延性材料であるステンレス鋼、脆性材料で硬さが天然歯のエナメル質に近いセラミックス(シェイパルM)を用いた。対合部の形態は、先端が平面と曲率2mmの2種とした。これらの対合部を用いて、マイクロフィラー型コンポジットレジン、ハイブリット型コンポジットレジン、およびアクリル樹脂(PMMA)ブロックの咬合摩耗試験、複合摩耗試験を行った。摩耗の評価は、3D測定顕微鏡を用いて各摩耗試験後の試験片摩耗部のプロファイルを3次元的に計測し、摩耗部の体積減と最大深さを計測し比較した。咬合摩耗試験では、摩耗部の体積減、最大深さともに対合部の材質、形態の影響を受けていた。複合摩耗試験では、摩耗部の体積減は試験した材料間で有意な差があり、PMMA試験片が最も大きな体積減を示した。ここでも対合部の影響が見られ、砥粒による摩耗と摩擦による摩耗の両者がPMMAやコンポジットレジンの摩耗に影響をおよぼしているのを確認した。このことからも複合摩耗試験が有用であると考える。摩耗部の最大深さは対合歯の材質、形態、試験した材料のすべてから影響を受けていた。以上の結果を検討した結果、複合摩耗試験の対合部はセラミックスで先端曲率が2mmであるものを用いることとした。

口腔内における歯科修復用材料の摩耗挙動を明らかにするために、歯ブラシ摩耗と咬合摩耗を組み合わせ、試験片の同一表面上で、これら二つの異なった摩耗を交互に同時に作用させる複合摩耗試験を開発した。歯ブラシ摩耗と咬合摩耗は、それぞれが口腔内で生じていると考えられる代表的な摩耗の形態であるとともに、歯ブラシ摩耗が比較的弱い力の下で細かい砥粒が介在する三体摩耗、また、咬合摩耗が比較的強い力の下で材料同士の摩擦によって摩耗が生じる二体摩耗であるように、摩耗のシステムも異なっている。本年度は、これらの摩耗によって構成されている複合摩耗試験におよぼす歯ブラシ力、咬合力の影響を、フィラータイプの異なる4種の市販コンポジットレジンについて調べた。咬合摩耗に影響を与える対合歯には、昨年度の研究結果から、先端の曲率半径を2mmに加工したセラミックス製のものを用いた。各コンポジットレジンについて複合摩耗試験を行った後、摩耗部の形状を三次元測定顕微鏡で計測し、そのデータからコンピュータ上に摩耗部の三次元プロファイルを構築し、摩滅した部位の体積である摩耗体積とその最大深さである最大摩耗深さを算出した。以上の結果、複合摩耗試験では、咬合力、歯ブラシ力ともにコンポジットレジンの摩耗に影響をおよぼし、コンポジットレジンの種類に関わらず咬合力が大きいほど、また、歯ブラシ力が大きいほど摩滅した部位の体積が大きくなることが明らかとなった。摩滅した部位の最大深さについては、コンポジットレジンの種類に関わらず、咬合力が大きいほど深くなることが示された。摩滅した部位の最大深さにおよぼす歯ブラシ圧の影響は認められなかった。口腔内における歯や修復物の摩耗には,様々な摩耗のメカニズムが作用している。これらのことを考慮し,口腔内での歯科修復材料の摩耗挙動を明らかにするために,摩耗のメカニズムが異なる歯ブラシ摩耗と咬合摩耗とを組み合わせ,試験片の同一表面上で交互に同時に作用させる複合摩耗試験を開発し,これを用いて歯科修復用材料の摩耗に及ぼす種々の因子の影響について検討を行った。平成15年度の研究では,咬合摩耗部の咬合圧子の材質と形態が複合摩耗の結果に及ぼす影響を,また平成16年度では,歯ブラシ力,咬合力が複合摩耗の結果に及ぼす影響を明らかにした。このように,摩耗試験ではその試験条件が結果に大きな影響を与えることが明らかとなった。特に摩耗部に大きな力が加わる咬合摩耗では,介在物に砥粒が混入することによって,摩耗挙動が大きく変化することが予想され,咬合摩耗部の介在物の成分が複合摩耗に及ぼす影響について調べることが必要となった。そこで平成17年度では,咬合摩耗部の介在物に細かい砥粒である二リン酸カルシウム,あるいは繊維質であるカルボキシメチルセルロースを成分として混入させたとき,これらの成分が複合摩耗に与える影響を調べた。17年度に行った研究の結果,咬合摩耗部の介在物に二リン酸カルシウムが含まれると,コンポジットレジンの摩耗体積,最大摩耗深さが含有量に従って増加することが見出された。これに対し,咬合摩耗部の介在物にカルボキシメチルセルロースが含まれているとき,コンポジットレジンによっては含有量に従って摩耗体積,最大摩耗深さが減少することが明らかとなった。複合摩耗に及ぼす介在物中のカルボキシメチルセルロースの影響は,コンポジットレジンによって異なっていた。
ソバの酸性土壌耐性機構の解明

酸性土壌ではアルミニウム(Al)やマンガン(Mn)などの金属毒性により作物の生産性が著しく低下している。ソバは酸性土壌に強いだけでなく地上部にアルミニウムを集積する。また、生理学的な実験からソバは地上部に5000 mg/kgのマンガンを集積しても毒性を示さないマンガン集積植物であることが解ってきた。このようなソバのアルミニウムやマンガンの吸収、集積の分子機構を明らかにするため、昨年度に続きソバのNrampファミリーに着目し研究を進めた。Nrampファミリーは生物界に広く存在し、金属イオン(Al, Fe, Mn, Cdなど)を輸送することが報告されている。ソバの7つのNramp遺伝子について発現解析を行ったところFeNramp1の発現量は鉄欠乏に応答し6倍に増加し、FeNramp2と5は2-3倍程度増加した。FeNramp5の発現量はマンガン欠乏によって2.5倍増加していた。酵母を用いた輸送活性からFeNramp1,2,5にはマンガンの輸送活性があり、FeNramp1には鉄の輸送活性があった。しかしいずれのFeNrampもアルミニウムの輸送活性はみられなかった。細胞内局在を明らかにするためにFeNramp1,2,5とのGFPとの融合タンパク質をソバのプロトプラストまたはタマネギの表皮細胞に発現させたところFeNramp1、5は細胞膜にFeNramp2は液胞膜に局在した。この結果はソバのFeNramp1は鉄、FeNramp5はマンガンの吸収に関与しており、FeNramp2はマンガンの無毒化に関与していることを示している。また、イネやシロイヌナズナではアルミニウム耐性遺伝子として報告されいる細菌型ABCトランスポーターのソバの相同遺伝子(FeSTAR1、FeSTAR2)についてこの2つのタンパク質が複合体を形成してアルミニウム耐性遺伝子として機能することも明らかにした。世界の耕地面積の約3-4割は酸性土壌である。ソバは酸性土壌に強いだけでなく地上部にアルミニウムやマンガンを集積する特徴がある。このようなソバのアルミニウムやマンガンの吸収、集積の分子機構を明らかにするため、本研究ではソバのNrampファミリーに着目し研究を進めた。ソバのRNA-SeqデータをもとにNrampファミリーを検索したところ、ソバには7つのNramp遺伝子が根または葉で発現していた。それぞれの遺伝子について絶対定量による発現量の比較を行ったところFeNramp4, 5, 6は主に根で発現しておりFeNramp1, 2, 3, 7は根と葉の両方で発現していた。根における金属欠乏による発現応答について調べたところFeNramp1の発現量は鉄欠乏に応答し、FeNramp5の発現量はMn欠乏時に増加していた。さらにレーザーマイクロダイセクションを用いた根の組織特異的な発現解析からFeNramp1, 2, 5は根の全体で発現することが明らかとなった。ソバのNrampタンパク質の輸送基質を特定するために酵母にそれぞれの遺伝子を発現させ輸送活性測定を行った。その結果、ソバのNrampファミリーにはアルミニウムの輸送活性を示すものはなかったが、FeNramp5を発現させた酵母にはマンガンとカドミウム輸送活性があり、FeNramp1には鉄の輸送活性があることを明らかにした。さらに、シロイヌナズナのマンガン吸収変異体atnramp1にFeNramp5を発現させるとその表現型を相補する。これらの結果からソバのマンガン吸収はFeNramp5が担うことを突き止めた。酸性土壌の主な生育阻害因子にアルミニウム毒性やマンガン毒性がある。ソバは酸性土壌に強いだけでなく地上部にアルミニウムやマンガンを集積する。本研究ではこのようなソバのアルミニウムやマンガンの吸収、集積の分子機構を明らかにすることを目的とし、当初の計画通りソバのNrampファミリーに着目し研究を進めた。それぞれの遺伝子について発現解析と酵母を用いた輸送活性を行なった結果、Nramp5がマンガン輸送体であることを明らかにすることができた。さらに、当初は次年度で解析予定であった植物での機能解析についても、シロイヌナズナのマンガン吸収変異体atnramp1にFeNramp5を発現させる相補試験を行い、ソバのマンガン吸収はFeNramp5が担うことを突き止めている。これらの結果は日本土壌肥料学会と国際植物栄養学会議で発表した。一方でソバのNrampファミリーの中にはアルミニウムを輸送する遺伝子は無かった。また最近のシロイヌナズナのAtNIP1.2がアルミニウムリンゴ酸錯体を輸送するとの報告から、ソバで相同性の高いものを検索し解析を行ったが、アルミニウムイオン、アルミニウム有機酸錯体(クエン酸、リンゴ酸、シュウ酸)ともに輸送活性があるものは無かった。現在のところソバのアルミニウム輸送体は候補遺伝子の特定に至っていない。今後はソバのアルミニウム耐性に特に着目し主要な輸送体の単離を目指したい。

このようなソバのアルミニウムやマンガンの吸収、集積の分子機構を明らかにするため、昨年度に続きソバのNrampファミリーに着目し研究を進めた。Nrampファミリーは生物界に広く存在し、金属イオン(Al, Fe, Mn, Cdなど)を輸送することが報告されている。ソバの7つのNramp遺伝子について発現解析を行ったところFeNramp1の発現量は鉄欠乏に応答し6倍に増加し、FeNramp2と5は2-3倍程度増加した。FeNramp5の発現量はマンガン欠乏によって2.5倍増加していた。酵母を用いた輸送活性からFeNramp1,2,5にはマンガンの輸送活性があり、FeNramp1には鉄の輸送活性があった。しかしいずれのFeNrampもアルミニウムの輸送活性はみられなかった。細胞内局在を明らかにするためにFeNramp1,2,5とのGFPとの融合タンパク質をソバのプロトプラストまたはタマネギの表皮細胞に発現させたところFeNramp1、5は細胞膜にFeNramp2は液胞膜に局在した。この結果はソバのFeNramp1は鉄、FeNramp5はマンガンの吸収に関与しており、FeNramp2はマンガンの無毒化に関与していることを示している。また、イネやシロイヌナズナではアルミニウム耐性遺伝子として報告されいる細菌型ABCトランスポーターのソバの相同遺伝子(FeSTAR1、FeSTAR2)についてこの2つのタンパク質が複合体を形成してアルミニウム耐性遺伝子として機能することも明らかにした。これまでにソバのマンガン吸収に関わる遺伝子の単離同定に成功した。今後はソバのアルミニウム耐性に着目し主要な輸送体の単離を目指したい。しかし、これまでの研究からソバのアルミニウム吸収やシュウ酸分泌に関わる遺伝子は他の植物とは異なりの全く未知の遺伝子であることが予想される。これまでのソバのRNA-Seq、プロテオミクスのデータに加えて、ソバと類似したシュウ酸分泌やアルミニウム集積の特徴を持つ植物(ヤマゴボウ)のRNA-Seqの結果を比較し、遺伝子配列の共通性や発現パターンから候補となる遺伝子の絞込みを行う。現在のところ、機能未知のMFSファミリーなどが候補遺伝子としてあり、これらの遺伝子を中心にアフリカツメガエル卵母細胞を用いた輸送活性解析を進める候補となる遺伝子が絞り込めた場合には異種発現系を用いた輸送活性を行う。シュウ酸の輸送活性測定にはアフリカツメガエル卵母細胞にタンパク質を発現させ14Cでラベルしたシュウ酸を用いて輸送活性を行う。一方、アルミニウム輸送体は酵母に発現させアルミニウムに対する耐性や吸収量を比較する。
放線菌遺伝子水平移動機構の解明

放線菌の主たる遺伝子水平機構である接合伝達機構について分子生物学的解析を行った。放線菌プラスミドpSN22はその接合接合伝達にともない、ゲノムレベルの遺伝子水平移動を引き起こす。その膜を介したDNA輸送にはTraBと名付けたタンパク質がDNAチャネルとして主たる役割を担っており、伝達のエネルギーはATPの分解によって行われていることを実験的に証明した。伝達に必要なシス因子を明らかにし、その特徴的な配列と、構造必要性を明らかにした。TraBタンパク質発現の時空間制御の解明【目的】放線菌は、気中菌糸の形成など高度な分化を示す。TraBが分化していく放線菌コロニー内での発現をリアルタイム解析手法で明らかにし、TraB発現の時空間制御を解明する。【成果】放線菌遺伝子水平移動の中心的役目を持つTraBのリアルタイム追跡プローブTraB-GFPを作製し、その局在や発現をリアルタイムで検出する系を構築した。局在決定ドメインの決定【目的】TraBは膜に局在していることは、その機能からも我々の結果(Mol.Microbiol.1996)からも明確であるが、膜局在に必要なドメインは、見つかっていない。TraBの機能構造を明らかにするため、膜局在ドメインを決定する。【成果】前年度に作製したTraB領域に様々な欠失変異を持つTraB-GFP融合タンパク質発現系を構築した。しかし発現が思わしくないため、発現系の最適化を行っている。TraBタンパク質のATP結合ドメインの機能【目的】TraBタンパク質によるDNA輸送の際のエネルギー供給を明らかにするためATP結合ドメインの活性とDNA輸送との関連を調べる。【成果】TraBの大腸菌を用いた発現系を構築し、精製TraBを得た。TraBのATPase活性をATP transporterの活性測定法を用いて検出した。さらにサンプル数を増加させ、データを確実なものとするため、マカライトグリーンを用いた活性測定法を検討している。【成果】昨年度作製した、放線菌遺伝子水平移動の中心的役目を持つTraBのリアルタイム追跡プローブTraB-GFPを用いて、その局在や発現をリアルタイムで検出した。局在決定ドメインの決定【目的】TraBは膜に局在していることは、その機能からも我々の結果(Mol. Microbiol. 1996)からも明確であるが、膜局在に必要なドメインは、見つかっていない。【成果】前年度に作製したTraB領域に様々な欠失変異を持つTraB-GFP融合タンパク質発現系を構築し、膜局在に必要な領域がN末端100残基内にあることを明らかにした。TraBのATPase活性をATP transporterの活性測定法をやマカライトグリーンを用いた活性測定法で確認した。多数の点突然変異TraBを作製し、それらのATPase活性を測定し、必要な残基の確定を行った。TraBの発現をリアルタイム解析手法で明らかにし、TraB発現の時空間制御を解明する。【成果】放線菌遺伝子水平移動の中心的役目を持つTraBのリアルタイム追跡プローブTraB-GFPを用いて、野性型のTraBの発現と局在を明らかにし、明白な膜局在タンパク質であることを明らかにした。局在決定ドメインの決定【目的】TraBは膜に局在しているが、局在に必要なドメインは、見つかっていない。【成果】TraB領域に様々な欠失変異を持つTraB-GFP融合タンパク質発現系を構築し、膜局在に必要な領域の特定と最小領域の確定を行った。【成果】TraBの大腸菌を用いた発現系を構築し、TraBのATPase活性をATP transporterの活性測定法をやマカライトグリーンを用いた活性測定法で確認した。多数の点突然変異TraBを作製、それらのATPase活性を測定し、必要な残基の確定を行った。その結果よりATPase活性とプラスミド伝達活性の密接な関連を明らかにした。TraBタンパク質を含む複合体【目的】