hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
東南アジア林冠部植物多様性と地理的生態的な群集分化解明のための広域インベントリー

(2)蘚類フロラについては,ヤクシマコモチイトゴケ属とその近縁種などについて,すでに収集済みの試料を使い,塩基配列を解読し,系統解析を行った.志摩半島,奄美大島・徳之島で現地調査を行った.(3)ボルネオ島サラワク州ケラビット高地バリオ周辺の植物インベントリーを実施するとともに,同州内で得られた過去の調査データをもとに,着生植物の生態的ハビタットとしての山地林の垂直分布構造を解析した.(4)昨年度までに採取した熱帯産の着生植物を含む大量の標本について千葉県立博物館標本庫,京都大学博物館標本庫,LIPI生物学研究センターの標本館,タイ国立公園局標本館,などを利用して同定作業と採取地情報の収集作業を行い,東南アジアから東アジアにかけてのフロラとその地理分布についての整理を行った.(5)サケラート環境研究ステーションの森林より樹木葉を採集し,メタゲノム解析によって熱帯多雨林を構成する樹木の葉圏菌類構成を解析した.その結果,林床近辺においては葉サンプルごとに菌相が著しく異なっていたが,林冠方向へ向かうにつれて葉サンプル間の菌相が類似してくることが明らかになった.(6)ボルネオ島キナバル山の異なる地質と標高に置かれた森林調査区から採集した着生植物リターの全元素分析(N, P,Ca,Mg,K)を終え,着生植物リターを通して循環する元素の季節変動パターンを解析した.これらの成果は5本の査読つき論文,10本の口頭あるいはポスター発表,2本の単行本収録著作として発表した.ドイインタノン山調査区での研究を重点化して,調査エリアの拡大と着生植物などの植物全般の機能形質の測定を行うことで,ハビタット分割の形成メカニズムの推定を実施した.このため,ハリムン山とランビル国立公園での本格的な調査を最終年度に延期したが,プロジェクト全体としては,おおむね当初の目的通りに順調に進行している.1.着生フロラの解明:ドイインタノンにおいて本科研などで採取されたバンコク森林植物標本庫(BKF)収蔵の標本をもとにドイインタノンの着生植物リストを完成,公開にむけて準備を進めている.ランビル低地熱帯林における着生植物の採取と同定を実施し,着生植物92種ほか32種を採取.現在同定を進め,新種の記載論文の発表を予定している.2.葉圏菌類群集:タイの低地熱帯季節林の葉圏菌類を調査し,垂直分布とホスト依存性の解明を行った.1524OTUsが検出され林床付近の多様かつ大量の菌類と,ホスト樹木種間の菌類相の違いが明らかとなった.3.生態的なハビタット分割の解明:ドイインタノンの着生植物のバイオマス量に関する研究成果を論文公表するとともに,着生維管束植物の明瞭なハビタット分割と葉形質とハビタットの連関性を解明し成果発表を準備中である.3.栄養塩類循環における着生植物の貢献:キナバル山で測定された着生植物由来のリター降下量とその栄養塩類濃度をもとに,リターを介した栄養塩類循環における着生植物の貢献と長期のリター量の変動について検討した.高標高へいくほど総リター量減少するが,着生リター量の比率は増加,最大2.6%に達し,エルニーニョ年におけるリター降下量の増加の傾向も顕著であった.4.地理的な分布パターンの形成過程:
シアノバクテリアのバイオフィルム形成と新規塩耐性獲得メカニズムの解明

シアノバクテリアSynecocystis sp. PCC 6803は、塩ストレス環境下でバイオフィルムを形成する。本研究では、Synecocystisの塩ストレスによるバイオフィルム形成誘導メカニズムの解明を目指し、遺伝学的手法、生化学的手法による解析を行った。結果、Synecocystisのバイオフィルム形成誘導には、二成分性シグナル伝達が関与していることを明らかにし、シグナル伝達経路の一部を解明した。さらに、c-di-GMPの合成制御によりバイオフィルム形成を制御している可能性を示した。酸素発生型光合成を行う細菌であるシアノバクテリアSynechocystissp.PCC6803は、比較的環境変化の大きい環境に適応して生育することができる。本研究では生化学的手法、遺伝学的手法、ゲノム工学的手法を組み合わせ、多角的アプローチによりシアノバクテリアのバイオフィルム生合成の分子メカニズムと塩耐性獲得機構を解明することを目的とした。微生物が様々な外部環境変化を鋭敏に感知して細胞が適切に応答するシステムとして二成分情報伝達系が知られている。二成分情報伝達系は、細胞膜にあるHistidine kinase (Hik)と、そこで受容したシグナルをリン酸化/脱リン酸化リレーによって遺伝子発現を誘導するResponse regulator (Rre)の二成分で構成される。ラン藻のバイオフィルム形成も高塩濃度という環境ストレスにより誘導されることから、二成分情報伝達系の関与が推定された。そこで、二成分情報伝達系遺伝子破壊株ライブラリーを用いて、各破壊株の高塩濃度条件下でのバイオフィルム形成を調べることにより、バイオフィルム形成を誘導する浸透圧センサー(Hik)の探索、バイオフィルム生合成遺伝子の発現を制御するレスポンスレギュレーター(Rre)の探索を行った。この結果、バイオフィルム形成への関与が推定されるHikおよびRreを複数同定した。さらに、これらの二成分性シグナル伝達因子に、セカンドメッテンジャーであるc-di-GMPの合成、分解に関与するドメインが存在することを見出した。さらに、これらのHik, Rreを大腸菌を用いて発現・精製し機能を解析した。ラン藻Synechocystis sp.PCC 6803は,高塩濃度下をはじめとした環境ストレス下においても生育が可能な光合成微生物である.研究代表者はこれまでに,Synechocystisが塩ストレス条件下でバイオフィルムを形成することを見いだしている.また,他の微生物において,バイオフィルム形成に際して,細胞内のシグナル因子であるポリアミンやcyclic di-GMPが重要な役割を果たしていることが推察されている.しかしながら,Synechocystisにおいては,バイオフィルム形成誘導の詳しい機構は明らかにされていない.そこで本年度は,ポリアミン生合成やcyclic di-GMP合成・分解に関連する酵素蛋白質をコードした遺伝子の欠損株を作成し,これらの遺伝子の環境ストレス下におけるバイオフィルム形成への関与を検討した.また,Synechocystisの環境ストレスセンサーであるヒスチジンキナーゼ(Hik)の遺伝子欠損株についても同様に検討した.その結果,Δslr2077株とΔslr0401株でバイオフィルム形成量が減少した.slr0401は細胞外のポリアミンを検知するPotDをコードする遺伝子,slr2077はPotDと結合しcyclic-di-GMP合成を行うMbaAをコードする遺伝子であり,これらがSynechocystisにおけるバイオフィルム形成において重要な役割を担っていることが推察された.また,Hikについてもcyclic-di-GMP合成能を示す配列を有するHik17の欠損株でバイオフィルム形成量が減少した.一方で,塩ストレス応答が報告されているHikの欠損株でありながらもバイオフィルム形成量が変化しないものもあった.これらの結果から,塩ストレスを感知するHikの中でも限られたHikがバイオフィルム形成誘導に関与することが示唆された.シアノバクテリアは変化に富んだ環境中で生育しているため、様々な環境適応機構を有する。申請者は、これまでにシアノバクテリアSynechocystis sp. PCC6803が、塩ストレス条件下で基板上にバイオフィルムを形成することを見出した。そこで、本研究では塩ストレスがどのように細胞内部に伝えられ、細胞外でのバイオフィルム形成を誘導しているのかを明らかにするための研究を行った。はじめに、バイオフィルム形成を誘導する二成分制御系の探索を目的として、Synechocystis sp. PCC6803の有する44のHik遺伝子を一つづつ破壊した遺伝子破壊株ライブラリを用いて、クリスタルバイオレット染色法によりバイオフィルム形成試験をおこなった。その結果、バイオフィルム形成を誘導するヒスチジンキナーゼを複数同定した。さらに、バクテリアルtwo hybrid法(BATCH)を用いてバイオフィルム生合成に関与するHikと相互作用するRreのペアの探索を行い、リン酸基のリレーを行っていると推定されるHik-Rreのペアを複数同定した。これらのペアの中には、HikもしくはRreがセカンドメッセンジャc-di-GMPの生合成に関わるドメイン(GGDEFドメイン)を持つものも含まれていた。そこで、これらのHikもしくはRreを大腸菌を宿主として発現させ、アフィニティーレジンを用いて精製し、これらの蛋白質がc-di-GMP合成能を有するかどうかを生化学的に検討した。その結果、これらの蛋白質はGTPを基質としたc-di-GMP合成活性を有し、GGDEFドメインに変異を導入した変異体蛋白質ではc-di-GMP合成活性は観察されなかった。この結果から、Synechocystis sp. PCC6803の塩ストレスによるバイオフィルム形成にはc-di-GMPを介したシグナル伝達が関与することが示唆された。前年度に引き続いてラン藻二成分系の検討を行った。Synechocystis

sp. PCC6803の持つtwo-component systemのうち、レスポンスレギュレーターRre2のdiguanylate cyclase (DGC)活性はリン酸化により制御されていると考えられ、アミノ酸配列の情報からRre2のリン酸化部位は59番目のアスパラギン酸であると推定された。そこで、Rre2のリン酸化によるDGC活性への影響を評価するため、レシーバードメイン内のリン酸化部位をアミノ酸置換して、リン酸化状態および脱リン酸化状態を模倣した置換体を作製した。一般にリン酸化部位のアスパラギン酸をグルタミン酸への置換は、構造的、機能的にリン酸化状態を再現することが報告されている。Rre2のリン酸化状態を模倣した変異体(Rre2 D59E)は、野生型Rre2と比較してDGC活性がわずかに上昇する結果となった。一方、59番目のアスパラギン酸をアスパラギンに置換し、脱リン酸化状態を模倣したRre2 D59Nにおいて、DGC活性が著しく減少した。これらの結果は、Rre2のレシーバードメイン内に存在する59番目のアスパラギン酸のリン酸化により、DGC活性が制御されていることを示した。また、二成分制御系を構成するヒスチジンキナーゼ(Hik)とレスポンスレギュレーター(Rre)は、遺伝子配置上で近傍に位置するというこれまでの知見から、Rre2と二成分制御系を構成するヒスチジンキナーゼとして近傍に存在するHik12を仮定した。Hik12の自己リン酸化能を検証するため、Hik12を大腸菌内で過剰発現、精製した。Hik12を過剰発現させた菌体から、アフィニティー精製により目的蛋白質を回収した。精製したHik12の自己リン酸化能を評価として、[32P]-ATPとHik12を混合して自己リン酸化反応を行った。シアノバクテリアSynecocystis sp.PCC 6803は、塩ストレス環境下でバイオフィルムを形成する。本研究では、Synecocystisの塩ストレスによるバイオフィルム形成誘導メカニズムの解明を目指し、遺伝学的手法、生化学的手法による解析を行った。結果、Synecocystisのバイオフィルム形成誘導には、二成分性シグナル伝達が関与していることを明らかにし、シグナル伝達経路の一部を解明した。さらに、c-di-GMPの合成制御によりバイオフィルム形成を制御している可能性を示した。Synechocystis sp.
17世紀フランスにおける挿し絵と絵画の関係についての総合的研究

木村は、1640年代初めに展開した、パリにおける出版事情と絵画の成立過程に関する問題を調査した。特に、フランドルの画家であるヴァン・ダイクが、パリを訪問する1641年の問題を、出版業者ラングロア、そして画家ヴィニョンとの関係から調べた。他方、出版界がサン=ジャック街の周辺で確立した一方で、アントワーヌ街の、サン=ポール・サン=ルイ聖堂の建築と、その中の祭壇画には、当時のイエズス会美術の持つ事情が秘められていたことも明らかにした。小野崎は、プッサンの作品《時と真実》(ルーヴル美術館蔵)に関する来歴を、過去2年間における研究の持続的な発展として論じた。この作品に加えられた諸変更、そして、図像学的な考察への基礎的な検討作業を終えた。栗田は、聖書の挿絵を分析し、特に旧約図像の成立過程を論じた。平成15年1月にオランダ(アムステルダム)、ベルギー(アントワープ)、フランス(パリ)に出張し、前年度までに不十分であった調査を補った成果が現れたものである。新畑は、フランスにおける風景画の誕生と発展を、フランス・アカデミーの理念と教育との関係で分析し、展覧会を企画し、成功を収めた。一方では、プッサンの神話画を、版画との関係で論じた。本年度は、フランス国立図書館で、1600年代前半の挿し絵本、並びに、版画資料室で、同時代のオリジナル版画の調査を行った。一方で、フランス北部の町、ドーエー市立図書館で、イエズス会がこの時期に刊行した布教用図書の調査を行った。また、ローマでは、こうした挿し絵本を基本にして制作された宗教画の展覧会「隠された神」(フランス・アカデミー)の実見をした。(木村)フランス国立図書館にて、1500年代の「エンブレム・ブック」(すなわち寓意的な挿し絵本の一種)及び関連資料を調査し、特にニコラ=プッサンの作品に繋がる見通しを得た。同時に、挿し絵本との繋がりが強く見込まれる作品を対象に、現在の画面と成立当時の画面が同一か否かという点に関し、ルーヴル美術館資料室や国立文書館において調査を開始した。(小野崎)本年度は主としてフランス国立図書館において、16-17世紀に刊行された聖書の挿し絵本の調査を行なった。聖書の挿し絵本には二種類あり、聖書の完全なテキストの冒頭或いは文中に挿し絵が挿入されたものと、一定の基準により選ばれた場面の挿し絵(数十から200余り)に対し、聖書の抜粋或いは物語的な要約や註解が付された、いわば絵本というべきものとが存するが、特に後者を集中的に実見、調査し、、次年度の個別調査のために概要を掴むことができた。(栗田)本年度はニコラ=プッサンのローマ時代初期、特に1630年代の神話画の個別研究、すなわちカッセル市立美術館で《ニンフを担うサテュロス》を、ハノーヴァー市立美術館で《詩人の霊感》を実見し、資料調査を行なった。それと同時にフランス国立図書館稀観書室などで、15世紀から17世紀に出版されたオヴィディウス挿し絵本を調査し、絵画と比較するためのデータベース構築を開始した。(新畑)本年度は、昨年の調査の報告を、紀要論文として発表した。その他に、フランスのリヨン市図書館にあるイエズス会関係図書の調査を実施し、日本関係の挿し絵本の調査を行った(木村)。前年度に引き続いて、1600年代前半に刊行された<エンブレム・ブック>及び、チェザーレ・リーパの『イコノロギア』諸版を、フランス国立図書館にて調査した。さらに、同国立図書館版画資料室で、挿し絵本に類似した性格を持つ<版画集成書物>を実見、調査した(小野崎)。本年度は、主として16世紀の出版中心地の一つリヨンの市立図書館およびフランス国立図書館で聖書挿し絵本および関連書籍を調査した。また、前年度および本年度収集した資料に基づき、ニコラ・プッサンの聖書を題材とした作品との関連について分析を開始した(栗田)。ニコラ・プッサンの神話画の個別研究を引き続き行った。本年は特にロンドン・ナショナル・ギャラリーのバッカナーレの作品実見と資料調査を行った。

また、同時に大英図書館、ウォーヴァーグ研究所などで、15世紀から17世紀に出版されたオヴィディウス挿絵本を調査し、絵画との比較のためのデータベース構築を進めた(新畑)。木村:1643年に刊行された、フランス語版の《イコノロギア》(ボードワン版)の挿し絵に注目し、その着想源の分析と、絵画作品への影響を調査し、アトリビュート論として刊行した。一方では、16-17世紀のヨーロッパ版画が、わが国のキリシタン文化に与えた影響を調査した。小野崎:16-17世紀に成立した、いわゆる「エンブレム・ブック」を採り上げ、その挿し絵とフランス絵画とのつながりを探り、特に、ニコラ・プッサン《「時」と「真実」》との関係を立証しようとした。栗田:前年度に引き続き、ヨーロッパ近世の聖書挿し絵本の資料を収集し、また北方における挿し絵本の出版の事情についての知見を深めた。さらに、プッサンの《コリオラヌス》に関連して、同時代のコリオラヌス関連文献、挿し絵を収集した。新畑:国内においては、オウィディウスと挿絵本および絵画に関する資料調査及び収集を行い、またプッサンの1630年代の神話主題の作品目録作成を継続的に行った。これに平行して、海外調査については、カナダの国公立美術館所蔵のプッサンの作品の実見および資料調査を行った。特に以下の作品を集中的に調査し、美術館資料室や図書室をまわり作品関連文献を収集調査した。
国際的戦略的人的資源管理の研究－収斂的視点対拡散的視点－

まず、ベトナム企業の調査をして、それを統計分析をした。以下が、その結果である。企業の管理者や経営者が海外で仕事を行う場合、文化は重要である。彼らは彼らの母国でビジネスをするとき、ビジネスへの文化の影響を無視する。しかし、異なる文化のなかで働き、母国から移された管理や組織の伝統的な慣行が受け入れられない場合、彼らはそのような文化的影響を知る。企業のグローバル化が進む中、2018年の春にベトナムで調査を行うことで、文化的価値観や慣行の次元、そして文化的価値観や慣行が仕事に与える影響を理解しようとした。16社以上の企業から、76人の管理者からの回答に基づいて、私は統計分析を行った。統計結果は、集団主義、平等主義、および高業績指向の文化的側面が、チームベースの改善活動、および教育を通じた動機づけに影響を及ぼしていることを明らかにした。これらの文化的影響は、最終的には、従業員がいかに仕事に従事しているか、職場で安心していられるかのような、職場環境に対する従業員による知覚の改善につながりが明らかになった。これらの文化的影響は、ベトナム企業と非ベトナム企業の間で異なることがわかった。ベトナム企業は従業員を動機付けるのが得意であるが、そうではない外資系企業は一緒に仕事をすること、つまり協働をするのが得意であった。ベトナムの企業は、同国の多国籍企業から従業員管理の方法を学んでいるようであった。さらに、英国での調査を実施した。インタビュー、工場見学が調査の中心であり、統計分析までできなかった。日系企業の調査では、英国の文化と日本の文化との融合が可能であることがわかった。調査の際に、協力が多くの企業から取れなかったので、データの収集が思うようにできなかった。まずは、あらゆる可能性を吟味をして、データを多く収集することに努力をする。その上で、データが集まれば、統計分析をする。平成28年度の前半は、以下の予定であった。人的資源管理、異文化研究、組織文化研究に関する文献レビューから実施する。その上で、仮説構築をして、調査方法を吟味して、英語版のアンケート調査の質問項目を設定する。作成したアンケート票を用いて、それを現地語に翻訳する。その上で、以下の計画であった。平成28年度においては、主に、調査の背後にある理論、理論仮説を国際的な経営学の学術雑誌に投稿し、このような研究を内外の学会で報告をすることにする。この計画に従うと、研究レビューをして、理論を構築した、研究論文を学会で発表、雑誌に投稿するということは実施した。具体的には、国の文化と管理慣行との関連について、国の文化を調節変数として、管理慣行と製造成果との関連はどのような関連があるかを、インド、マレーシアのデータから、研究をしてみた。これを私が第一著者として投稿した。さらに国の文化だけでなく、組織文化の影響とも考慮にいれ、どのような場合に、管理慣行は国境を越えて、ベストプラクティスとして普遍化するのかを研究した。また、どのような場合において、管理慣行は国の文化に制約されて国ごとに特異になるのかを研究をした。つまり、組織文化が支配的な場合には、管理慣行の収斂(convergence)があり、国の文化が支配的な場合には、管理慣行の分散(divergence)があることを研究をした。このようにして、組織文化研究と異文化研究との統合の研究を実施した。さらに、conditional process model or analysisを実施して、国の文化を独立変数さらに調節変数として、管理慣行を媒介変数、製造成果を従属変数とするモデルを作成して、それを推定してみた。しかし、予定通り、調査方法を吟味して、英語版のアンケート調査の質問項目を設定するまで至らなく、現地企業での訪問調査は実施できなかった。上記の通り、理論研究は進めてきたが、これをアンケート票にして、現地にて訪問調査をすることができなかった。理由としては、概念を操作可して、アンケート票を作成することができなかった。さらに、何よりも、現地企業との間で、調査協力を得ることができなかったからである。平成29年度は、調査の仮説を構築をして、そしてベトナムからその実証研究を開始をした。現地で、企業を訪問をして、定量的に、つまりアンケート票を利用をして、検証しようとしている。しかし、サンプルサイズが小さく、今度は、日本からベトナム企業に郵送、さらにwebにて回答をしてもらうように準備をしている。アンケート調査はを英語とベトナム語で実施をする。以下が、そのカバーレターである。その一部である。ベトナム語には、ベトナムからの留学生に翻訳をしてもらった。"The Survey of Workplace Practices and Culture Dear manager: This questionnaire survey is designed for managers torespond to questionitemson the practices and culture of a workplace, a place wherethey work and manage people. Their workplaces would range from assembly areas, press areas, offices, warehouses, and laboratories to other places of their companies."調査の実施までに仮説を構築をしたり、その方法論の準備、なによりも協力企業をみつけるのに時間がかかった。さらに、予算が足りないことで、少ない予算で、一人でやらざるをえなかった。

しかし、異なる文化のなかで働き、母国から移された管理や組織の伝統的な慣行が受け入れられない場合、彼らはそのような文化的影響を知る。企業のグローバル化が進む中、2018年の春にベトナムで調査を行うことで、文化的価値観や慣行の次元、そして文化的価値観や慣行が仕事に与える影響を理解しようとした。16社以上の企業から、76人の管理者からの回答に基づいて、私は統計分析を行った。統計結果は、集団主義、平等主義、および高業績指向の文化的側面が、チームベースの改善活動、および教育を通じた動機づけに影響を及ぼしていることを明らかにした。これらの文化的影響は、最終的には、従業員がいかに仕事に従事しているか、職場で安心していられるかのような、職場環境に対する従業員による知覚の改善につながりが明らかになった。これらの文化的影響は、ベトナム企業と非ベトナム企業の間で異なることがわかった。ベトナム企業は従業員を動機付けるのが得意であるが、そうではない外資系企業は一緒に仕事をすること、つまり協働をするのが得意であった。ベトナムの企業は、同国の多国籍企業から従業員管理の方法を学んでいるようであった。さらに、英国での調査を実施した。インタビュー、工場見学が調査の中心であり、統計分析までできなかった。日系企業の調査では、英国の文化と日本の文化との融合が可能であることがわかった。調査の際に、協力が多くの企業から取れなかったので、データの収集が思うようにできなかった。まずは、早くアンケート票を現地語に翻訳をして、作成することである。その上で、現地企業の協力を得ることである。また、どうしても訪問できない、あるいは協力が得られなかった地域の企業に対しては、モニタリング企業を通して、調査を実施する。今後は、日本から郵送で、及びwebを利用して回答をしてもら。上記の通り、ベトナム企業、200社以上に、調査を依頼をする。その宛名も完成をしている。ベトナム以外には、英語圏、あるいは英語を利用する国の企業に依頼をする。アジアからは、シンガポール、フィリピン、欧州から、英国とフランスの3カ国、さらにスカンジナビア国、つまりノルウェー、フィンランド、スウェーデンの3カ国、そして北米、米国、カナダの2カ国を対象として郵送、webで調査をする。合計で、ベトナムを入れて、アジアの3カ国、欧州の2カ国、スカンジナビア地方の3カ国、北米の2カ国の合計、10カ国の調査をアンケート票を使い、データを集める。そして、統計学によって定量的に分析をする。例えば、以下のような質問項目を策定をして、主にwebで調査を実施する。英語でのアンケート票である。
閉鎖生態系における植物体非可食部の処理再生に関する研究

CELSS(閉鎖生態系生命維持システム)において、廃棄物処理システムはその根幹を成す物である。高温高圧の酸素雰囲気下で無機化を行う湿式酸化処理法を用いて、イネ非可食部を原料にその分解特性を明らかにすべく実験を行った。その結果、反応終了後の処理液中には、若干の残査が確認はされたが、設定温度260°C、反応時間1時間の試験区で良好な分解が確認された。回収された反応処理液中には、窒素は全て硝酸態窒素の動態で確認され、議酸、酢酸の存在は認められなかった。また、処理液を植物栽培肥料養液として用いることを念頭に、その肥料成分を定性・定量した結果、リンと鉄が含有していないことが判明した。残査をEPMA分析したところ、ケイ素とリンと鉄、更にカルシウムが結合している結晶構造が確認され、溶液中の含有元素の存在を裏付ける結果となった。また、反応後のガスの分析結果から、酸素、二酸化炭素、窒素が存在し、有害な一酸化炭素は検出されなかった。窒素の物質循環を考えてみると、イネ非可食部(原料)中の窒素のうち、約15%が溶液中に回収でき、残りはガス化することが判明した。本システムでは、元素を出来る限り溶液中にイオン化した様態で留めることが望ましく、今後この観点からの工夫が必要と推察された。概ね湿式酸化処理は有機性廃棄物の処理に有効であることが確認され、今後の実用規模の運転に関わる基礎データーが取得できた。有人宇宙活動を支える閉鎖生態系生命維持システム(CELSS)の構築にとって、動植物に由来する廃棄物処理システムはその根幹を成す物である。特に初期の閉鎖系では、動物への主たる食糧は植物体から供給されることが予定されており、人間の生命活動に基づく植物体からの廃棄物負荷量を算定することは必要不可欠である。そこで、閉鎖系栽培候補7植物について、閉鎖環境を模擬し、栽培実験を行ったところ、イネ、ダイズ、ソバ、ゴマの非可食部量は59%、61%、64%、73%であり、トマト、ジャガイモ、コマツナは34%、17%、38%という結果が得られた。これを見ると、穀類関係では非可食部の割合が高く、果菜、葉菜類ではその値が低いことが明らかになった。いま、この結果を成人一日当たりのエネルギー摂取量をまかなうことを基本として植物体摂取量を試算したところ、可食部重1に対し、その1.6倍もの非可食部量が排出され廃棄物処理システムの大きな負荷になることが推察された。また、植物体非可食部の14元素の元素含有量を分析したところ、一例としてイネの非可食部では、多量含有元素以外では想像以上にNaとClの含有量が高く、さらにイネ特有のSiの濃度が高いことが明らかとなった。これらのことにより、植物体を主たる食糧源とした場合の廃棄物の物質量的な負荷量が明らかになるとともに、これから廃棄物処理を行うための元素レベルの負荷量も算定可能になった。今後は、実際の廃棄物処理過程での物質循環を明らかにすべく研究を進めていく予定である。
剥落型落石斜面の危険度に影響する種々の因子についての数値実験による検討

山岳道路などの急勾配岩盤斜面に発生する落石災害を限られた予算の中で最少限に食い止めるためには,斜面ごとの落石発生の危険度を評価して,危険度の高い斜面を優先してこれに適当な落石防護工を施す必要がある.本研究は,現場の事例調査からある程度明らかになっている剥落型落石斜面の危険度に影響する種々の因子を取り込んだシミュレーション解析を行い,その結果から種々の影響因子の落石発生機構との関連性を検討する中で,力学的な考察に基づく落石危険度評価を行うための基礎資料を得ることを目的として始められた.シミュレーションには,岩盤斜面を岩塊ブロック集合体のモデルでとらえた上で,個別要素法の一種である粒状要素法を応用することとした.研究の第一段階であった本年度は,ブロック集合体を傾斜板の上に載せて傾斜板を徐々に傾けブロックを崩壊させる実験とシミュレーションを行った.現地調査データの多変量解析で落石発生に影響する重要な因子の1つに挙げられた「斜面と割れ目の交角」に着目し,流れ目状の割れ目と差し目状の割れ目をモデル化した実験を行ったところ,流れ目状の割れ目モデルの方が差し目状の割れ目モデルよりも崩れ易いという,多変量解析結果と一致した結果が得られ,モデル化した落石斜面の適用性を確認できた.材料定数等を実験と対応させたシミュレーション解析結果は実験結果とよく一致し,解析方法の妥当性を確認することができた.また,解析結果により,ブロックの崩壊がブロック間に存在する接触点の消失の中で発生するのを明確に把握し,力学的考察を加えることもできたことは,シミュレーション解析の有用性を示唆している.今回の解析は基礎的なものであったが,解析に関する適用性,妥当性と有用性をとらえられたことは,今後の研究の発展に寄与するところが大きいと考えている.山岳道路などの急勾配岩盤斜面に発生する落石災害を限られた予算の中で最少限に食い止めるためには,斜面ごとの落石発生の危険度を評価して,危険度の高い斜面を優先してこれに適当な落石防護工を施す必要がある.本研究は,現場の事例調査からある程度明らかになっている剥落型落石斜面の危険度に影響する種々の因子を取り込んだシミュレーション解析を行い,その結果から種々の影響因子の落石発生機構との関連性を検討する中で,力学的な考察に基づく落石危険度評価を行うための基礎資料を得ることを目的として始められた.シミュレーションには,岩盤斜面を岩塊ブロック集合体のモデルでとらえた上で,個別要素法の一種である粒状要素法を応用することとした.研究の第一段階であった本年度は,ブロック集合体を傾斜板の上に載せて傾斜板を徐々に傾けブロックを崩壊させる実験とシミュレーションを行った.現地調査データの多変量解析で落石発生に影響する重要な因子の1つに挙げられた「斜面と割れ目の交角」に着目し,流れ目状の割れ目と差し目状の割れ目をモデル化した実験を行ったところ,流れ目状の割れ目モデルの方が差し目状の割れ目モデルよりも崩れ易いという,多変量解析結果と一致した結果が得られ,モデル化した落石斜面の適用性を確認できた.材料定数等を実験と対応させたシミュレーション解析結果は実験結果とよく一致し,解析方法の妥当性を確認することができた.また,解析結果により,ブロックの崩壊がブロック間に存在する接触点の消失の中で発生するのを明確に把握し,力学的考察を加えることもできたことは,シミュレーション解析の有用性を示唆している.今回の解析は基礎的なものであったが,解析に関する適用性,妥当性と有用性をとらえられたことは,今後の研究の発展に寄与するところが大きいと考えている.
メタボローム解析による唾液を用いた認知機能障害の新規診断・評価法の開発

本研究は,認知症患者における認知機能障害の病態と唾液成分変化との関連性を科学的に明らかにし,メタボローム解析による唾液を用いた認知機能障害の新規診断・評価法の開発を目標として行った.動物実験とヒトを対象とした実験を行い,認知機能障害による唾液成分の変化をメタボローム解析で明らかにした.これにより,唾液成分と認知機能を関連付ける物質が特定でき,唾液簡易キットの検討が可能となった.本研究は、認知症患者における認知機能障害の病態と唾液成分変化との関連性を科学的に明らかにし、認知機能障害の病態評価を唾液検査に応用しようとする試みである。応用が可能となれば、認知症の早期診断・予後管理も期待でき、社会問題である認知症の患者数の改善や家族の負担減少にも貢献できることから、医療費の抑制につながる極めて重要な意義をもたらす研究となる。この唾液を用いた認知機能障害の評価をヒトにおいて応用のために、まずはマウスを用いた検討から実施した。平成27年度においては、認知症モデルマウスにおける唾液中の認知機能障害マーカーを探索し、唾液成分への影響をメタボローム解析で検討する計画であった。現在までに、アルツハイマー型モデルマウスと脳血管性モデルマウスを作製し、それぞれの空間記憶力の障害の程度を高架式十字迷路を用いて評価した。アルツハイマー型モデルマウスは、アミロイドβ(20pmol/5μl PBS)を脳室内投与し作製した。脳血管性モデルマウスでは、麻酔下で両側総頸動脈を20分間閉塞しその後再疎通させることで、一過性脳虚血を起こしモデルを作製した。行動解析の結果、脳血管性モデルマウスにおいて空間記憶力の低下が認められ、さらには認知症治療薬tacrineの投与により障害が改善した。この結果から、このマウスにおける唾液中の代謝産物に関してメタボローム解析を行った。その結果、脳虚血により複数の唾液中物質が変動しているを認められ、その中にはtacrineにより改善するものも同定された。今後はその結果をさらに詳細に解析し、学会発表等を行う予定である。アルツハイマー型モデルマウスと脳血管性モデルマウスを作製し、脳血管性モデルマウスにおいて空間記憶力の低下が認められ、さらには認知症治療薬の投与により障害が改善した。この結果から、このマウスにおける唾液中の代謝産物に関してメタボローム解析を行ったところ、脳虚血により複数の唾液中物質が変動しているを認められ、その中には認知症治療薬により改善するものも同定された。これらの結果から、平成27年度中の計画は概ね予定通り進行している。本研究は,今後更なる患者数の増加が見込まれている認知症に着目し,患者個人への支援および予防対策のために,認知症の早期診断や病態のモニタリングが必要であることから,認知症患者における認知機能障害の病態と唾液成分変化との関連性を科学的に明らかにし,メタボローム解析による唾液を用いた認知機能障害の新規診断・評価法の開発を目標とするものである.前年度までにマウスにおける検討で得られた知見より,平成28年度においては,認知症患者における唾液成分に検討を行った.介護施設2施設での唾液採取を完了し,現在メタボローム解析を行い,複数の代謝産物の変動が確認できており,その中で認知症の病態スコアと関連性のあつものについて検討を行っているところである.また,前年度において再検討が必要であったアルツハイマー型認知症モデルマウスの検討も同時に実施している.既に得られている脳血管性モデルマウスの結果は,第58回歯科基礎医学会学術大会および第51回神奈川歯科大学総会において報告し,現在論文執筆中である.介護施設2施設における唾液採取は既に完了しており,現在メタボローム解析を行い,複数の代謝産物において変動がみられている.その中で現在,認知症の病態スコアとの関連性について検討を行っているところである.これらの結果から,平成28年度中の計画は概ね予定通り進行している.本研究は,認知症患者における認知機能障害の病態と唾液成分変化との関連性を科学的に明らかにし,認知機能障害の病態評価を唾液検査に応用しようとする試みである.これは認知症の早期診断・予後管理にも応用できる可能性がある.また,唾液検査は簡便であることから,患者家族にも利用可能であり,社会問題である患者数の改善や家族の負担減少にも貢献できることが考えられる.これらのことから,認知機能障害の新規の病態評価法の開発を目標として実験を行った.まず初年度は,認知症モデルマウスを用いて,認知機能障害による唾液成分の変化をメタボローム解析で検討し,認知機能障害のマーカーとなる物質を同定した.認知症の発症率ではアルツハイマー型と脳血管性のものが8割近くを占めている.そこでこれまで報告のあるそれぞれのタイプの認知症モデルマウスを用いて,唾液成分において健常マウスと発現量に差があるものを検索し,認知機能障害と関連する唾液中物質をメタボローム解析により同定した.そして,次年度は動物実験で同定された物質のうち,ヒト唾液中で検出可能なものを決定するため,認知症患者の唾液サンプルを用いて,認知機能障害の病態と特異性の高い物質を検索し、複数の代謝産物を同定した.これらの結果より,最終年度は唾液成分と認知機能を関連付ける物質が特定でき,唾液簡易キットの検討が可能となった.これらの結果は複数学会での発表のほか,現在論文執筆中である.本研究は,認知症患者における認知機能障害の病態と唾液成分変化との関連性を科学的に明らかにし,メタボローム解析による唾液を用いた認知機能障害の新規診断・評価法の開発を目標として行った.動物実験とヒトを対象とした実験を行い,認知機能障害による唾液成分の変化をメタボローム解析で明らかにした.

これにより,唾液成分と認知機能を関連付ける物質が特定でき,唾液簡易キットの検討が可能となった.動物実験で同定された物質のうち、ヒト唾液中で検出可能なものを決定し、認知症患者における病態と認知機能障害の評価に有用である物質の関連を解明する予定である。マウス及びヒトの唾液中で認知機能障害により変動が確認できた物質から,病態スコアと関連があるものを検討し,検出キットの作製へ繋げる予定である.口腔科学認知症モデルマウスの作製にかかる費用が当初の予定よりも少なく済んだため。唾液採取関連器具にかかる費用が当初の予定よりも少なく済んだため.ヒトにおける唾液採取関連器具の購入等に充てる。唾液検査キットに必要な消耗品に充てる.
天体分布のクラスタリングと非線形・確率的バイアスの理論・観測的研究

本年度は、前年度に引き続き、理論モデルの妥当性を検証するため、数値シミュレーションを用いた定量的比較を行ってきた。主な成果としては、(1).楕円体モデルに基づく暗黒物質分布に対する質量密度分布関数の定量的検証(2).長時間進化における自己重力天体の準平衡状態の動力学的記述が挙げられる。この中で(1)の項目では、暗黒物質分布の一点分布関数と呼ばれる統計量に対し、楕円体モデルを用いて、非摂動的な理論予言を与えるモデルを構築、N体シミュレーションとの比較を行った。前年度の研究成果を下に、さらに観測的効果である、スムージングの系統的な影響を理論計算で取り入れ比較を行ったところ、冷たい暗黒物質モデルのような初期条件では、非線形性がかなり強い領域でも、シミュレーション結果とよい一致を示すことが明らかになった(11.研究発表の雑誌論文[1])。一方、(2)では、自己重力天体の長時間進化に現れる準平衡状態の動力学的記述について、N体シミュレーション、自己重力系のFokker-Planckモデルを用いて、比較検討を行った(11.研究発表の雑誌論文[2][3])。その結果、2体緩和のタイムスケールでじわじわ変化する領域では、N体・Fokker-Planckモデルとも、恒星ポリトロープ分布と呼ばれる平衡形状の系列で統一的に記述でき、両者の方法で得られた結果はよく一致することがわかった。Fokker-Planckモデルは、解析的に取り扱いやすい動力学的モデルであり、準平衡状態のタイムスケールや、非平衡進化のトラック、などといった性質を解析的に理解する上で有用であると考えられる。その意味で、(2)で得られた成果は、今後、解析的な理解を推し進める上で重要といえる。その他、本年度では、将来の重力波検出器で検出されるであろう宇宙背景重力波の起源とその同定について、本研究課題を通して得られた成果を下に、予備的研究を行った(11.研究発表の雑誌論文[4][5])。本年度は、研究計画でも挙げた自己重力天体のクラスタリング統計とその重力進化について、理論・観測双方の観点から考察を行ってきた。おもな研究成果は、次の通りである:(1).暗黒物質のクラスタリング統計を説明する解析的モデルの構築(2).重力レンズ効果を用いた自己重力天体の内部構造、およびクラスタリング統計に現れる対数正規性の検証(3).ジーナス統計に現れる非線形確率的バイアスの数値的研究、およびSDSS EDRデータの銀河分布を用いたジーナス統計の定量解析(4).非加法的熱統計に基づく、熱平衡分布から外れた自己重力天体の重力熱的安定性の解析この中で(1)の項目では、これまでN対シミュレーションなどで経験的に知られていた暗黒物質分布(ダークマター分布)の対数正規性(ダークマター分布は、ガウス的初期条件の場合、重力進化により、初期スペクトルに依らず、ほぼ対数正規分布になる)が、こうしたモデルから自然に説明できることを明らかにした。ダークマター分布の対数正規性は、弱い重力レンズ効果を通して観測されるクラスタリング統計にも現れるため、観測的にも重要な成果である。また、いくつかの観測事実を解析的モデルと組み合わせると、銀河分布の性質も対数正規分布に従うことも説明でき、銀河分布の非線形・確率的バイアスの影響を探る上で基礎になる性質と考えている。一方、(4)では、長時間進化で見た自己重力天体の非平衡的性質を探るための新しい試みを行った。非平衡物理としてみても興味深い研究成果であり、今後は、N体シミュレーションを通した研究から天文学的重要性を明らかにし、非線形・確率的バイアスに対する影響を考察していくことが課題である。本年度は、主として、解析的アプローチによって得られた前年度のいくつかの研究成果に対し、より定量的な観点から結果の妥当性を調べるため、N体シミュレーションを用いた数値的研究を進めてきた。おもな研究成果は、次の通りである(1).暗黒物質分布に対する質量密度分布関数の理論モデル構築とその定量的検証(2).熱平衡から離れた自己重力天体の熱・統計力学的な特徴づけとその定量的比較この中で(1)の項目では、暗黒物質分布の一点分布関数と呼ばれる統計量に着目し、精度よい理論予言を与えるため、楕円体モデルを用いた非摂動的な理論モデルを構築し、N体シミュレーションとの比較を行った。シミュレーションボックスの有限性による数値的影響を考慮して解析した結果、非線形性が強い領域でも、理論モデルは精度よくシミュレーションと一致することを見出した(11.研究発表の雑誌論文[2])。今回、構築した理論モデルは、これまで経験的に知られていた暗黒物質分布の対数正規的性質をよく再現するものであり、銀河分布の非線形・確率的バイアスの影響を探る上で重要な成果である。一方、(2)では、自己重力天体の長時間進化に現れる特徴的性質を抽出するため、N体シミュレーションを行い、熱・統計力学的観点から非平衡緩和の様子を調べた(11.研究発表の雑誌論文[3][4][7])。さまざまな初期条件の下で系統的な解析を行った結果、2体緩和のタイムスケールでじわじわ変化する様子を、恒星ポリトロープ分布と呼ばれる平衡形状の系列で統一的に記述であることが明らかになった。恒星ポリトロープ分布は、エントロピーを非加法的に拡張した熱・統計力学のフレームワークにおいて、準平衡状態としての位置づけされる分布である。このことは、自己重力天体の非平衡進化が、熱・統計力学的の多少の拡張のもとで特徴づけが可能であることを示唆しており、観測的から自己重力天体の性質を探る上でも重要な成果と考えられる。

本年度は、前年度に引き続き、理論モデルの妥当性を検証するため、数値シミュレーションを用いた定量的比較を行ってきた。主な成果としては、(1).楕円体モデルに基づく暗黒物質分布に対する質量密度分布関数の定量的検証(2).長時間進化における自己重力天体の準平衡状態の動力学的記述が挙げられる。この中で(1)の項目では、暗黒物質分布の一点分布関数と呼ばれる統計量に対し、楕円体モデルを用いて、非摂動的な理論予言を与えるモデルを構築、N体シミュレーションとの比較を行った。前年度の研究成果を下に、さらに観測的効果である、スムージングの系統的な影響を理論計算で取り入れ比較を行ったところ、冷たい暗黒物質モデルのような初期条件では、非線形性がかなり強い領域でも、シミュレーション結果とよい一致を示すことが明らかになった(11.研究発表の雑誌論文[1])。一方、(2)では、自己重力天体の長時間進化に現れる準平衡状態の動力学的記述について、N体シミュレーション、自己重力系のFokker-Planckモデルを用いて、比較検討を行った(11.研究発表の雑誌論文[2][3])。その結果、2体緩和のタイムスケールでじわじわ変化する領域では、N体・Fokker-Planckモデルとも、恒星ポリトロープ分布と呼ばれる平衡形状の系列で統一的に記述でき、両者の方法で得られた結果はよく一致することがわかった。Fokker-Planckモデルは、解析的に取り扱いやすい動力学的モデルであり、準平衡状態のタイムスケールや、非平衡進化のトラック、などといった性質を解析的に理解する上で有用であると考えられる。その意味で、(2)で得られた成果は、今後、解析的な理解を推し進める上で重要といえる。その他、本年度では、将来の重力波検出器で検出されるであろう宇宙背景重力波の起源とその同定について、本研究課題を通して得られた成果を下に、予備的研究を行った(11.研究発表の雑誌論文[4][5])。
分子熱浴に接した多原子分子系のクラマース-フォッカー-プランク方程式の新展開

凝集反応系のダイナミクスをどのように理解すればよいか。我々は振動励起したHF分子から周囲の水溶媒系へのエネルギー緩和を通して、そのダイナミクスの特徴を理解しようと試みた。凝集系のダイナミクスは確率的に理解されるべき対象であるため、物理量を確率密度分布の観点で評価する必要がある。これを実現するために、超多並行分子動力学計算システムを開発した。このシステムを用いて、エネルギー緩和系の調査をしたところ、HF分子に伸縮振動モードに与えたエネルギーの多くが水分子の内部振動モードを利用して伝搬することが分かった。伝搬モードはHF分子の励起方法により異なり、分子間共鳴がエネルギー移動を支配しているという結論に到達した。凝集反応系をモデル化したKramers-Fokker-Planck方程式との対応を調査するためには、扱われる変数がどのような空間座標系に対応するのかを考察する必要があった。凝集系では分子は熱的に揺らいでいるため、座標系は観測したい時間スケールに応じて定義を改変する必要があると考えた。実際、分子動力学計算により時間スケールの違いを評価したところ、分子運動の時間スケールに応じてダイナミクスの特徴が変化することが分かった。凝集系で揺らいでいる溶質分子のダイナミクスについて、溶質分子の内部自由度に着目することにより、分子構造に対応する分布のダイナミクスとしてKramers-Fokker-Planck(KFP)方程式を導入することができる。最も単純なシステムは内部自由度が1である二原子分子であるが、対応する一次元KFP方程式では溶質分子に応答する周囲の溶媒の影響について考慮されていない。我々はその影響を数値的に評価するために、フッ化水素(HF)分子を含む水溶液系について、独立した100万本の分子動力学計算から、HF分子の振動エネルギー緩和に対する溶媒構造の揺らぎについて調査した。位相空間上の100万点は3つの自由度をもつ分布を計算することを保障する。エネルギー緩和初期の0.1psについて解析した。HF分子周囲の溶媒分子の運動エネルギーを三次元空間分布として計算したところ、HF分子の振動エネルギーが第一溶媒和層の水分子に、振動を伴いながら伝播していることが分かった。このエネルギーを水分子の並進・回転・内部振動の成分に分離して評価したところ、平衡状態では成立しているエネルギー等分配則が破れ、特に内部振動についてのエネルギー伝搬が優位に現れていることが分かった。我々はこれまでの研究で、KFP方程式を拡張する一つの方法として溶媒の熱力学情報を活用する方法を提案してきた。この方法では溶質周囲の温度勾配が引き起こす熱的な力が導入され、また、この揺らぎはメモリーカーネルにも関係している。本研究は、水分子の内部自由度に対応するエネルギー揺らぎが溶質分子のダイナミクスに与える影響について示した。凝集系の非平衡状態を統計力学的視点で解析するためのプログラムを作成した。既存の分子動力学計算プログラムAMBERの中で多数の初期状態に対する分子動力学計算を行い、同時に統計処理も行うようプログラムを改良することで、現実的な計算時間で多数の統計量を計算することが可能になった。このプログラムを用いて、HF分子を含む水溶液に関するエネルギー緩和過程について調査した。HF分子をそれぞれ並進励起・回転励起・振動励起させたときの、溶媒水分子の並進・回転・振動に対応する運動エネルギーを時空間分布を10fs、0.2Åの解像度で計算した。この結果、HF分子から溶媒へのエネルギー伝搬の過程で、HF分子の振動モードと水分子の振動モードとの間に結合があることが分かった。各振動モードに対するエネルギー伝搬の仕方はそれぞれ異なり、特に分子内振動モードに関しては励起HF分子に対する水和構造の強固さに関係して、HF分子近傍の水分子群の運動エネルギーが上昇した。一方、回転モードや並進モードは熱伝搬が分子内振動モードと比較して速く、このことはいくつかの文献の報告通りである。しかしながら、振動緩和過程においては、分子内振動モードを利用したエネルギー伝搬経路は無視できるものではなく、また溶媒和構造に伝搬の仕方が影響を受けることから、疎視化手法としてこの効果を露わに取り入れる必要があることが分かった。また、年度途中に第3回分子科学討論会名古屋2009において、中間報告を行った。ブラウン粒子のダイナミクスに対応するフォッカー-プランク方程式は、ブラウン粒子に内部自由度のある系に拡張することができる。

しかし、ブラウン粒子と溶媒分子の大きさが同程度である凝集系では互いの運動のスケールを分離することができない。このため分子動力学計算の結果をフォッカー-プランク方程式で扱う座標系への射影する方法として、揺らぎの中で座標系を決定する方法を提案した。HF分子は線形分子であるため、分子の掃いてつくる分布は瞬間分子固定座標系において軸対象になるが、実際には周囲に水分子が揺らいで存在しているために、回転揺らぎが表現できる座標系であるとよい。HF分子の重心の速度相関と分子軸の回転相関を計算したところ、予想されたように長時間の相関が現れる。特徴として、10fsオーダーの時間スケールをもつ減衰が見られるため、0fs、20fs、100fsの窓を設定した上で、この時間窓内で起こる揺らぎの中で定義される平均的な分子構造をもとに座標系をそれぞれ定めた。得られた結果は設定した窓サイズによって大きく異なる。特に窓サイズ20fsでは、HF分子の重心運動に関しては窓サイズ0fsのダイナミクスに近いダイナミクスを表現しつつ、窓サイズ0fsでは表現できなかった回転運動を表現することができた。フォッカー-プランク方程式の導出過程では、時空間スケールの分離に関連した近似が行われている。したがって、時間スケールの設定に伴う分布ダイナミクスの変化は、近似レベルによりいくつかの粗視化表現が可能であることを予見させる。