hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ミクロチューブセル型燃料電池セルの性能向上と発電ユニット化

さらに、こうした検討結果が得られたミクロチューブセルやコーンセルについてのスタック化についても検討を行ってみた。接続による抵抗増加のため発電性能は十分ではないものの、比較的自由な形状付与が可能なことから、ミクロチューブセルの今後の集積化の基礎になる知見が得られた。本研究では、微細チューブセルを題材としてその電極層に触媒機能を付与するための元素添加などを行なってきており、現在メタンガスなどに加えて液体燃料の利用を考えた評価を計画している。しかし、導入した装置では十分な濃度が得られず今後の改良が必要となっており、全体的な計画が遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの検討で作製することが可能となったミクロチューブ、ミクロコーン型セルを用いて、その発電性能を高めるための触媒添加、内部構造の制御を引き続き進めていく。この場合、ミクロコーン型セルの評価においては、特にガスの導入や集電構造などにも大きな改良が必要と考えられるために検討を行う。さらに、インタコネクタに金属を利用して、こうしたセルの直列化と発電性能の評価を行いたいと考えている。現在までに水素、メタンで行ってきた発電をさらに液体燃料で行うために必要な装置の改善も行う予定である。そして、燃焼ガスの連続モニタリングによって、より詳しく発電状態や炭素析出などについて調査する。
幼若期発症1型糖尿病モデルの血管機能の解明

糖尿病性合併症のひとつに中枢神経障害がある。糖尿病性の中枢神経障害の種類や程度は発症時期により異なり、若くして糖尿病となると障害が重篤になる傾向がある。本研究では、糖尿病の発症時期の違いに基づく脳血管障害メカニズムの解明を目指して、発症時期の異なる2種類の1型糖尿病モデルを作製し、脳血管透過性を評価した。幼若期発症1型糖尿病モデルでは、糖尿病発症直後に海馬や線条体の脳血管の透過性が上昇し、大脳では脳血管の透過性は少ないことがわかった。一方、このような変化は成体期発症1型糖尿病モデルでは認められなかった。今後は、詳細なメカニズムの調査を試みたい。糖尿病における中枢性の合併症として、不安やうつ等の精神障害や認知機能障害がある。ラットにおいて幼若期および成体期に1型糖尿病を発症させると認知機能障害が惹起されることが報告されている。申請者所属研究室において幼若期および思春期発症1型糖尿病ラットを比較したところ、行動試験および電気生理学的手法を用いた検討で幼若期で障害が顕著に見られ、さらに両者の電気生理学的パラメータに差異がみられたため、糖尿病の発症時期により異なる機序で認知機能が低下したと推測される。本研究では、幼若期および成体期発症1型糖尿病モデルにおける脳血管障害を発達時期別に評価することで糖尿病性中枢神経障害の発症メカニズムの解明を目指した。脳血管の透過性の評価は麻酔下ラットに蛍光色素を尾静脈内投与し、血漿含有量に対する脳実質への色素の取り込み率を比較した。また、血管内皮細胞やアストロサイトを免疫蛍光染色により可視化し、コントロール群と糖尿病群で比較観察を行なった。その結果、糖尿病群では、海馬など脳の特定の部位で蛍光色素取り込み率が有意に増加しており血管透過性が亢進していることが分かった。また、血液脳関門の構成成分に形態的な変化が見られるプレリミナリーな結果が得られている。これらの影響は発症時期により異なっている可能性もある。また、末梢の血管および血管障害に関して次の検討を行った。まず、プログルカゴンから切り出されるペプチドGLP-2は糖尿病性認知障害含め精神疾患(うつ、不安等)に対し優れた薬理学的効果を示すが、腸間膜動脈など末梢血管に対しても神経の調節を介し収縮弛緩機能に寄与していることを明らかにした。次に、心肥大や伸展等病態の影響を受けやすい肺静脈に対する評価を行い障害の発生メカニズムの一部を明らかにした。糖尿病により影響を受けている可能性も考えられる。27年度は幼若期発症1型糖尿病モデルラットを作製し、1高血糖による血管の走行や血液脳関門の機能を調べるための実験系の構築、2発達時期・脳部位の障害の違いを調査、3神経細胞を単離し高血糖による影響を調査、を行う予定であった。1の実験系の構築は免疫組織学的評価の一部を除き成功した。2および3は1の方法で評価を行いプレリミナリーな結果が得られているが精度に関しては改良の余地がある。糖尿病では高血糖による血管障害が原因となり、神経障害等の合併症が発症する。糖尿病の中枢性の合併症として不安やうつ等の精神障害や認知機能障害がある。申請前の検討により、ラットでは幼若期および成体期に1型糖尿病を発症させると認知機能障害が惹起されること、さらに糖尿病の発症時期により異なる機序で認知機能が低下している可能性を示唆する結果が得られていた。そこで本研究では脳血管障害に関して幼若期および成体期を比較評価することで糖尿病性中枢神経障害の発症メカニズムの解明を目指した。初年度には幼若期発症1型糖尿病群で海馬や線条体などの特定の領域で脳血管の透過性が上昇し脳実質での色素の移行量が増加することを明らかにした。本年は、血管透過性が上昇したメカニズムの解明を目指し、免疫蛍光染色法などを用いて成体期および幼若期発症モデルの比較を行った。糖尿病発症初期に透過性が上昇したのは幼若期のみであり、血液脳関門の構成要素であるグリア細胞やtight junctionを観察したところ、両者の共染色部位は減少傾向ではあるものの大きな違いは見られにくいことが分かった。さらに、グルコーストランスポーターの発現にも違いは見られなかったことから、経細胞輸送など別の透過経路の存在も考えられる。また、末梢血管に関する検討も行った。プログルカンゴンから産生される腸脳ペプチドglucagon-likepeptide-2(GLP-2)は糖尿病性認知障害や複数の精神疾患に対し優れた薬理作用を示す可能性がある。GLP-2は冠動脈や腸管膜動脈に対し、交感神経の刺激を介して収縮作用および弛緩作用を示すことが明らかになった。来年度は糖尿病による血管障害の詳細なメカニズムの解明と血管障害が神経機能に与える影響を明らかにすることを目的とする。

血管および血液脳関門と神経細胞・グリア細胞の連関を明らかにするために画像解析および分子生物学的評価を行う。また行動試験や電気生理学的手法を用いて血管障害と神経障害の機能的連関に対する評価を行い血管障害が中枢神経障害に及ぼす影響を評価する。循環器薬理・血管毒性実験系構築および評価の過程で用いた試薬を、実験上の都合で安価なものに切り替えたため。また、学会費および旅費は科研費を使用していないため。実質的な研究のための消耗品費に用いる。消耗品費の中心は病態モデルを含めた実験動物代・動物飼育代と、試薬代、一部細胞培養・遺伝子工学用品である。
農業用水路・溜池における地域生態系モデリングと近自然工法の評価

1.石川県の河北潟周辺および手取川扇状地の農業用水路における調査結果から,水路内の水生生物の多様性や分布に大きな影響を与えているのは,流速とそれに関連する要因(水温や堆積量)であることが示唆された.また,別の小水路の調査から,底生動物の種多様性は流速の多様性と相関があることが示唆されている.これらのことから,農業用水路における生物多様性を維持するためには,水路内の流速の多様性を高めることや,淡水魚類の移動の障害となる落差工の改善が重要であることが明らかになった。2.滋賀県水口町東池の栄養塩類の物質収支について検討を行なった結果,流入水中の窒素の7.5%とリンの50%が池に蓄積され,池に蓄積されるリンの70%は植物プランクトンによって固定されていることが明らかになった.3.愛知県の大江排水路では,水路に500m間隔で設置した魚溜り(深さ50cm,長さ20mのプール)の有効性について調査を行った.その結果,魚溜りは非灌漑期には魚類の生息場所として一定の効果はあったが,魚溜り間の移動は小型魚類にとって容易でないこと,灌漑期には魚溜り内の流速も決して小さくないことなどから,魚溜り間の魚巣ブロックの設置や植生の保全などが望まれた.4.岐阜大学構内の鶴ヶ池において,プランクトンと水質について調査を実施した.この調査結果に基づき,セルオートマトン法を用いたプランクトンの動態モデルを構築し,本法によるプランクトンの動態予測の可能性を示唆した.1.石川県の河北潟周辺および手取川扇状地の農業用水路における調査結果から,水路内の水生生物の多様性や分布に大きな影響を与えているのは,流速とそれに関連する要因(水温や堆積量)であることが示唆された.また,別の小水路の調査から,底生動物の種多様性は流速の多様性と相関があることが示唆されている.これらのことから,農業用水路における生物多様性を維持するためには,水路内の流速の多様性を高めることや,淡水魚類の移動の障害となる落差工の改善が重要であることが明らかになった。2.滋賀県水口町東池の栄養塩類の物質収支について検討を行なった結果,流入水中の窒素の7.5%とリンの50%が池に蓄積され,池に蓄積されるリンの70%は植物プランクトンによって固定されていることが明らかになった.3.愛知県の大江排水路では,水路に500m間隔で設置した魚溜り(深さ50cm,長さ20mのプール)の有効性について調査を行った.その結果,魚溜りは非灌漑期には魚類の生息場所として一定の効果はあったが,魚溜り間の移動は小型魚類にとって容易でないこと,灌漑期には魚溜り内の流速も決して小さくないことなどから,魚溜り間の魚巣ブロックの設置や植生の保全などが望まれた.4.岐阜大学構内の鶴ヶ池において,プランクトンと水質について調査を実施した.この調査結果に基づき,セルオートマトン法を用いたプランクトンの動態モデルを構築し,本法によるプランクトンの動態予測の可能性を示唆した.農業用水路・溜池において生態系とその環境条件について調査した.農業用水路は石川県の手取川七ケ用水と河北潟周辺部で,溜池の調査は,滋賀県水口町および大津市で行った.これらの調査結果から新たに得られた知見は以下のとおりである.1.七ケ用水では,水深と流速の多様性と底生生物の多様性には正の相関があった.また,水深,流速および生物の多様性はコンクリート水路,土水路,親水水路の順に大きくなる傾向が明らかになった.2.七ケ用水で得られた底生生物の採集リストを基づいて,生物学的水質判定を行ったところ,ほとんどの調査地点ではβ-中腐水性(少しきたない水)と評価された.それに対して一般水質試験では,特に大きな問題は見受けられなかった.3.水生植物調査の結果から,七ケ用水にはいわゆる「藻場」が中・下流部に存在することが判明した.この「藻場」が,生態系の多様性に影響を与えている可能性があり,今後詳細な調査が必要であると考えれる.4.河北潟の調査では,ニホンメダカの生息場所は,主として常時水域である潟の背水域であることが判った.また,メダカの活動期である68月には,メダカは一時水域である農業用水路上流へ遡上することが判った.5.大津市と水口町の溜池の生態調査の結果,多くの溜池は他の水域から孤立しており,比較的単調な生態系を構築していること,都市部にある溜池は外来魚などの無断放流が見られ,溜池本来の生態系が崩れていることが明らかとなった.6.大津市と水口町の水質,プランクトンおよび周辺環境調査の結果,溜池水質と植物プランクトンの優先種は溜池の形状,集水域と相関性があることが明らかとなった.農業用水路・溜池において生態系とその環境条件について調査した.農業用水路は石川県の手取川七ケ用水で,溜池の調査は滋賀県水口町および大津市で行った.これらの調査結果から新たに得られた知見は以下のとおりである.1.七ヶ用水は年間を通じて支線水路では23°C以下と低水温であること,溶存酸素量は7mg/L以上と高いこと,上流ほど水深と流速は大きく,上流部の流速は2m/sを越えていることが分かった.2.七ケ用

水中流部においては,水深と流速の多様性と底生動物の種の豊富さについて相関関係があり,種の豊富さは流速の多様性により強い相関があることが分かった.3.七ヶ用水の支線水路では,全26種の淡水魚類が確認され,取水口から降下した魚,海域および河川から遡上した魚,周年水路で生活する魚に大別できることが分かった.4.七ヶ用水では,全11種の水生植物が確認され,下流ほど種が豊富であることが分かった.また,流速が1m/Sを越える上流部には,ほとんど水生植物が存在しないことが分かった.5.七ヶ用水では,カゲロウ類などのきれいな水に生息する底生動物が上流部に分布することが分かった.6.大津市と水口町に分布する溜池の生態調査の結果,多くの溜池は他の水域から孤立しており,比較的単調な生態系を構築していること,都市部にある溜池は外来魚などの無断放流が見られ,溜池本来の生態系が崩れていることが明らかとなった.7.大津市と水口町の水質,プランクトンおよび周辺環境調査の結果,溜池水質と植物プランクトンの優先種は溜池の形状,集水域と相関性があることが明らかとなった.1.石川県富樫用水とその下流河川において,魚類調査および文献調査を実施した.その結果,多くの回遊魚が木呂川と富樫用水へ遡上していないこと,純淡水魚は種によって分布範囲が異なることなどが明らかになった.2.石川県宇ノ気川流域において,淡水魚類の冬季の分布を調査した.その結果,河川と農業用水路では生息魚種が類似していること,移入魚の生息密度が高いこと,メダカが下流中流域に分布していることが明らかになった.3.手取川,庄川,常願寺川の3扇状地の農業用水路を対象とした生態系調査の結果を整理し,地形に差異があること,3扇状地とも扇頂部では水生植物が皆無であること,湧水性の生物が共通してみられることなどがわかった.4.愛知県大江排水路において,水理・水質,淡水魚類,プランクトンを対象とした調査を実施し,植生帯やワンド状の停留域,水路底への砂礫敷きなどの環境配慮工法の追加を提言した.5.岐阜大学構内の鷭ヶ池において,プランクトンと水質調査を実施して,セルオートマトン法を用いたプランクトンの動態モデルを構築し,本法によるプランクトンの動態予測の可能性を示唆した.
糖鎖を利用したがん関連抗原の新しい超高感度測定法の開発とそのがん早期診断への応用

肝炎、肝硬変を伴わず、αーフェトプロテイン(AFP)の血清中の濃度が正常値の上限か、それを少し越える程度である場合の肝がんの早期診断を可能にするため、がん性糖鎖AFPを測定するシステムを開発した。血清中のAFPとジニトロフェニル(DNP)化抗AFP抗体を反応させ、形成された複合体を抗DNP抗体不溶化固相の上にトラップし、固相を洗浄した後、複合体を固相から溶出し、Lens culinaris agglutinin(レクチン)不溶化固相とβーDーガラクトシダ-ゼ標識抗AFP Fab'を用いて測定した。その結果、レクチンとの結合の強さに応じて、3.5ー100ng/mlの感度で測定できることがわかった。これは、DNP化抗AFP抗体を使わないで、レクチン不溶化固相と酵素標識抗AFP Fab'あるいは抗AFP抗体不溶化固相と酵素標識レクチンを用いて測定する場合に比べて約30倍の高感度化であった。さらに、レクチン・カラムにより分画した後にAFPとしてサンドイッチ法で測定すると、がん性糖鎖AFPの30pg/mlまで測定できることがわかり、健常者では、このレベル以下であった。肝炎、肝硬変症を伴わない、直径1.8ー5.5cmの肝細胞がんのケ-スで、血清中AFP38ー81ng/mlのうち1ー55ng/mlのがん性糖鎖AFPが検出された。直径1.8cmの肝細胞がん、AFP38ng/mlのケ-スで、がん性糖鎖AFP1ng/ml(検出限界あるいは健常者レベルの少くとも30倍)が検出されたことはAFPを産出するがんのより早期の診断に役立つことを示唆している。また、AFPに限らず、健常者血清中には可及的低濃度で存在する、がん性糖鎖たんぱくの高感度測定が、がんの早期診断に役立つことが予想される。しかし、いくつかの問題点がある。がん性糖鎖AFPは、肝炎、肝硬変でも検出されるだけでなく、肝がんでも検出されないことがあるので、それだけ有用性が限定される。また、レクチンの親和性は概して弱いので、この点の克服が課題である。
公共圏を基盤にしてのサステイナブルな社会の形成-規範的原則と制御可能性の探究

本年度は,年度途中で廃止になったが,それでも,下記の研究実績を上げることができた。【公共圏とメディアの公共性班】法政大学サスティナビリティ研究所内の「環境報道アーカイブス」に蓄積した東日本大震災及び福島原発関連の映像に付されたメタデータの分析を行った。分析から,震災・原発関連番組の論点の変化や報道対象地域の偏りなどを見出した。【エネルギー政策班】『原子力総合年表一福島原発震災に至る道』を2014年7月に公刊した(すいれん舎刊)。また,青森県下北半島における核燃料サイクル事業の動向を把握するため,『東奥日報』を基に詳細年表を作成し,地域社会の長期的な構造変動を追跡可能な情報基盤を整えた。エネルギー戦略シフトに関し,各地の市民団体の調査および支援を実施した。【年表班】英文環境総合年表(A General World Environmental Chronology)を刊行した。英文による包括的な年表は世界初の試みであり,環境問題に関する国際的なデータベース構築の第一歩を記した。また,その年表の成果をもとに, 7月に国際シンポを開催し,各国の研究者との交流を図った。【基礎理論班】2013年12月に開催した国際シンポと講演会を基に,論文集『持続可能な社会に向かってードイツと日本のエネルギー転換(仮題)』(法政大学出版局, 2015年)の編集作業を継続している。並行して,『ドイツ・エネルギー政策の形成過程19802014ー資料集』(新評論, 2015年)の本文編集作業はほぼ終了し,現在は巻頭論文を執筆中である。【食・農と包括的コミュニティ形成班】学内の「食・農」に関する社会的活動拠点でもある「スローワールドカフェ」の活動に関与しながら,個別に研究を進めてきた。研究成果は,社会学部授業科目「社会を変えるための実践論」と「多摩地域形成論」に一定程度反映させてきている。本研究プロジェクトは、2007-2010年度に実施された科研費プロジェクト「公共圏の創成と規範理論の探究」を研究内容の点でも、研究組織の点でも継承する形で、取り組まれている。本プロジェクトの全体的問題関心は、現代社会にとっての喫緊の課題である「サステイナブルな社会」の形成を、公共圏の豊富化を基盤にして、適切な規範的原則の設定により、制御可能性を確立することによって実現する道を探るというものである。五つの班によって、この課題に取り組んでいるが、2011年度における研究の進展と成果は以下のようなものである。1.基礎理論班。2007年度以来取り組んできた公共圏と規範理論をめぐる基礎理論的諸テーマについて、単行本『規範理論の探究と公共圏の豊富化』(舩橋・壽福編、法政大学出版局)を公刊した。2.メディア班。東日本大震災、とりわけ、福島原発事故をめぐるテレビ報道がどのように展開されたのかについての情報を体系的に収集し、危機とエネルギー政策をめぐるメディア公共圏のあり方を検証するためのデータ的基礎を確立した。3.環境年表班。国内外に約100名の協力者のネットワークを形成し、日本語および英語による各国別年表データの体系的収集を行うと共に、中国、韓国、台湾の研究者と意見交換を実施した。また、『原子力総合年表・資料集』のためのデータ収集を行った。4.エネルギー政策班。日本各地の再生可能エネルギー導入の取り組みを、アクションリサーチの方法で調査するとともに、情報提供による支援を行った。5.食と農班。東京都多摩地域をフィールドに、「食と農」をコアにしたコミュニティ形成の実践についての調査を行った。本研究プロジェクトは、「公共圏を基盤にして、サステイナブルな社会をいかにして形成するか」「そのための社会制御能力を適切な規範的原則に立脚していかに高めるか」を問題意識の根幹に置いている。このテーマを基礎理論班、メディア班、環境問題史の国際比較班、エネルギー政策班、食・農とコミュニティ班の五つの班の連携によって、探究している。2013年度における主な研究成果は以下のようになる。「基礎理論班」は、これまでの研究成果のとりまとめとして『公共圏と熟議民主主義ー現代社会の問題解決』(舩橋・壽福編)を公刊した。「メディア班」は、震災問題の映像情報の体系的収集に継続的に取り組んだ。「環境問題史の国際比較班」は、四部構成からなるA World Environmental Chronology(英語版)の編集を進展させ、校正作業、ならびに、第一部に収録する英文論文四点の執筆と編集を進めた。本年表は、合計137点の年表からなり、世界人口の94%をカバーする世界で初めての包括的な環境問題年表になる。「エネルギー政策班」は、『原子力総合年表ー福島原発震災に至る道』の編集を進展させた。本年表は四部構成であり、日本および世界の主要な原発利用諸国の歴史的経過を73点の年表で、総合的に把握するものである。「食・農とコミュニティ班」は各地での調査を通して、情報収集を続けた。当プロジェクトの全体としての取り組みとして、国際シンポジウム「エネルギー政策の転換と公共圏の創造ードイツの転換に学ぶ」を2013年12月8日に法政大学多摩キャンパスで開催し、ドイツからのゲスト二人を交えて活発な意見交換を行なった。

このテーマを、基礎理論班、メディア班、環境問題史の国際比較班、エネルギー政策班、食・農とコミュニティ班の五つの班の連携によって探究している。2012年度においては、各班のこれまでの研究活動の成果として、いくつかの単行本を公刊することができた。基礎理論班では、『ケアのリアリティ』(三井・鈴木編)、環境問題関係では『環境をめぐる公共圏のダイナミズム』(池田・堀川・長谷部編)を、メディア論関係では『メディア環境の物語と公共圏』(金井・土橋・津田編)、エネルギー政策関連では『「むつ小川原開発と核燃料サイクル施設問題」研究資料集』(舩橋・金山・茅野編)が、その成果である。さらに、引き続き、新しい展開をはかるべく、「メディア班」では、震災問題についての映像報道に焦点をあてつつ、環境アーカイブズの充実に努力した。「環境問題史の国際比較班」では、英文のA World Environmental Chronology(WEC)に注力し、20カ国からの海外協力者も得て、2012年度末で、110カ国の英文国別環境年表を作成することができた。「エネルギー政策班」では、一方で原子力政策の問題点を解明するための基礎資料として「原子力総合年表」の公刊準備を大幅に進捗させた。他方で、再生可能エネルギーの導入による地域振興を課題として、「統合事業化モデル」の形成に取り組んだ。また、とりわけ被災地の再建支援の実践として、南相馬市における住民団体による再生可能エネルギー事業の取り組みに対して情報提供を通して支援した。「食・農とコミュニテイ班」は各地での調査を通して、情報収集を続けた。本年度は,年度途中で廃止になったが,それでも,下記の研究実績を上げることができた。【公共圏とメディアの公共性班】法政大学サスティナビリティ研究所内の「環境報道アーカイブス」に蓄積した東日本大震災及び福島原発関連の映像に付されたメタデータの分析を行った。分析から,震災・原発関連番組の論点の変化や報道対象地域の偏りなどを見出した。【エネルギー政策班】『原子力総合年表一福島原発震災に至る道』を2014年7月に公刊した(すいれん舎刊)。また,青森県下北半島における核燃料サイクル事業の動向を把握するため,『東奥日報』を基に詳細年表を作成し,地域社会の長期的な構造変動を追跡可能な情報基盤を整えた。エネルギー戦略シフトに関し,各地の市民団体の調査および支援を実施した。【年表班】英文環境総合年表(A General World Environmental Chronology)を刊行した。英文による包括的な年表は世界初の試みであり,環境問題に関する国際的なデータベース構築の第一歩を記した。また,その年表の成果をもとに, 7月に国際シンポを開催し,各国の研究者との交流を図った。【基礎理論班】2013年12月に開催した国際シンポと講演会を基に,論文集『持続可能な社会に向かってードイツと日本のエネルギー転換(仮題)』(法政大学出版局, 2015年)の編集作業を継続している。並行して,『ドイツ・エネルギー政策の形成過程19802014ー資料集』(新評論, 2015年)の本文編集作業はほぼ終了し,現在は巻頭論文を執筆中である。
芳香環二原子酸素添加酵素における電子伝達コンポーネント選択性の分子基盤の解明

カルバゾール二水酸化酵素の還元型フェレドキシン単体と、酸化型フェレドキシン:還元型酸化酵素複合体の結晶構造を解明した。それらの比較から、酸化酵素のR118,R210とフェレドキシンのE43,E55の各々の問の塩橋・水素結合の酸化酵素の還元に伴う切断が検出された。アラニン置換体を用いた解析の結果、二つのアミノ酸は協調して機能すること、疎水相互作用を駆動力とする結合が周囲の塩橋・水素結合により安定化されていることが示された。本研究は、芳香環二原子酸素添加酵素(RO)の活性発現にきわめて重要な、酸化酵素(Oxy)とその電子供与体(フェレドキシン,Fd)間の電子伝達様式の徹底的な解明を目指すものである。このプロセスは、還元型Fdと酸化型Oxyの結合・電子伝達(Oxyの還元)・酸化型Fdと還元型Oxyの乖離からなるが、これは酸化還元状態に拠った結合しやすさに依存した現象と考えられる。そこで、本研究は、酸化還元状態特異的なタンパク質構造変化と結合定数(結合力)変化を検出し、このプロセスを合理的に説明することを目的としている。ROとしてカルバゾール分解系のcarbazole 1.9a-dioxygenaseを用い、大腸菌にてOxy,Fdを発現させた。各タンパク質問の結合定数の測定や結晶化は、各タンパク質の酸化還元状態を維持するため、自動酸化されない嫌気条件下で行う必要がある。CARDOのOxy,Fd溶液は嫌気条件でアグリゲーションを起こしたため、バッファー条件を検討して、タンパク質溶液が安定な条件を決定した。さらに、予備的にITCによる測定条件の検討を行った。一方、単体での結晶化では、還元状態のOxyの結晶化に成功したものの、クライオ条件の検討が不十分なため反射データの取得に至らなかった。還元状態のFdでは結晶化には成功していないため、酸化状態のFd結晶の還元処理を試みたところ、ころ、結晶が溶解してしまい構造解析可能な結晶を得る化状態のFdの複合体結晶の生成に成功し、現在までに分解のデータにはmosicityが高いという問題点があるため、結晶化条件の改良・再検討を現在行っている。本年度は、嫌気条件下でFdとOxyが安定なバッファー条件、濃縮条件を確立すると共に、還元型Oxy溶液と酸化型Fd溶液を混合して結晶化に供することで両者の共結晶を得ることにも成功した。顕微分光解析の結果、還元型Oxyと酸化型Fdが結合している結晶であることも確認した。この結晶をX線回折データの取得を試みたところ、分解能2.2Åで構造データを取得することに成功した。また、基質であるカルバゾールをソーキングすることで、カルバゾールとの複合体構造も分解能3.3Åで取得することができた。得られた構造はFdからOxyへの電子伝達直後の構造と考えられるが、以前に得られていた電子伝達前の構造と類似と考えられる構造との比較から、電子伝達前にFdの二つのグルタミン酸残基と各々水素結合しているOxyの二つのアルギニン残基が電子伝達によってフリップを起こし、結合が不安定化している可能性が示唆された。また、カルバゾールの結合構造より、実際の反応サイクルの過程ではFdの乖離後に基質が結合する可能性も示された。一方、予備的なITCの解析から、嫌気条件下でのITCによる活性測定の目処が付いた。本年度は、反応サイクル中で起こりうる構造の中で構造解析が成功していなかった還元型のOxyと還元型Fdのうち、還元型Fdの構造解明に分解能1.7Aで成功した。平成21年度に明らかにした還元型Oxy:酸化型Fdの複合体構造からOxy側の二つのアルギニン(Arg118,Arg210)とFd側の二つのグルタミン酸(Glu43,Glu55)それぞれの間の塩橋・水素結合が結合・乖離に重要である事が明らかになっていたが、還元型Fdの構造が取得できたことによって、還元型・酸化型のいずれのFdの場合でもGlu43,Glu55は大きな構造変化は起こらないことが示された。この結果は、酸化還元状態の変化によって結合乖離が引き起こされる際には、Oxy側の構造要因が大きい可能性を示唆するものである。

これは、平成21年度の複合体構造を基にした考察と合致する結果であった。そこで、Oxyの二つのアルギニン残基に対してアラニン置換を導入し、再構成系での基質酸化活性、吸光度解析による電子伝達活性に対するアミノ酸置換の効果を評価したところ、Alg210、Alg118、二重置換体の順で活性が低下し、単一のアミノ酸の寄与としてはAlg118の方が大きいこと、二つのアミノ酸は強調して機能することが証明された。また、ITCによる結合活性の評価の結果、二重置換体とAlg118置換体では発生する熱量が大きく減少して結合自体が起きにくくなっていることが示され、Alg210置換体でも結合定数は変化しないものの複合体形成時の結合比が5割程度に減少していた。これらの結果は、両コンポーネントの結合自体は疎水相互作用を駆動力で起こるが、周囲の塩橋・水素結合が複合体を安定化することで、効率的な電子伝達を実現していることを示している。
プラズマ－磁性流体ハイブリッド方式のディーゼルナノ微粒子浄化システムの新機能解明

非熱プラズマおよび磁性流体を用いたディーゼル微粒子フィルター(DPF)によるディーゼルナノ微粒子の浄化システムを提案し、その新機能を解明する。最終目標として100nmのディーゼル微粒子浄化を目指す。システムの原理の確立、システムの構築、実験、性能評価という一連の研究を行い、ディーゼル微粒子(PM)浄化のためのPMの磁性流体への吸着機能とプラズマ形成オゾンによる磁性流体(液体)中のPM捕集と酸化機能,磁性流体の触媒機能の解明が研究目的である。今年度の成果は以下の通りである。ナノ微粒子の高効率捕集の機能解明:パルスコロナ放電プラズマ方式によるナノ微粒子の高効率捕集の機能を解明する上で重要な放電特性を調べた。放電損失の少ないリアクタ電極を開発し、放電電力と捕集率の関係を明らかにした。基本特性を調べるために、乾式処理のプラズマ放電なしとありの場合と湿式処理のプラズマ放電なしとありの場合の実験条件を設定した。これら実験条件のもと、PSし標準粒子(粒子径0.029, 0.048, 0.100, 0.202, 0.309μm)に対する捕集効率を調べた。その他の条件は総ガス流量4 L/min、エアロゾル発生器への圧力200kPaで、乾式(水膜なし)処理の場合は、放電電圧30kVおよび35kV、温式(水膜あり)処理の場合は、放電電圧28kV、水流量0.20L/minとした。集塵効率はリアクタ上流の粒子濃度に対する捕集された粒子濃度の割合をした。乾式処理のプラズマ放電ありの場合、放電電圧30kV、0.6Wで集塵効率は全粒径に対して集塵効率は67.4%以上であり、最大90.0%であった。また、放電電圧35kV、電力10.7Wで集塵効率は全粒径に対して84.7%以上であり、最大98.9%であった。湿式処理のプラズマ放電ありの場合、全粒径に対して98.5%以上の高い集塵効率を達成した。わずかではあるが乾式の場合と同様に0.048μm、0.100μmの方が0.309μmより集塵効率が高く、0.309μmは荷電されにくい粒子径であることが分かった。一般的に電気集塵では0.1μmサイズの粒子では静電気力が小さくなりため捕集は困難とされているが、本装置の湿式処理で径0.1μmの粒子に対して99.9%の捕集に成功し、捕集性能の高さを実証した。当初目標の100nmサイズのナノ粒子捕集除去に対して、径29nmのナノ粒子を99.9%以上捕集することができ、ナノ微粒子の高効率捕集の機能解明したことは期待を遥かに上回る成果であった。さらに、一般的に荷電の問題で電気集塵が困難とされる0.1μmサイズの粒子で高い捕集性能を示したこれらの成果は本研究の中核をなすものであり、計画以上の進展と評価できる。しかし、磁性流体の触媒機能解明のための試験方法・条件の検討が当初予定に比べて進んでいないため、上記の評価とする。これまではパルスコロナ放電プラズマ方式によるナノ微粒子の高効率捕集の機能解明の目的のもと模擬標準ナノ微粒子を用いて実験を行い評価してきたが、今後は実用化への展開を目的として実際の排ガスを模擬して粒子径分布のある微粒子を含むガスを対象に捕集効率を調査する。微分型静電分級器(DMA)による微粒子分析を導入して実験を行う。最適な放電条件を求め、省エネルギー・高効率ナノ微粒子捕集を達成する。実験の結果をもとに最終的な磁性流体DPFの構造および再生方法を決定し、装置を作成する。磁性流体を用いたナノ微粒子捕集の実験および解析へと展開する。1.PMとオゾンの酸化現象の解明:オゾン発生装置およびガス計測機器を選定した。既存のDPFによりディーゼル排ガスに含まれるPMを捕集し、オゾンにより捕集したすべてのPMを酸化燃焼するDPF完全再生実験を実施した。実験により、これまで明らかではなかった排ガス中のすべてのPMがオゾンにより酸化することが可能であることを実証した。また、実験結果と反応式の考察より、PM濃度とオゾン濃度からDPFを再生する理論式を求めた。磁性流体DPF構築のためのPMとオゾンの酸化反応の重要なデータならびに理論を得た。2.ナノ微粒子の高効率捕集方法の検討:ナノPMの効率的な捕集方法を検討した。検討の結果、放電により粒子を帯電し捕集するパルスコロナ放電プラズマ方式を採用し、ナノ粒子捕集用のプラズマリアクタを作成した。プラズマリアクタにおけるナノ微粒子の水液膜への付着捕集に関する実験を実施した。5種類のナノサイズの標準粒子(粒子径29,48,100,202,309nm)を処理の対象として、各粒子径で水液膜がない場合(乾式)とある場合(湿式)で捕集実験を行った。

その結果、乾式で67.2%以上、湿式では98.5%以上の粒子捕集率を達成した。この成果により磁性流体DPFの設計に展開するための方向性を得た。非熱プラズマおよび磁性流体を用いたディーゼル微粒子フィルター(DPF)によるディーゼルナノ微粒子の浄化システムを提案し、その新機能を解明する。最終目標として100nmのディーゼル微粒子浄化を目指す。システムの原理の確立、システムの構築、実験、性能評価という一連の研究を行い、ディーゼル微粒子(PM)浄化のためのPMの磁性流体への吸着機能とプラズマ形成オゾンによる磁性流体(液体)中のPM捕集と酸化機能,磁性流体の触媒機能の解明が研究目的である。今年度の成果は以下の通りである。ナノ微粒子の高効率捕集の機能解明:パルスコロナ放電プラズマ方式によるナノ微粒子の高効率捕集の機能を解明する上で重要な放電特性を調べた。放電損失の少ないリアクタ電極を開発し、放電電力と捕集率の関係を明らかにした。基本特性を調べるために、乾式処理のプラズマ放電なしとありの場合と湿式処理のプラズマ放電なしとありの場合の実験条件を設定した。これら実験条件のもと、PSし標準粒子(粒子径0.029, 0.048, 0.100, 0.202, 0.309μm)に対する捕集効率を調べた。その他の条件は総ガス流量4 L/min、エアロゾル発生器への圧力200kPaで、乾式(水膜なし)処理の場合は、放電電圧30kVおよび35kV、温式(水膜あり)処理の場合は、放電電圧28kV、水流量0.20L/minとした。集塵効率はリアクタ上流の粒子濃度に対する捕集された粒子濃度の割合をした。乾式処理のプラズマ放電ありの場合、放電電圧30kV、0.6Wで集塵効率は全粒径に対して集塵効率は67.4%以上であり、最大90.0%であった。また、放電電圧35kV、電力10.7Wで集塵効率は全粒径に対して84.7%以上であり、最大98.9%であった。湿式処理のプラズマ放電ありの場合、全粒径に対して98.5%以上の高い集塵効率を達成した。わずかではあるが乾式の場合と同様に0.048μm、0.100μmの方が0.309μmより集塵効率が高く、0.309μmは荷電されにくい粒子径であることが分かった。一般的に電気集塵では0.1μmサイズの粒子では静電気力が小さくなりため捕集は困難とされているが、本装置の湿式処理で径0.1μmの粒子に対して99.9%の捕集に成功し、捕集性能の高さを実証した。当初目標の100nmサイズのナノ粒子捕集除去に対して、径29nmのナノ粒子を98%以上捕集することができ、期待を遥かに上回る成果を得た。PMとオゾンの酸化現象の解明は除去効率の向上に必要不可欠なだけでなく、学術的にも価値が高い。これらの成果は本研究の中核をなすものであり、計画以上の進展と評価できる。しかし、磁性流体の触媒機能解明のための試験方法・条件の検討が当初予定に比べて進んでいないため、上記の評価とする。当初目標の100nmサイズのナノ粒子捕集除去に対して、径29nmのナノ粒子を99.9%以上捕集することができ、ナノ微粒子の高効率捕集の機能解明したことは期待を遥かに上回る成果であった。さらに、一般的に荷電の問題で電気集塵が困難とされる0.1μmサイズの粒子で高い捕集性能を示したこれらの成果は本研究の中核をなすものであり、計画以上の進展と評価できる。
好熱菌のシャペロン遺伝子単離と有用タンパク質大量発現改善への応用

好熱菌のシャペロン遺伝子のうち、タンパク質のfolding促進作用を持つgroELとgroESの遺伝子シャペロニンに焦点を絞り、遺伝子の単離を行った。好熱菌として、Bacillus thermoglucosidasius KP1006とBacillusflavocaldarius KP1228を選んだ。設備備品費で購入した遺伝子増幅装置を用い、PCRスクリーニングによる本遺伝子の単離を試みた。用いたプライマーは、シャペロニンの保存領域として注目されるBacillus subtilisとEscherichia coliのGroELのC-末端付近、C-末端上流500-base付近、及びC-末端上流200-base付近に相補するそれぞれ24-、32-、26-baseの長さを使用し、予測されるPCR生産物の長さは、約500-base、1500-baseの2つだった。2つの菌株より染色体DNAを単離し、これを鋳型にPCRを行った結果、B.thermoglucosidasius KP1006株のものから、予測に合致する長さのDNAを確認することができた。そこで本菌の染色体から、制限酵素HindIII消化してライブラリーを作製し、250クローンを無作意に選び、PCRによるスクリーニングを行った。1株だけが2つのPCR産物を作り出す配列を有することが判った。このクローンのプラスミドは、6.4kbのインサートDNAを有していた。引き続き、PCRスクリーニングを指標に、サブクローニングを行った結果、3.1-kbの長さにまで縮めることができた。C-末端より24-baseのプライマーを使用して、塩基配列を調べたところ、200-base程の領域について大腸菌、枯草菌と60%以上の相同性を有することが判った。現在、本遺伝子の全塩基配列の決定、遺伝子産物の同定を行っているところである。また、ペプチジルプロリルシストランスイソメラーゼのスクリーニングを、熱川、峰温泉から単離した研究室保存菌株を用いて行ったところ、98株より4株を選別することができた。これらの菌株についての検討も続行しているところである。
内分泌かく乱物質のPDIへの結合メカニズムとそれらが及ぼす生理作用の解明

ビスフェノールAによるPDIのSNO化の可能性を検討した結果、24時間の曝露によってSNO-PDIの量が増加することが明らかになった。また、ビスフェノールAによるPDIのSNO化はT_3の存在下でのみ促進されることが明らかとなった。さらに、T_3はNOSの発現量を誘導することによってNOの産生量を増加させるが、ビスフェノールAはPDIに直接作用することにより、NOの増加に伴いSNO化を促進することが示唆された。最近我々は、内分泌かく乱化学物質として知られるビスフェノールAの標的タンパク質として、プロテインジスルフィドイソメラーゼ(PDI)を同定した。PDIは1分子あたり2つの活性中心と5つの機能ドメインを持っており、新生タンパク質の正しいフォールディングに必要不可欠な酵素である。これまでに、ビスフェノールAはPDIに結合することによって、T3結合活性を阻害し、また還元型タンパク質のリフォールディング活性を抑制する事を明らかにした。本研究では、PDIの内分泌かく乱化学物質との相互作用及びそれらによって引き起こされる生理作用を明らかにするために、PDIの結晶構造解析を行い、ビスフェノールAなどのリガンド存在下での構造変化を検討し、PDIを介して制御される生理機能についてより明確な知見を得ることを目的としている。本年度は、PDIに対するビスフェノールAの結合部位を同定するため、PDIの各ドメインに対するビスフェノールAの結合性を表面プラズモン共鳴法により検討した。PDIはa, b,b', a', cドメインからなり、aおよびa'ドメインに活性中心が存在するが、ビスフェノールAはaおよびb'ドメインに結合することが明らかになった。さらに、PDIのドメイン欠損変異体のイソメラーゼ活性を測定した結果、a, ab, b'a'c, a'cドメインにおいて活性がみられた。また、ビスフェノールAの阻害性を検討したところ、b'a'cドメインでのみ阻害がみられた。これらの結果から、ビスフェノールAはb'ドメインに結合することによりイソメラーゼ活性を阻害する事が明らかとなった。これらのことから、ビスフェノールAによる阻害が、活性中心を含むドメインに直接結合することによる拮抗的なものではく、PDIの立体構造変化など、リガンド結合とイソメラーゼ活性抑制との間に何らかの相互作用を伴う事が示唆された。本研究では、PDIの内分泌かく乱化学物質との相互作用及びそれらによって引き起こされる生理作用を明らかにするために、ビスフェノールAなどのリガンド存在下での構造変化を検討し、PDIを介して制御される生理機能についてより明確な知見を得ることを目的としている。最近になって、一酸化窒素(NO)がPDIの活性中心のシステイン残基をS-ニトロシル化(SNO化)し、イソメラーゼ活性を著しく変化させ、これが神経変性疾患の発症に連関していることが強く示唆されている。一方で、一部の環境化学物質が、脳神経変性疾患の原因となりうる可能性が示唆されている。そこで本研究では、ラット脳下垂体由来細胞であるGH3細胞を用いて、ビスフェノールAによるPDIのSNO化の可能性を検討した。まず、ビスフェノールAをGH3細胞に24時間曝露したところ、ビスフェノールAによってSNO-PDIの量が増加することが明らかになった。しかしながら、培地中からT_3を除去すると、ビスフヱノールAによるSNO-PDIの増加は見られなかった。すなわち、T_3の存在下でのみ、ビスフェノールAによるPDIのSNO化が促進されることが明らかとなった。そこで、T_3及びビスフェノールAによるNOSの活性化を検討したところ、T_3存在下においてNOの産生量が増加したが、ビスフェノールA曝露によるNO産生量への影響は見られなかった。この事から、T_3はGH3細胞においてNOSの発現量を誘導することによってNOの産生量を増加させるが、ビスフェノールAはPDIに直接作用することにより、NOの増加に伴いS-ニトロシル化を促進することが示唆された。一方、幾つかのビスフェノールA誘導体を用いた検討から、PDIのS-ニトロシル化には、少なくとも2つのフェノール基が必要であることが明らかとなった。
機構透明性の概念に基づく補装機械の制御手法に関する研究

1.1自由度補装機械に見立てたリニアモータを用い,提案した2種類の制御則について,再現性を確認する実験を行った.それぞれの制御則に対して40回(1回4分間)の操作を行い,各回の最後に実現されたリニアモータの見かけ上の動特性を推定することで結果を評価した.例えば慣性値で見ると,動特性補償項と回帰子が加速度信号を利用する制御則の場合,約7.3[kg]のスライダ慣性が見かけ上-6.4+23.8[g](平均6.1[g])になるという評価が得られた.動特性補償項と回帰子が加速度信号を利用しない「慣性オンリー」の状態を目指した制御則では,例えば250[g]の目標慣性値を与えた場合の評価は,254275[g](平均264[g];相対誤差5.6%)となった.2.人間が「機構透明」に感じることのできる機械の動特性を,定量的に表現する試みを行った.本年度の研究では慣性値による表現を試みるため,被験者に「機構透明である状態」を想定した慣性を標準刺激として呈示し,それと比較刺激との間に差異を感じる閾を調べる実験を行った.上肢を対象とし,まず予備実験として,腕時計の質量程度の40[g]と50[g]をそれぞれ標準刺激とし,上肢の静止状態で手首に刺激を与えて実験を行ったところ,差異の閾はいずれの場合も2050[g]に存在していた.次に提案した制御則を応用して慣性オンリーの状態をリニアモータ上に作り出し,上肢運動を許した状態で手先に刺激を与えて実験を行うと,操作に習熟している被験者に明確な傾向が現れた.ただし,差異の閾が6075[g]となる(標準刺激は-15[g]±2.5[g](標準偏差))一方で,-9.7[g]±7.1[g]の標準刺激に対して,6080[g]の差異を持つ比較刺激だけを等価に感じる被験者もいた.より詳細な観察を行うために,さらに多くの実験が必要であると感じられる.本年度の研究では,1自由度補装機械に見立てたリニアモータを対象とし,そのモデルとして慣性項,粘性項および動摩擦(クーロン摩擦)項までを考慮した.このモデルに対して,機構透明性の概念に基づいて補装機械の動特性を適応的に補償するための2種類の制御則を提案し,実験を通じた検討と評価を行った.その一つは,制御則に含まれる動特性補償項と回帰子が力信号と速度信号に加え,加速度信号を利用するタイプの制御則である.これは慣性項,粘性項および動摩擦項の全ての補償を目的としたものである.実験では,補装機械が適当な力パターンで操作されるにつれて動特性のパラメータが漸次推定され,機構透明性が実現されてゆく様子を観察することができた.定量的な評価を与えるには今後も十分な実験が必要であるが,予備的な実験では2[N]程度の力で20[m/s/s]を超える加速度を伴う運動を実現することが可能であった.もう一つは,動特性補償項と回帰子が加速度信号を利用しないタイプの制御則である.この制御則は粘性項と動摩擦項の補償を目的とする一方,目標とする慣性の大きさを明示的に与えるというものであり,いわゆる「慣性オンリー」の状態の実現を目指したものである.現在の実験装置においては,0.52.0[kg]の範囲で設定した目標慣性に対して,3[%]以内の誤差で目標慣性が実現できることを確認した.このように,提案した制御則については実験を通じて有効性を確認することができたといえる.しかし,提案した制御則に対して理論的に厳密な証明を与えるには至っていない.また,実在する機械システムには一般に静止摩擦が存在するため,これを制御則の中に考慮してゆくことが必要である.これらが今後の課題のいくつかとして残っている.1.1自由度補装機械に見立てたリニアモータを用い,提案した2種類の制御則について,再現性を確認する実験を行った.それぞれの制御則に対して40回(1回4分間)の操作を行い,各回の最後に実現されたリニアモータの見かけ上の動特性を推定することで結果を評価した.例えば慣性値で見ると,動特性補償項と回帰子が加速度信号を利用する制御則の場合,約7.3[kg]のスライダ慣性が見かけ上-6.4+23.8[g](平均6.1[g])になるという評価が得られた.動特性補償項と回帰子が加速度信号を利用しない「慣性オンリー」の状態を目指した制御則では,例えば250[g]の目標慣性値を与えた場合の評価は,254275[g](平均264[g];相対誤差5.6%)となった.2.人間が「機構透明」に感じることのできる機械の動特性を,定量的に表現する試みを行った.本年度の研究では慣性値による表現を試みるため,被験者に「機構透明である状態」を想定した慣性を標準刺激として呈示し,それと比較刺激との間に差異を感じる閾を調べる実験を行った.上肢を対象とし,まず予備実験として,腕時計の質量程度の40[g]と50[g]をそれぞれ標準刺激とし,上肢の静止状態で手首に刺激を与えて実験を行ったところ,差異の閾はいずれの場合も2050[g]に存在していた.

次に提案した制御則を応用して慣性オンリーの状態をリニアモータ上に作り出し,上肢運動を許した状態で手先に刺激を与えて実験を行うと,操作に習熟している被験者に明確な傾向が現れた.ただし,差異の閾が6075[g]となる(標準刺激は-15[g]±2.5[g](標準偏差))一方で,-9.7[g]±7.1[g]の標準刺激に対して,6080[g]の差異を持つ比較刺激だけを等価に感じる被験者もいた.より詳細な観察を行うために,さらに多くの実験が必要であると感じられる.
山地物林斜面での地中の水の流れが樹種構成や樹木の成長に及ぼす影響

森林斜面において、水は樹木の生存に必須であるだけでなく、土壌中の養分移動や微生物による分解過程においても重要な役割を果たすため、その分布は樹木の種構成や生育に大きく影響を与えると考えられてきた。これまでの斜面水文研究により、斜面の内部、特に土壌層中の水の分布と移動にっいて多くの知見が得られてきたが、これらの斜面水文研究から得られた結果と地上部の樹種構成や成長の関係を同時に把握し、明らかにした研究例は少ない。そこで、本研究では森林斜面に沿った詳細な水文観測、植生調査、土壌の理化学性の調査等を行い、また最新の斜面水文研究の成果に基づいて斜面中の水の流れと樹木の種構成や成長の関係を明らかにすることを目的としている。本年度は、過去の研究レビューを行うと同時に、昨年に引き続き現地調査を行った。東京大学農学生命科学研究科附属樹芸研究所青野研究林(伊豆半島南部)の長期生態系観測プロット内の斜面は、1955年に炭焼き林として伐採された後に成立したスダジイの優先する照葉樹林からなる。千葉演習林袋山沢試験流域B流域内の斜面(房総半島南部)は、1999年に皆伐、2000年にスギが約3000本/haの密度で植栽された。これら2つの調査地は、気候や地質、地形の条件は類似しているが、森林の利用履歴、現在の樹種組成は大きく異なっている。これまでの調査の結果、炭焼き林として利用された後に成立した二次林においては、土壌の堆積含水率が高く、雨期には地下水位も発生し、水分条件が頂部斜面に比べて良い谷頭凹地では、立木密度や胸高断面積合計が小さく、水分の空間分布が樹木の生育や空間分布に与える影響は小さいと考えられる。この斜面では、樹木の生育には水分以外の要因、光環境や土壌の侵食・堆積などの地形形成プロセスなどが大きく影響を与えている可能性が高い。一方で、皆伐後一斉に植栽されたスギの幼齢林では、地下水位の発生頻度が高く、水分状態の良い斜面部位では、スギの樹高が高く、胸高直径も大きいことから、水分の分布がスギの生育に大きな影響を与えていることが示唆された。以上の結果、斜面における水分の分布が樹木に与える影響は、森林成立の履歴や樹種によって異なることが示唆された。森林斜面において、水は樹木の生存に必須であるだけでなく、土壌中の養分移動にも重要な役割を果たすため、その分布は樹木の種構成や生育に大きく影響を与えると考えられてきた。これまでの斜面水文研究により、斜面の内部、特に土壌層中の水の分布と移動について多くの知見が得られてきたが、これらの斜面水文研究から得られた結果と地上部の樹種構成や成長の関係を同時に把握し、明らかにした研究例は少ない。本年度は、調査プロットの選定、設置と、水文、植生、土壌の調査を行った。調査地は、東京大学農学生命科学研究科附属樹芸研究所青野研究林(伊豆半島南部)に位置する長期生態系観測プロット内の斜面で行うこととした。調査地の植生は1955年に炭焼き林として伐採された後に成立したスダジイの優先する照葉樹林からなり、1998年、2003年に毎木調査が行われている。対象とした南東向きの極急斜面(約31°)に、尾根部では12.5m、谷付近では6.25mの間隔で、22箇所にハンドオーガーを用いて人力では掘れなくなる硬さまで穴を掘り、直径6cmの塩ビパイプによる観測井戸を設置した。これらの観測地点で2005年8月からほぼ月に一度の間隔で地下水位と表層付近の土壌水分量の観測、降水と地下水の採取と水質分析を行っている。また、同じ22地点で簡易貫入試験を用いて土壌の硬さを測定した。現在は調査とデータ解析の途中段階であるが、これまでの調査の結果、対象とした斜面は礫の多い0.7-3mの土壌層に覆われていること、岩盤は亀裂が多く、透水性の小さい水文学的な基岩層はかなり深いところにある可能性が高いことが明らかとなってきた。次年度は上述の観測から得られた結果などを用いて、斜面中の水の流れと樹種構成や樹木の成長の関係に焦点をあてて解析を行う予定である。また、採取した土壌の分析等も行う予定である。

東京大学農学生命科学研究科附属樹芸研究所青野研究林(伊豆半島南部)の長期生態系観測プロット内の斜面は、1955年に炭焼き林として伐採された後に成立したスダジイの優先する照葉樹林からなる。千葉演習林袋山沢試験流域B流域内の斜面(房総半島南部)は、1999年に皆伐、2000年にスギが約3000本/haの密度で植栽された。これら2つの調査地は、気候や地質、地形の条件は類似しているが、森林の利用履歴、現在の樹種組成は大きく異なっている。これまでの調査の結果、炭焼き林として利用された後に成立した二次林においては、土壌の堆積含水率が高く、雨期には地下水位も発生し、水分条件が頂部斜面に比べて良い谷頭凹地では、立木密度や胸高断面積合計が小さく、水分の空間分布が樹木の生育や空間分布に与える影響は小さいと考えられる。この斜面では、樹木の生育には水分以外の要因、光環境や土壌の侵食・堆積などの地形形成プロセスなどが大きく影響を与えている可能性が高い。一方で、皆伐後一斉に植栽されたスギの幼齢林では、地下水位の発生頻度が高く、水分状態の良い斜面部位では、スギの樹高が高く、胸高直径も大きいことから、水分の分布がスギの生育に大きな影響を与えていることが示唆された。以上の結果、斜面における水分の分布が樹木に与える影響は、森林成立の履歴や樹種によって異なることが示唆された。