hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物の乾燥応答におけるアブシジン酸の生合成と移動の分子・細胞機構

植物ホルモン、アブシジン酸(ABA)は植物の生活環における様々な局面で重要な役割を果たしており、特に、種子の成熟や休眠の維持、乾燥や低温などの環境ストレス応答において中心的に機能することが知られている。この数年間で、ABA前駆体やABA生合成経路の各段階に関与する分子が特定され、ABA生合成経路は明らかとなってきた。本研究では、主に乾燥によって急速に増加するABA生合成に注目し、シロイヌナズナを実験材料として用い以下の研究を進めた。(1)乾燥処理によって増加するABAがどこで増えるのかを根と地上部(ロゼット葉)で比較するとともに、乾燥刺激の受容部位について検討を加えた。(報告集、第1部)(2)ABA欠損変異体の一つaba2の原因遺伝子(AtABA2)の特定に続きその植物体内における分布に関する詳細な観察を行った。(報告集、第2部)(3)ABA生合成に関与するAtNCED3,AtABA2,AAO3の3つの酵素が乾燥応答時にどの組織で発現し、ABAがどこで合成されているかについて主にそれぞれに特異的な抗体を用いた組織化学的方法で調べた。(報告集、第3部)その結果、乾燥処理によるABAの急速な増加は、その乾燥刺激の受容とともに葉で起こり、葉に蓄積したABAの一部が根に移動すること、AtNCED3,AtABA2,AAO3の3つの酵素の主要な発現部位が、葉脈を中心とした維管束柔組織であることが明らかになった。これらの結果は、維管束の導管、もしくは篩管で生じた水ポテンシャルの変化を、維管束柔組織の細胞が感知し、その細胞内で急速なABA合成が引き起こされる可能性を強く示唆するものであり、植物における乾燥ストレス応答とABA生合成の関与についての分子レベルでの詳細な機構の解明に大きく貢献するものである。アブシジン酸(ABA)の代表的な生理作用の一つとして乾燥に応答した気孔の閉鎖が知られているが、ABA合成部位、ABAの移動に関する研究はほとんど行なわれていない。本年度は、シロイヌナズナおよびソラマメを材料として、植物の乾燥応答機構を組織・細胞レベルでのABA生合成部位とABAの移動の制御という観点から明らかにすることを目的として研究を進め、以下のような結果を得ている。(1)ABA生合成の最終段階の反応を触媒するAAO3およびキサントキシンからアブシジンアルデヒドへの変換反応に関わるABA2が葉の維管束に強く発現する事が明らかになった。また、AAO3は孔辺細胞内でも検出された。(2)NCED3とAAO3遺伝子をパーティクルガン法によりソラマメ孔辺細胞中で一過的に発現させたところ、気孔閉鎖が引き起こされた。このことからABAが孔辺細胞内で合成される可能性が強く示唆された。(3)シロイヌナズナ植物体の乾燥処理前後の内生ABA量を測定することで、葉および根におけるABA生合成やその輸送の有無について検討した。無傷の植物体の葉と根および根から切り離した植物体の葉で乾燥処理により急速なABAの増加が見られたが、切り離した根ではABA量の増加が見られなかった。また、葉に与えた^<13>C標識ABAが、数時間後に根において検出された。これらの結果より、乾燥ストレスより増加するABAは主に葉で合成され、その一部が根に移動していることが示された。(4)AAO3プロモーター:GUS融合遺伝子を導入した植物を用いた解析により、AAO3プロモーター領域の翻訳開始点から上流404bpの領域にあるMYCタンパク質認識

配列と398bpから317bpの問の81bpの領域中の配列の2箇所がABAに応答した発現誘導に関わる事が明らかになった。植物ホルモン、アブシジン酸(ABA)は植物の生活環における様々な局面で重要な役割を果たしており、特に、種子の成熟や休眠の維持、乾燥や低温などの環境ストレス応答において中心的に機能することが知られている。この数年間で、ABA前駆体やABA生合成経路の各段階に関与する分子が特定され、ABA生合成経路は明らかとなってきた。本研究では、主に乾燥によって急速に増加するABA生合成に注目し、シロイヌナズナを実験材料として用い以下の研究を進めた。(1)乾燥処理によって増加するABAがどこで増えるのかを根と地上部(ロゼット葉)で比較するとともに、乾燥刺激の受容部位について検討を加えた。(報告集、第1部)(2)ABA欠損変異体の一つaba2の原因遺伝子(AtABA2)の特定に続きその植物体内における分布に関する詳細な観察を行った。(報告集、第2部)(3)ABA生合成に関与するAtNCED3,AtABA2,AAO3の3つの酵素が乾燥応答時にどの組織で発現し、ABAがどこで合成されているかについて主にそれぞれに特異的な抗体を用いた組織化学的方法で調べた。(報告集、第3部)その結果、乾燥処理によるABAの急速な増加は、その乾燥刺激の受容とともに葉で起こり、葉に蓄積したABAの一部が根に移動すること、AtNCED3,AtABA2,AAO3の3つの酵素の主要な発現部位が、葉脈を中心とした維管束柔組織であることが明らかになった。これらの結果は、維管束の導管、もしくは篩管で生じた水ポテンシャルの変化を、維管束柔組織の細胞が感知し、その細胞内で急速なABA合成が引き起こされる可能性を強く示唆するものであり、植物における乾燥ストレス応答とABA生合成の関与についての分子レベルでの詳細な機構の解明に大きく貢献するものである。
算数数学の問題づくりとオープンエンドアプローチをもとにしたカリキュラムの開発研究

本研究の目的は次の2つの点にある。(1)算数・数学科のオープンエンドの問題,問題づくりの問題(対象は小・中学校)を開発すること。(2)(1)をもとに従前につくられたものとあわせ,小学校算数・中学校数学のカリキュラムを作成すること。上記の目的を達成するため,平成7年度(本研究は継続研究で,昨年の6年度も行われた)は,代表者・分担者・協力者(合計33名)からなる会合を4回(5月27日,8月26日,11月25日,2月24日)開催した。また,本年度はグループ活動を積極的に展開した。そのグループとは次の通りである。小学校1・2年(坪田)グループAと呼ぶ,小学校3・4年(石田)グループBと呼ぶ,小学校5・6年(池田)グループCと呼ぶ,中学校1・2年(若松)グループDと呼ぶ,中学校3年・高校1年(佐藤)グループE。括弧内の方をリーダーに何回か会合をもち,グループA,グループBはそれぞれ20近くの事例を作成し,一連の流れの中に位置づけることができた。グループCは10の領域と6つの活動,すなわち,みつける,わける,はかる,ひろげる,つくる,ととのえるということを基にして,カリキュラムを作成した。これは他のグループにも適用できることを示唆した。グループDは特に証明ということに焦点をあて,αグループ,βグループ,γグループという数学の内容を位置づけ,評価との関連を提示することができた。グループEは個数の処理,数列,2次関数に焦点をあて,算数・数学カリキュラムでのつながりを示唆することができた。(1)算数・数学科のオープンエンドの問題,問題づくりの問題(対象は小・中学校)を開発すること(2)(1)をもとに従前につくられたものとあわせ小学校算数・中学校数学のカリキュラムを作成すること。上記の目的を達成するため,平成6年度(本研究は継続研究で平成7年度も予定されている)は,(1)に重点をおいて,代表者・分担者・協力者(合計25名)からなる会合を4回(7月9日,8月27日,11月19日,2月18日)開催した。はじめの3回は協力者・分担者から出された具体的な小・中学校の算数・数学の問題を検討したり,実践授業で取りあげた問題を検討し,よりよい問題の作成に力を注いだ。例えば,小学校では,式と計算,分数,切って開いたらどんな形,中学校では,空間図形のカードゲーム作り,星形多角形,方程式など,のべ30例ほどが検討の対象とされ,目的(2)に対してのいくつかの示唆が得られた。そのうちの1つは,1つ1つの学年というより,学年間にわたって,小学校低学年,中学年,高学年,中学校1・2年,中学校3年・高校1年の5つの段階に分けた分科会での研究の重要性が指摘され,4回めの会合では,分科会での成果が報告された。例えば,低学年部会からは,低学年の「問題づくり」や「オープンエンドアプローチ」の授業での子供の活動をどのように考えたらよいのか等が報告され,問題点を焦点化することができた。(2)(1)をもとに従前につくられたものとあわせ小学校算数・中学校数学のカリキュラムを作成すること。

そのグループとは次の通りである。小学校1・2年(坪田)グループAと呼ぶ,小学校3・4年(石田)グループB小学校5・6年(池田)グループC,中学校1・2年(若松)グループD中学校3・高校1年(佐藤)グループE括弧内の方をリーダーに何回か会合をもち,グループA,グループBはそれぞれ20近くの事例を作成し,一連の流れの中に位置づけることができた。グループCは10の領域と6つの活動,すなわち,みつめる,わける,はかる,ひろげる,つくる,ととのえるということを基にして,カリキュラムを作成した。これは他のグループにも適用できることを示唆した。グループDは特に証明ということに焦点をあて,αグループ,βグループ,γグループという数学の内容を位置づけ,評価との関連を提示することができた。グループEは個数の処理,数列,2次関数に焦点をあて,算数・数学カリキュラムでのつながりを示唆することができた。
AFLP解析を用いた東北地方高山帯フロラにおけるボトルネック効果の検証

日本列島の東北地方高山帯におけるボトルネック効果や創始者効果といった過去の集団サイズの縮小・拡大を推定するために、エゾシオガマ(Pedicularis yezoensis,ゴマノハグサ科)のマイクロサテライトマーカーの開発を行い、集団間の遺伝的多様性の比較を行った。また予備的な結果ではあるが、東北集団が北海道集団、本州中部集団に比べて低い傾向が見られた。この結果は、東北地方の集団において過去に創始者効果、もしくはボトルネック効果が働いたことを支持するものである。日本列島の東北地方の山岳地域は、これまでの私自身の研究成果や高山植物相の単調さ、標高の低さといった地形的な特徴を考えると、気候が温暖な問氷期においてボトルネック効果が強く働いたと考えられる。そこで本研究では、東北地方高山帯の集団における遺伝的多様性を、本州中部や北海道、さらに北方の海外集団の遺伝的多様性と比較することにより、上記の仮説を検証することを目的とする。今年度、予備的な解析として、葉緑体DNAの系統地理学的な解析を9つの分類群(イトキンスゲ(カヤツリグサ科)、イワウメ(イワウメ科)、ウサギギク(キク科)、エゾシオガマ(ゴマノバグサ科)、シラネニンジン(セリ科)、チングルマ(バラ科)、ハクサンイチゲ(キンポウゲ科)、ミネズオウ(ツツジ科)、ミヤマダイコンソウ(バラ科)(学名省略・アイウエオ順)で行った。また野外調査として、本州中部の至仏山、東北地方の秋田駒ヶ岳、鳥海山、北海道の暑寒別岳、利尻島、礼文島において高山植物の追加サンプリング調査を行った。調査において、仙仁径(首都大学東京)および池田啓(京都大学)の大学院生の協力を得た。今年度は上記の種の中から特にエゾシオガマの解析を進めた。エゾシオガマの分布域を網羅した25集団231個体を用いて、葉緑体DNAのtrnL-trnF間の遺伝子間領域の塩基配列を決定した。その結果、33種類のハプロタイプが認識され、東北地方の4集団(八甲田山、焼石岳、月山、朝日岳)では、いずれも一種類のハプロタイプに固定していた。一方、飯豊山で5種類、守門岳で5種類、谷川岳で4種類、白馬岳で2種類、空木岳で3種類のハプロタイプが検出され、多様性が高いことが示唆された。今後北海道集団のサンプルを加える必要があるが、これらの結果は、上述した東北地方のボトルネック効果仮説を支持するものと考える。日本列島の東北地方の山岳地域は、これまでの私自身の研究成果や高山植物相の単調さ、標高の低さといった地形的な特徴を考えると、気候が温暖な間氷期においてボトルネック効果が強く働いたと考えられる。昨年度は解析対象種の中からエゾシオガマ(ゴマノバグサ科)とハクサンイチゲ(キンポウゲ科)に絞り、葉緑体DNAの地理的変異解析およびマイクロサテライトマーカーの開発を進めた。エゾシオガマの分布域を網羅した25集団231個体を用いて、葉緑体DNAめtrnL-trnF間の遺伝子間領域の塩基配列を決定した。ハクサンイチゲは解析途中であるが、月山と飯豊山の間に大きな遺伝的なギャップがあることは明らかとなった。マイクロサテライト解析については、首都大学東京の加藤英寿氏の協力を得て、Lian法(Lian, et. al.2001)により開発途中である。現在エゾシオガマについては、候補プライマーの配列を決定済みであり、今後は多型のチェックを行う予定である。日本列島の東北地方高山帯におけるボトルネック効果や創始者効果といった過去の集団サイズの縮小・拡大を推定するために、エゾシオガマ(Pedicularis yezoensis,ゴマノハグサ科)のマイクロサテライトマーカーの開発を行った。マーカーの開発はLian et.al. (2006)の手法に沿って行い、計18組のプライマーを設計し、北海道集団(暑寒別岳)8個体、東北集団(八甲田山)8個体、本州中部集団(赤石岳)8個体の計24個体のエゾシオガマをそれぞれのプライマーでPCR増幅した後、フラグメントの断片長の推定を行った。18組のプライマーペアのうち、明遼なバンドが検出されたものや種内多型が見られるマーカーを選別した結果、6組のマーカー(AC01、AC08、AC12、AC41、TC13、TC45)が残った。

アリル数(A)は316、ヘテロ接合度の観察値(Ho)は0.0000.667、ヘテロ接合度の期待値(He)は0.6400.912に範囲し、AC08を除いてハーディ・ワインベルグ平衡からの有意なずれは検出されなかった。比較的高い多型性を示したマーカーはAC41であった。また、AC12は集団内での多型が検出されず、集団内の多様性の評価には適さないことがわかった。残りの4組のマーカーを用いて上記3集団間における遺伝的多様性を予備的に評価したところ、東北集団が北海道集団、本州中部集団に比べて低い傾向が見られた。この結果は、東北地方の集団において過去に創始者効果、もしくはボトルネック効果が働いたことを支持するものである。今後は新規マーカーを開発すること、集団数・個体数を増やすことを目指す予定である。
Fe中のCu析出過程に及ぼす低温照射及び変形の影響の陽電子消滅測定法による研究

近年、原子炉の圧力容器の照射脆化がその使用寿命を決定する重要な要因であり、その原因が微量に存在する銅などの元素に強く依存していることが次第に明らかになってきた。マクロな脆化という問題が微視的、原子レベルの挙動により支配されているという点で、一つの典型的なマルチスケールの課題であり多くの研究がなされてきている。従来、鉄および鋼の照射欠陥は電子顕微鏡的にもオーステナイト系鋼と比較すると観祭が困難であり微視的情報が得にくいとされてきた。低温照射後の電気抵抗測定、内部摩擦側定など古くから行われてきたが、大きなブレークスルーとなったのは陽電子消滅寿命測定であった。すなわち、低温照射により導入された原子空孔の陽電子消滅寿命測定による観察が可能になったことである。これは原子空孔による陽電子の選択捕獲に強く依存しており、他の手段では不可能であったことを可能にした点、進歩の大きな原動力になった。実験のみならず陽電子寿命の計算方法も開発され、定量的な評価も可能になった。原子空孔のみならず転位、転位線上のジョグなどにも適用範囲が拡張されてきた。しかし、さらに大きな飛躍は陽電子の合金元素に対する感受性が知られるようになってからである。すなわち、陽電子に対する親和力の強い元素がマトリックス中で微小析出を形成すると原子空孔が存在しないにも関わらず陽電子を捕獲することが知られた。このことは量子ドットと言われている現象と等価な意味を持っている。これを可能にしたのが同時計測ドップラー測定(CDB測定:coincidence Doppler broadening)であり、内殻電子と陽電子の対消滅を詳細に測定できるようになったことが元素分析を可能にした原動力である。鉄中の銅原子の微小析出物がこのケースに当てはまることが発見されて以来、照射脆化の主原因であるこの銅析出物形成に関する研究が飛躍的に進歩した。陽電子消滅測定法は鉄中の銅の微小析出物がある大きな以上に成長したときに検出可能になるが、一個の銅原子が析出を開始しこの臨界サイズに成長するまでの過程は他の方法、例えばアトムブローブなどによる観察が有効であることが次第に明らかになってきた。しかし、この方法に関してもその精度に関して種々の議論が交わされている。電子顕微鏡による観察も試みられているが、微小析出物に対しては観察はあまり容易ではない。さらに昔から行われてきた電気抵抗測定が有効であることが最近、再び認められてきた。測定手段に関するこのような新展開と並行して鉄中の銅原子の移動機構に関する議論も新展開を見せている。すなわち、これまでは鉄中の銅原子はマトリックスに対してオーバーサイズであることから原子空孔を捕獲して移動すると考えられてきた。しかし、最近この他に格子間原子との相互作用を通して銅原子の移動が生じている可能性が指摘されている。これは低温照射後のCDB測定から指摘されており、その根拠は原子空孔の移動開始温度であるステージIII(鉄の楊合、220K)以下にもかかわらず、銅微小析出物形成に対応するシグナルが確認されているからである。電気抵抗の測定からも低温において銅析出物形成に対応すると考えられる顕著な回復ステージが観察されている。本研究で得られた最も顕著な成果はこの格子間原子に移動による銅原子の移動集積による析出物の形成であり、今後もその適用範囲を高温まで広げる検証などが要求されている。

陽電子消滅測定法は鉄中の銅の微小析出物がある大きな以上に成長したときに検出可能になるが、一個の銅原子が析出を開始しこの臨界サイズに成長するまでの過程は他の方法、例えばアトムブローブなどによる観察が有効であることが次第に明らかになってきた。しかし、この方法に関してもその精度に関して種々の議論が交わされている。電子顕微鏡による観察も試みられているが、微小析出物に対しては観察はあまり容易ではない。さらに昔から行われてきた電気抵抗測定が有効であることが最近、再び認められてきた。測定手段に関するこのような新展開と並行して鉄中の銅原子の移動機構に関する議論も新展開を見せている。すなわち、これまでは鉄中の銅原子はマトリックスに対してオーバーサイズであることから原子空孔を捕獲して移動すると考えられてきた。しかし、最近この他に格子間原子との相互作用を通して銅原子の移動が生じている可能性が指摘されている。これは低温照射後のCDB測定から指摘されており、その根拠は原子空孔の移動開始温度であるステージIII(鉄の楊合、220K)以下にもかかわらず、銅微小析出物形成に対応するシグナルが確認されているからである。電気抵抗の測定からも低温において銅析出物形成に対応すると考えられる顕著な回復ステージが観察されている。本研究で得られた最も顕著な成果はこの格子間原子に移動による銅原子の移動集積による析出物の形成であり、今後もその適用範囲を高温まで広げる検証などが要求されている。軽水炉圧力容器の照射脆化の問題は、中性子照射によって主として銅の微小析出物の形成が促進されることが原因であるとされている。これに関してその微視過程の研究の進展が不可避であるが、初期過程はミクロサイズであるため観察の手段がなかった。陽電子消滅測定法は、陽電子が捕獲されるサイトのミクロ情報を提供することができるので、これまで格子欠陥、例えば原子空孔、転位、結晶粒界などの検出に有効であると考えられてきた。析出物に関してこれらの欠陥ほどには研究は行われてこなかったが、最近、鉄マトリックスに対して陽電子に対する親和力が鉄よりも大きい元素に関してはその集合体に陽電子は捕獲されることが知られ、大変好都合なことに銅はその範疇に入ることが判明した。すなわち、鉄マトリックス中の銅の微小析出物は陽電子を捕獲することが知られ、ドップラー測定を高精度化した同時計測ドップラー測定により銅析出物の形成初期の情報が得られるようになった。本研究においては高純度のFe-Cuモデル合金を、高周波加熱帯溶融精製法および高周波加熱帯レベリング法により作成し、低温電子線照射および室温変形して、その後、低温から等時焼鈍回復実験を行った。同時計測ドップラー測定からFe-Cuモデル合金に対するドップラー曲線が得られ、便宜上純鉄に対する曲線との比をとる。このようにすることにより、銅の微小析出物が形成された場合に高運動量側に際立ったピークが観察されるので非常に有効である。また、この比曲線(ratio-curve)と平行してS, Wパラメータをドップラー曲線から得る。さらに陽電子寿命も同時測定した。これらの情報から照射あるいは変形により導入された欠陥、すなわち格子間原子と原子空孔(変形の場合には原子空孔のみ)が銅原子と相互作用して、最終的には銅の微小析出物形成に寄与している姿が浮き彫りにされた。基本的に銅は鉄マトリックス中でオーバーサイズであり、原子空孔と結合して位置交換することで移動する。
地方政府における政策実施の開始時の特徴の国際比較分析

政策をうまく実施するには、それをどのように始めて政策展開を進めればよいのか。この疑問に答えるために、本研究では、地方政府の政策実施過程における特徴を、様々な国で実施されている一村一品運動の地域活性化施策を事例として、国際比較をすることによって、実施の構造から明らかにしようとした。それによって、自律的もしくは他律的に始められた政策が、施策体系として定着するかが決めて手となることがわかり、その研究成果を国内外の論文及び研究発表で示した。それによってこの研究の目的は達成されたと考えられる。政策をより良く展開するためには、それをどのように始めればいいのかの疑問に答えるために、本研究では、地方政府の政策実施過程における特徴を様々な国で実施されている地域振興政策の一村一品運動施策を事例として、国際比較によって明らかにすることを目的としている。平成23年度は本研究における分析枠組に関する指標の作成のために、日本、韓国、タイ、ベトナムでリサーチを行った。その研究活動から官僚機構の行動様式が政策展開での施策の特徴を見る指標になる可能性が見えた。平成24年度はさらに、文化的背景と施策内容の特徴を明らかにするための研究実施計画にしたがって、主にベトナム、タイ、韓国で以下の研究活動を行なった。ベトナムでは、研究協力者であるタイのタマサート大学の研究員二人と共にホーチミンのJICA事務所でのヒアリング調査、Hochiminh city university of technologyでのヒアリング調査を行った。タイでは、タマサート大学が主催した国際シンポジウムで発表をした。加えて、タイ政府が主催して様々な国の政府関係者が出席したOVOP/OTOP International Seminarに参加し、アジア諸国で実施されている一村一品運動施策の現状とタイの新たな施策展開の可能性を知ることができた。韓国では、韓国の行政についての研究拠点にもなっている韓国地方行政研究院の協力を得て、江原道の企画担当部局と一村一品運動施策を担当している農漁村政策課で一村一品運動施策の実施に関するヒアリング調査ができた。加えて、江原道で一村一品運動施策を進めた前知事にも政策開始及び政策実施に関するヒアリング調査を行った。これらの具体的な研究活動は、官僚機構の行動様式が施策実施の特徴を左右する要因になる可能性を確認するために、有意義があった。それは本研究における仮説検証につながるものである。本研究の目的は、政策のより良き展開につながる政策開始時の要件を探ることである。そのために、地方政府の政策実施過程における特徴を、様々な国で実施されている一村一品運動の地域活性化施策を事例として、明らかにしようとした。研究方法は、日本、韓国、タイ、ベトナムの4カ国の比較であり、研究実施計画にそって行った各国でのリサーチとそこで得られた資料を、本研究で提起するタイポロジー枠組みで分析することが中心であった。平成23年度は、研究の分析枠組の指標を作成することが主な目標で、特にタイでのリサーチによる分析枠組の精緻化を日本との比較分析で行った。その結果、分析枠組の検討には、行政機構の施策実施の作動様式を総合的に捉える重要性がわかった。その研究の方向性はベトナム及び韓国でのリサーチからも確認できる。その研究成果を、論文として発表し、以降の研究の基本とした。平成24年度は、研究リサーチなどにおいてこれまで連携を深めてきた大学や研究院との共同の推進には可能性を探った。具体的なことには、韓国地方行政研究院に基盤を置きながら韓国での共同研究の推進につとめた。加えて、タイのタマサート大学が主催した国際シンポジウムで発表を行うことで、研究成果の国際発信も行った。平成25年度は、リサーチを中心にするよりは、もっぱら研究成果のまとめとその発信をすることにあてた。研究成果をまとめながら、最終の確認作業として日本でのリサーチを行うとともにベトナムのハノイ市主催のセミナーで発表を行った。この研究で得られた一番の成果は、松岡京美『行政の行動ー政策変化に伴う地方行政の実施活動の政策科学研究』晃洋書房、2014年であり、特に4章「地方政府の政策実施の開始における特徴」にはその成果が端的に示されている。政策をより良く展開するためには、それをどのように始めればいいのかの疑問に答えるために、本研究では、地方政府の政策実施過程における特徴を様々な国で実施されている一村一品運動の地域活性化施策を事例として、国際比較によって明らかにすることを目的としている。具体的には、地方政府の政策開始時の特徴を明らかにするためのタイポロジー分析の枠組みを用いて日本、韓国、タイ、ベトナムの比較を行う。それによって政策のより良き展開につながる施策実施が、それぞれの国の行政過程に見られる文化的背景に左右されることを検証する。研究実施計画にしたがって当該年度は、主にベトナム、タイ、韓国で以下のリサーチなどの研究活動を行なった。ベトナムでは、農業産業省の一村一品運動政策の責任者にヒアリング調査を行なって、一村一品運動政策の展開に関する詳細を確認することができた。

加えて、一村一品運動政策を実施して地域活性化活動を行なっている現地視察も行った。タイでは、まずコンケン大学で実施されたJICA第3国研修プログラムに参加して、コンケン県が行なっている一村一品運動政策の内容の情報を得た。加えて、コンケン県の一村一品運動政策の担当責任者にヒアリング調査を行なった。また、バンコクで開催されたAPEC会議(グローバル一村一品運動)に参加し、アジア諸国で実施されている一村一品運動政策の今後の展開の可能性をも知ることができた。次に、タイの経済産業省やコミュニティ開発局を中心に、中央政府での一村一品運動政策の展開に関するヒアリング調査を行なった。また、韓国では、江原道で一村一品運動政策の形成及び実施に関わっている研究所の担当者へのヒアリング調査を行なった。初年度には、本研究の交付申請書にある分析枠組に関する指標として官僚機構の施策実施の行動様式(政策文化)が重要であることを明らかにした。仮説の検証へと向かう本年度は、官僚機構の施策実施の行動様式から、日本とタイの比較を中心に行ない、分析枠組の指標としての官僚機構の行動様式の有用性を確認し、さらに、韓国やベトナムでの比較分析のための有用性を検討するために、両国でのリサーチを行い、仮説検証の可能性を探った。その研究成果を3本の論文で公表し、国内外での二つの発表を行った。このように次年度につながる成果を出せている点で、2年目の研究も順調に進展していると評価できる。上記の研究活動によって、政策実施過程に見られる各国の文化的背景を知るために、本研究の交付申請書にある分析枠組みに関する指標がより明確になるとともに、分析枠組みをより具体化するための方策も見つかった。政策のより良い展開につながる施策の実施がそれぞれの国の行政過程の文化的背景に左右されることを検証する本研究の目的の達成の初年度は、順調に進展していると評価できる。本研究の実施期間は、3年間である。初年度の計画は主に、研究対象の数ヶ国でのリサーチを実施し、本研究における分析枠組に関する指標の作成に努めることであった。この計画通りに研究活動が進んでおり、特にタイでのリサーチによる分析枠組みの精緻化を日本との比較分析を視野におきつつ行った。その結果、分析枠組みの検討には、官僚機構の施策実施の行動様式(政策文化)を総合的に捉えることの重要性が分った。そのような研究の方向はベトナムおよび韓国でのリサーチからも確認できたものであった。本年度の研究は確実に次年度につながるものであった。本年度の研究成果を踏まえて、次年度には仮説検証のために、官僚機構の施策実施の行動様式に関わる指標をより整理して、地域振興政策の一村一品運動施策の展開での日本、韓国、タイ、ベトナムの4ヶ国比較を行う。それによって政策のより良き展開につながる施策の特徴は、それぞれの国の行政過程における官僚機構の行動様式(文化背景)に左右されることを検証する。そのために、次年度では4ヶ国比較の分析を行いながら、さらなるリサーチを通じて仮説検証のための実証分析をより精緻にするための不足部分を補う。
地域資源を基盤とする創造的復興とレジリエンス力強化に関する実践研究

本研究を通し、レジリエンス力強化の因子は、自然環境、地場産業、社会システム、そして人の精神的な繋がりに至るまで、多様で具体的な可能性が含まれることが分かった。以下は各研究班の報告である。【ローカルデザイン系】〔地域文化デザイン班〕木曽漆器産地では地場産業を核としたまちづくりにおいて地域資源の活用方法を示した。また、国内外でアクティビティーを通じたレジリエンス力を強化する竃イベントを開催した。〔循環型エネルギー班〕三島町生活工芸館と共作した編組細工による照明をゲストハウスに設置。ソーラー電力システムと生活工芸の融合は山間地域に於ける地域資産を活用したレジリエンス力の発掘と言える。〔交通インフラデザイン班〕昨年度に引き続き、日立市の新交通システムひたちBRTを事例として、地域資源を基に、バス2台とバス停他のグラフィックデザインを行った。平成31年3月に全面開通し、昨年度分と合わせてバス7台が運行を開始した。市民の反響は大きく、今後、経済的な効果も期待されている。【医学系】平成27年常総市水害における支援活動のメール分析と健診結果の詳細分析を実施した。発災直後はトップダウンの情報拡散と迅速な意思決定、1か月以降は活動情報の相互共有が支援活動に重要であった。また、家族のサポートは被災者の精神的健康に良い影響を、家族以外のサポートやサポートの不均衡は悪い影響を与えていた。【評価系】地域レジリエンス力強化手法として、1.若い世代の力を活用したまちづくりについて常総市等で、2.公共空間の多機能化と交流促進等をつくば市中央公園で調査を行った。結果、ニュータウンの賑わいは空間の多機能性が街の再生と復興力に関連すると思われた。以上、4年間の研究活動をとりまとめた報告書を刊行した。研究協力者:太刀川弘和筑波大学医学医療系准教授、高橋晶筑波大学医学医療系准教授、村上史明筑波大学芸術系助教平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。地域資源の調査、レジリエンス評価方法、レジリエンス強化方法を検討した。【ローカルデザイン系】地域文化デザイン班は、塩尻市木曽平沢地区を対象地とし、新たな木曽漆器ブランド構築を通して木曽漆器の価値を再構築し、地域創生のための活用方法を検討するため、本年度は木曽漆器工業協同組合の他、塩尻市などの行政と協力体制を築いた。竈プロジェクトにおける防災・コミュニティビルディングの実践的活動、北米ポートランドにおける自転車文化等の事例調査を実施した。/循環型エネルギー班は、会津三島町自然エネルギー研究会と共同してミニ水力発電機とペルチェ素子熱発電器を開発した。畑地の用水や家屋のストーブ熱など再生エネルギーのみを用いた光の展覧会「森・光・水」を開催した。三島町生活工芸館の協力の下での編み組細工による街路灯、電気自動車により運搬された地域の風力電力も加え、レジリエンス力である地域資産の顕在化を目的とした実践的研究を行った。/交通インフラデザイン班は、国内の近距離電車等を地域との関係に着目して類型化した。自治体や鉄道運営会社への、街づくりに関する意識調査を行うための調査項目を検討した。【医学系】2015年9月、水害に見舞われた茨城県常総市にこころのケアチームなどを順次組織して、同地域住民のレジリエンスを高める活動を行った。さらに健康診断調査を行い、被災者の5%に抑うつ、21%にPTSDの疑いがあることを見出した。【評価系】医学班と同様、常総市において災害ボランティアと現地調査を行い、今後の復旧復興に向けたまちづくり提案を行った。2012年5月に竜巻被害を受けたつくば市北条地区において、茨城県南地域の小学生約30名を対象としたまちづくり講座を2日間実施した。地域の高齢者とともに、地域の観察や昔の遊びの実践を通じて、子ども達が地域環境を理解し、地域から援助を得ることのできる力を醸成した。ローカルデザイン系は、各班が実施する地域を選定でき、地域のコーディネータとも連携が取れ、すでに実地調査が進んでいる班もあるなど順調に研究が進んでいる。医学系は常総市を対象に健康調査を実施でき、レジリエンス強化の糸口を見出している。評価系も医学系と同様の対象地においてレジリエンス強化の手法の実験を行い、一定の評価を得られている。以上のように各班の研究調査状況が順調に進展している。【ローカルデザイン系】[地域文化デザイン班]漆器産業、箒産業などのものづくり、地域の食文化など、地域資源の抽出を行い、地域住民との共同体制を整備した。地域における共同作業スペースの整備、竈の設置等を行い、コミュニティー強化に繋がる拠点とした。ポートランドで実施されているレジリエンス向上のための自転車レースについて調査した。[循環型エネルギー班]原発事故の被災地福島県三島町の空き家の有効利用としてリニュアルされるゲストハウスのソーラー発電システムを設置した。地域の伝統工芸の編み組み細工を中心とする生活工芸館と連携し、LEDオリジナル照明を開発した。[交通インフラデザイン班]鉄道事業者と自治体を対象にしたまちづくりと鉄道に関するアンケート調査の結果を分析した。自治体は64%が鉄道をまちづくりの資源として認識しているのに対し、鉄道事業者は36%と低かった。沿線空間利用の魅力度は、植栽が大きく影響していた。【医学系】平成27年の常総市水害について、災害後の精神症状の地理的検討を行った。

市の集団健診の受診者に質問紙調査を行い、得られたデータを空間解析した。その結果、災害後被災地域の抑うつ・外傷後ストレス得点(K6, IESR)が高まるが、1年後には軽減した。これらは、地域のレジリエンス指標となることが考えられた。【評価系】1.公共空間の多機能化と交流促進を通じた地域レジリエンス強化と評価手法の検討のため、つくばセンターを対象に、大規模店舗閉店前後のにぎわい変化調査を実施した。2.地域社会のレジリエンスを高める多文化共生社会実現方法の検討のため、つくば大学内のコミュニティガーデンを対象に、外国人留学生やその家族を対象とした場の運営、イベントの実施等を行った。年度末に外部評価会を行い、各研究班の研究成果を融合し今後の研究活動に活かすことを確認した。ローカルデザイン系は、各班において地域資源の調査分析を順調に行っている。医学系は地域を絞って質問紙調査を行いレジリエンスの指標となりうる項目を抽出できた。評価系は調査およびイベントの活動などを行っている。このように各班の調査は順調に進捗している。中間報告会として外部の識者も招き相互交流を行っている。以上から、おおむね順調に進展していると考える。【ローカルデザイン系】[地域文化デザイン班]地場産業・自然環境などの地域資源をレジリエンス因子と捉え、長野県木曽漆器産地において、住民との協力体制を構築しながら、空き家を活用した活動拠点を整備し、展覧会などを開催した。その他、竈の設置やほうきづくりのワークショップを各地で開催し、地域資源の活用方法について検討した。[循環型エネルギー班]オランダとドイツの事例を調査した。奥会津地方の自然エネルギーを利用したゲストハウスにおいて、メディアアート作品を設置した。NPO法人会津みしま自然エネルギー研究会、株式会社つくばイワサキ、筑波大学との間で協定を結び、共同研究であるハイブリッド街路灯の設置と試験運用を行った。[交通インフラデザイン班]交通関連のデザインを通して地域活性化に寄与する方法を検討した。日立市のひたちBRTのデザイン活動をケーススタディとし、現地調査やヒアリング等によってデザインモチーフを地域資源から選定した。【医学系】平成27年9月の常総市水害において、災害直後と1年後の被災住民の抑うつ症状、PTSD症状の変化を、市の健診データを用いて検討した。1年後には両症状とも改善しており、男性、浸水深度の低さ、被災格差感の少なさ、家族間サポートの強さは症状改善(レジリエンス)に影響していた。結果は本災害に対して実施したこころのケア活動(高齢者の訪問活動、市職員の支援活動等)とあわせ、報告書にまとめた。【評価系】地域レジリエンス力強化手法として、1外部人材を活用したまちづくり、2緑地を活用した多文化共生社会づくり、3公共空間の多機能化と交流促進の3点を行った。1は、茨城県石岡市旧八郷町の集落の調査を行い、移住者を集落の担い手として育てるしくみの必要性を明らかにした。2は、筑波大学内のコミュニティガーデンにおいて活動を行った。
InGaAs2次元電子ガスMISFETの試作

本研究は、新しい構造をもつ2次元電子ガスMISFETを実現するための基礎的研究である。年限内に得られた成果を以下に挙げる。(1)Si超薄膜による絶縁体(Si_3N_4あるいはSiO_2)-InGaAs界面の制御は、非常に薄い(100Å)InGaAs活性層上においても有効であることがわかり、2次元電子ガスの、MISゲートによる駆動にも成功した。(2)MISゲート電極下の逆HEMT構造のMBE成長条件の最適化を計り、低温成長スペ-サ層の挿入により2次元電子の移動度を、77Kにおいて5,000cm/v・secから40,000cm/v・secまで向上させた。(3)一般的にInGaAs系HEMTにおいて問題となっている、メサエッチングした側面でのゲート電極と2次元電子ガスとの接触に起因する、漏れ電流の問題を、弗化水素による表面処理とSi超薄膜形成とを組み合わせて、界面を制御して絶縁体を推積することにより回避することに成功した。年限内に、良好な特性を有する2次元電子ガスMISFETの実現には到達しなかった。これは、ソース・ドレイン電極のオーミック接触の抵抗値を下げる技術を開発できなかったためであるが、今後この点が解決されれば、本研究により得られた成果と合わせて、良好な特性を持つ新しい素子が実現すると考えられる。
リン酸イオン供与膜輸送体・酵素群に対する副甲状腺ホルモンの骨特異的作用

本研究の目的は、副甲状腺ホルモン(PTH)シグナルが前骨芽細胞(骨芽細胞前駆細胞)の細胞増殖および成熟骨芽細胞の基質合成を亢進するだけでなく、石灰化基質の構成要素であるリン酸イオンの生成・供与に関する膜輸送体・酵素群に直接作用する可能性を明らかにすることである。平成30年度では、PTH投与においてリン酸イオン供与膜輸送体・酵素の発現・局在が、基質合成を行っている成熟骨芽細胞、また、それ以外の前骨芽細胞・骨細胞においてどのように変化するか解析した。具体的には、申請者が2016年にEndocrinologyに報告した方法に準じてPTH高頻度投与マウスを作成し、成熟骨芽細胞が活発に基質小胞・石灰化球を産生しながら基質合成を行うこと、また、骨形成速度が亢進することを確認した。ところが、PTH高頻度投与では主要なリン酸イオン供与膜輸送体・酵素である組織非特異型アルカリホスファターゼ(TNAP),ピロリン酸合成酵素(ENPP1),基質小胞内でリン酸を生成するPHOSPHO1の発現が上昇したが、ピロリン酸を輸送するANKの発現に変化は認められなかった。これら膜輸送体や酵素を免疫組織化学的に解析したところ、コントロール群(PTH非投与群)ではTNAPとPHOSPHO1は成熟骨芽細胞と前骨芽細胞に、一方、ピロリン酸合成を行うENPP1は主に骨芽細胞に教材した。しかし、PTH高頻度投与では、骨芽細胞ばかりでなく前骨芽細胞や骨細胞にもENPP1の強陽性反応を認めた。real time PCRで解析すると、PTH投与群におけるTNAP発現の約2倍のENPP1発現上昇が確認された。以上から、PTHシグナルによる骨基質石灰化の低下は、単に骨基質合成が上昇しているからだけではなく、石灰化抑制に作用するENPP1発現が亢進することに一因していることが示唆された。従来、副甲状腺ホルモン(PTH)を頻回投与すると骨代謝回転が上昇するため、石灰化が骨基質産生に追いつかず低石灰化が誘導されるという説明がなされてきた。しかし、申請者は、PTHが前骨芽細胞や成熟骨芽細胞に局在あるいは分泌されるリン酸イオンの生成・供与に関する膜輸送体・酵素の発現や微細局在に対してPTHが影響を与える可能性を推察し、本研究を実施した。その結果、PTH高頻度投与では、前骨芽細胞・成熟骨芽細胞ともにTNAP/PHOSPOHO1の強陽性免疫反応を示す一方で、前骨芽細胞・成熟骨芽細胞そして骨細胞にかけて広範にENPP1の強陽性局在が認められた。さらに、PTH高頻度投与によるTNAP発現上昇よりもENPP1発現上昇が有意に高いことも明らかとなった。このことは、PTH頻回投与で骨代謝回転が上昇するため、石灰化が骨基質産生に追いつかず低石灰化が誘導される、といったこれまでの説明だけではないことを強く示唆していると考えられる(平成30年度における本所見は、各学会にて発表を行っており、現在、論文作成中である)。その一方で、PTH高頻度投与によってFGF23の遺伝子発現上昇を確認したが、有意な血中リン濃度の低下は認められなかった。このことは、骨基質石灰化は血中リン・カルシウム濃度の微細な変化に影響を受けるのではなく、PTHが成熟骨芽細胞や骨細胞ネットワークを介して作用する可能性が強く示唆された。よって、今後の研究の推進方策として、追加実験として、PTH投与を低下させた場合にリン酸イオン供与膜輸送体や酵素群がどのような発現変化、あるいは、局在変化を示すか新たな課題が生じた。平成30年度の実験で、PTH高頻度投与によるTNAP発現上昇よりもENPP1発現上昇が有意に高いこと、また、FGF23発現は上昇したが血中リン濃度に影響を及ぼすほどではなかったことから、骨基質石灰化は血中リン・カルシウム濃度の微細な変化によって影響を受けるのではなく、成熟骨芽細胞や骨細胞ネットワークにより細胞学的に調節される可能性が示唆された。このことは同時に、PTHが前骨芽細胞や成熟骨芽細胞・骨細胞に直接作用する可能性、および、PTHが骨細胞にFGF23発現を誘導し、そのFGF23が骨芽細胞系細胞に局所的に作用することで基質石灰化が抑制される可能性が新たな課題として示された。従って、本研究の申請時に考えていたsodium/phosphate cotransporter type IIa/IIc (NaPi IIa/IIc)遺伝子欠損マウスによるリン濃度低下の実験だけでなく、PTH投与を低下させた場合にリン酸イオン供与膜輸送体や酵素群がどのような発現変化、あるいは、局在変化を示すか追加実験を行いたい。平成31年度(令和元年)では、NaPi IIa/IIc遺伝子欠損マウスの骨組織におけるENPP1, TNAP, PHOSPHO1の発現・局在を検索するとともに、PTH投与低下実験、つまり、腎臓5/6摘出ラットにカルシミメティクスを投与する実験を行い、血中カルシウム濃度、リン濃度およびPTH濃度を計測する一方、骨組織の組織化学解析、基質石灰化およびENPP1, TNAP, PHOSPHO1(局所的リン酸イオン産生因子)ならびにFGF23(血中リン濃度抑制因子)の遺伝子発現、蛋白局在を検索する予定である。

本研究の目的は、副甲状腺ホルモン(PTH)シグナルが前骨芽細胞(骨芽細胞前駆細胞)の細胞増殖および成熟骨芽細胞の基質合成を亢進するだけでなく、石灰化基質の構成要素であるリン酸イオンの生成・供与に関する膜輸送体・酵素群に直接作用する可能性を明らかにすることである。平成30年度では、PTH投与においてリン酸イオン供与膜輸送体・酵素の発現・局在が、基質合成を行っている成熟骨芽細胞、また、それ以外の前骨芽細胞・骨細胞においてどのように変化するか解析した。具体的には、申請者が2016年にEndocrinologyに報告した方法に準じてPTH高頻度投与マウスを作成し、成熟骨芽細胞が活発に基質小胞・石灰化球を産生しながら基質合成を行うこと、また、骨形成速度が亢進することを確認した。ところが、PTH高頻度投与では主要なリン酸イオン供与膜輸送体・酵素である組織非特異型アルカリホスファターゼ(TNAP),ピロリン酸合成酵素(ENPP1),基質小胞内でリン酸を生成するPHOSPHO1の発現が上昇したが、ピロリン酸を輸送するANKの発現に変化は認められなかった。これら膜輸送体や酵素を免疫組織化学的に解析したところ、コントロール群(PTH非投与群)ではTNAPとPHOSPHO1は成熟骨芽細胞と前骨芽細胞に、一方、ピロリン酸合成を行うENPP1は主に骨芽細胞に教材した。しかし、PTH高頻度投与では、骨芽細胞ばかりでなく前骨芽細胞や骨細胞にもENPP1の強陽性反応を認めた。real time PCRで解析すると、PTH投与群におけるTNAP発現の約2倍のENPP1発現上昇が確認された。以上から、PTHシグナルによる骨基質石灰化の低下は、単に骨基質合成が上昇しているからだけではなく、石灰化抑制に作用するENPP1発現が亢進することに一因していることが示唆された。従来、副甲状腺ホルモン(PTH)を頻回投与すると骨代謝回転が上昇するため、石灰化が骨基質産生に追いつかず低石灰化が誘導されるという説明がなされてきた。しかし、申請者は、PTHが前骨芽細胞や成熟骨芽細胞に局在あるいは分泌されるリン酸イオンの生成・供与に関する膜輸送体・酵素の発現や微細局在に対してPTHが影響を与える可能性を推察し、本研究を実施した。その結果、PTH高頻度投与では、前骨芽細胞・成熟骨芽細胞ともにTNAP/PHOSPOHO1の強陽性免疫反応を示す一方で、前骨芽細胞・成熟骨芽細胞そして骨細胞にかけて広範にENPP1の強陽性局在が認められた。さらに、PTH高頻度投与によるTNAP発現上昇よりもENPP1発現上昇が有意に高いことも明らかとなった。このことは、PTH頻回投与で骨代謝回転が上昇するため、石灰化が骨基質産生に追いつかず低石灰化が誘導される、といったこれまでの説明だけではないことを強く示唆していると考えられる(平成30年度における本所見は、各学会にて発表を行っており、現在、論文作成中である)。その一方で、PTH高頻度投与によってFGF23の遺伝子発現上昇を確認したが、有意な血中リン濃度の低下は認められなかった。このことは、骨基質石灰化は血中リン・カルシウム濃度の微細な変化に影響を受けるのではなく、PTHが成熟骨芽細胞や骨細胞ネットワークを介して作用する可能性が強く示唆された。よって、今後の研究の推進方策として、追加実験として、PTH投与を低下させた場合にリン酸イオン供与膜輸送体や酵素群がどのような発現変化、あるいは、局在変化を示すか新たな課題が生じた。平成30年度の実験で、PTH高頻度投与によるTNAP発現上昇よりもENPP
NMR分光法によるケイ酸塩ペロブスカイトの局所構造の研究

本研究の成果を項目毎にまとめて示す.1.NMR分光器の導入:400MHzのMAS NMR分光器を導入し,その立ち上げを行った.現在までに^<29>Si,^<27>Al,^<23>Na,^1H等の核種のMAS NMR法や交差分極法のルーチン測定が可能になった.平成13年度に別途導入したプローブ等により低共鳴周波数の核の観察も可能になった.また多量子(MQ)測定も可能になった.この装置は共同利用にも供されている.2.化学シフトの非経験分子軌道法計算:分子軌道法を用いてアルミを含むケイ酸塩クラスターやSiO_2多形の化学シフトや電場勾配などの計算を行った.Alのトライクラスターについても計算を行い,そのNMR的特徴を初めて明らかにした.3.電場勾配の第一原理計算:第一原理計算によりAl等の電場勾配を計算した.Alを含む酸素欠損ペロブスカイトであるCa_2Al_2O_5構造においてはAl席の電場勾配は非常に大きいことが分かった.この計算は多量子NMRのピーク同定に非常に有用である.4.含水ケイ酸塩メルトの構造:水とケイ酸塩の相互作用を見るために含水ガラスをHIPで合成し,^1H,^<29>Si,^1H-^<29>Si CP NMRでその構造を調べた.水がケイ酸塩を重合化させることを見つけた.これは従来の常識を覆す発見である.5.硫黄の溶解に伴うケイ酸塩メルト構造の変化:硫黄がメルト構造をどう変えるかを^<29>Si NMRで調べた.Sとしてsodium disilicateへ加えた場合はメルト構造が重合化することが観察された.6.鉱物の水和の研究:forsterite, enstatite, diopside多結晶体の水和過程を1H NMR法で調べた.その結果水和層が存在し,その中では重合度が上がっていることが示された.7.水とケイ酸塩の相互作用の結晶化学:以上の結果などから水と鉱物の相互作用を考える上で重要な結晶化学的指針が得られた.本研究の成果を項目毎にまとめて示す.1.NMR分光器の導入:400MHzのMAS NMR分光器を導入し,その立ち上げを行った.現在までに^<29>Si,^<27>Al,^<23>Na,^1H等の核種のMAS NMR法や交差分極法のルーチン測定が可能になった.平成13年度に別途導入したプローブ等により低共鳴周波数の核の観察も可能になった.また多量子(MQ)測定も可能になった.この装置は共同利用にも供されている.2.化学シフトの非経験分子軌道法計算:分子軌道法を用いてアルミを含むケイ酸塩クラスターやSiO_2多形の化学シフトや電場勾配などの計算を行った.Alのトライクラスターについても計算を行い,そのNMR的特徴を初めて明らかにした.3.電場勾配の第一原理計算:第一原理計算によりAl等の電場勾配を計算した.Alを含む酸素欠損ペロブスカイトであるCa_2Al_2O_5構造においてはAl席の電場勾配は非常に大きいことが分かった.この計算は多量子NMRのピーク同定に非常に有用である.4.含水ケイ酸塩メルトの構造:水とケイ酸塩の相互作用を見るために含水ガラスをHIPで合成し,^1H,^<29>Si,^1H-^<29>Si CP NMRでその構造を調べた.水がケイ酸塩を重合化させることを見つけた.これは従来の常識を覆す発見である.5.硫黄の溶解に伴うケイ酸塩メルト構造の変化:硫黄がメルト構造をどう変えるかを^<29>Si NMRで調べた.Sとしてsodium disilicateへ加えた場合はメルト構造が重合化することが観察された.6.鉱物の水和の研究:forsterite, enstatite, diopside多結晶体の水和過程を1H NMR法で調べた.その結果水和層が存在し,その中では重合度が上がっていることが示された.7.水とケイ酸塩の相互作用の結晶化学:以上の結果などから水と鉱物の相互作用を考える上で重要な結晶化学的指針が得られた.本年度は本研究費により固体高分解能MAS NMR装置(Varian Unity Inova 400)を購入・設置した.調整のトラブルなどが導入初期にあったが,現在稼動している.最初にテストとしてパイロフィライトやアルミナで^1H,^<29>Si,^<27>Alについて測定を行ったが,所定の性能を十分発揮していることを確認した.現在Alを含むケイ酸塩ペロブスカイト合成の準備を開始したところで,試料が出来次第^<29>Siと^<27>Al MAS NMR測定を行う.一方これと並行して,非経験的分子軌道法を使ってアルミノシリケート中の^<17>O,^<27>Al,29SiのNMR物性の予測を行った.これは得られたNMRスペクトルから局所構造を推定するために必要な計算であり,特に測定データの少ない^<17>Oスペクトルの解釈には必要不可欠である.アルミノシリケート中にはAl-O-Si,Si-O-Si,Al-O-Alおよび3配位酸素(トライクラスター)の酸素種が存在する可能性がある.

後者2つはその存在がこれまで認められていなかったが,最近それらを検出したとする報告がある.これらの同定は必ずしも十分な裏付けがないため,我々はそれらの酸素種がどのようなNMR物性を持つか計算を行った.その結果トライクラスターについては他の酸素種と区別が困難であること,およびAl-O-Alについては十分区別が可能であることを示した.この結果は既に発表・印刷された.この計算自体は主に4配位のSi,Alについて行われたが,次年度はこれを6配位Si,Alに拡張して高圧相のNMR測定結果の解釈に役立てるつもりである.本年度は残念ながらNMRプローブが故障のため7ヶ月間もメーカーに修理のために戻ってしまい,実験の方は十分に行えなかった.その分計算によるNMR物性の予測により重点を置き,研究を行った.実験の方では代替のプローブを使って,高圧含水CaMgSi2O6ガラスの局所構造を1H,29Si NMRと1H-29Siの交差分極法で調べた.その結果H2Oの溶解に関していくつか興味深い結果を得た.またCa2Al2O5欠陥ペロブスカイトを高圧合成し,現在測定を行っているところである.計算の方では非経験的分子軌道法による含水ケイ酸塩のNMR物性の予測を行った.これは実測のNMRスペクトルから局所構造を推定するために必要であって,ガラス中の水の存在形態や水素結合の情報を知るために重要である.計算の結果は,これまでNaAlSi3O8などでH2Oと解釈されてきたピークが,OHであることを示唆する.またSiOHが固定されたものではなく,回転などの運動をしていることが予想された.また第1原理計算法による結晶の電場勾配の計算も行った.これは例えばAlや酸素のような核四極子モーメントを持つ核のスペクトルの解釈には必要不可欠な情報である.Ca2Al2O5を含むさまざまな結晶について第1原理計算を行った.既に実測データがあるものと比較すると,計算による結果は実測データをよく再現する.このため第1原理計算による予測が十分実用的であり,核四極子モーメントを持つ核のNMRスペクトルの解釈を飛躍的に容易にすることが期待される.Ca2Al2O5のAlについてはかなり大きなCqが得られ,我々の現在の装置では測定に困難が予想される.次年度は遅れている実験の方に重点を置き,ケイ酸塩ペロブスカイトについての合成・測定を行う.本年度は高圧試料のプロトンNMRによる研究の予備実験として,含水ガラスにおけるプロトンNMRの研究を主に行った.含水ガラスを合成し,そのプロトンMAS NMR, CP-MAS NMR,またSi MAS NMR測定を行い、プロトンの環境や水の溶解機構について調べた.含水ガラス試料は主に内熱式ガス圧装置で合成した.しかし,含水条件で急冷できないメルトが多く,きれいな含水ガラスが得られたのは、現在のところNa2 Si2O5, Na2Si4O9, Na2CaSi4O10のみである.プロトンの測定は高感度であるが故,不純物やプローブ自体のバックグラウンドなどの効果を受けやすい.このため試料のハンドリング(手袋の使用)や測定方法などを工夫した.その結果既にNMR研究報告のあるガラスについては,それを再現するデータが得られるようになった.使用しているプローブはプロトンバックグラウンドが大きいが,ブランク試料のデータを差し引くことにより十分発表に耐えるデータが取れるようになった.