hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
加熱調理において食材に現れる状態変化の巨視的および微視的観察

1)食材成分のうち,加熱により発熱や吸熱をともなった相変化を示すものが各種存在する.その状況を巨視的および微視的な手段を用いて追跡し,食材内部の熱移動を一般化し、定式化するための情報を収集することを目的として,以下の実験研究を行なった.2)巨視的な方法として,一定加熱条件下での食材内部温度の上昇曲線に対する油脂系の融解・寒天・ゼラチン各水溶液ゲルのゾルへの転移,馬鈴薯・米・玉蜀黍各デンプン粒水系の糊化,鶏卵々黄・卵白・全卵の熱凝固等の影響を調べ,併せて各試料系の瞬間弾性率と温度との関係を追跡した.その結果,デンプン粒の糊化は温度上昇曲線に見るべき影響を与えないのに対し,脂質の融解やゲルのゾル転移に際し一時的な内部温度の低下が現われ、鶏卵各成分の熱凝固現象は広い温度範囲で温度上昇曲線に複雑な形状を与えた.したがって、デンプン系を除く他の試料では,昇温曲線の定式化に二つ以上の数式表現が必要であることが示唆された.これに対し,瞬間弾性率の加熱による変化はむしろ単調であるが,相変化に追随する系全体の弾性率の変化に各試料の特徴が認められる.3)これら相変化の微視的な状況を光学顕微鏡により視覚的に観察するための予備実験として,顕微鏡周辺のシステムを組み立てる一方,相変化を検鏡するための試料調製法をデンプン粒の糊化,鶏卵各成分の熱凝固,寒天水溶液ゲルのゾル転移を対象に検討した.しかし、相変化が必ずしも成分の形状変化に対応せず,また高倍率での検鏡が不可能であったため,検鏡システムの改良と試料調製法の再検討が今後に残された課題である.1)食材成分のうち,加熱により発熱や吸熱をともなった相変化を示すものが各種存在する.その状況を巨視的および微視的な手段を用いて追跡し,食材内部の熱移動を一般化し、定式化するための情報を収集することを目的として,以下の実験研究を行なった.2)巨視的な方法として,一定加熱条件下での食材内部温度の上昇曲線に対する油脂系の融解・寒天・ゼラチン各水溶液ゲルのゾルへの転移,馬鈴薯・米・玉蜀黍各デンプン粒水系の糊化,鶏卵々黄・卵白・全卵の熱凝固等の影響を調べ,併せて各試料系の瞬間弾性率と温度との関係を追跡した.その結果,デンプン粒の糊化は温度上昇曲線に見るべき影響を与えないのに対し,脂質の融解やゲルのゾル転移に際し一時的な内部温度の低下が現われ、鶏卵各成分の熱凝固現象は広い温度範囲で温度上昇曲線に複雑な形状を与えた.したがって、デンプン系を除く他の試料では,昇温曲線の定式化に二つ以上の数式表現が必要であることが示唆された.これに対し,瞬間弾性率の加熱による変化はむしろ単調であるが,相変化に追随する系全体の弾性率の変化に各試料の特徴が認められる.3)これら相変化の微視的な状況を光学顕微鏡により視覚的に観察するための予備実験として,顕微鏡周辺のシステムを組み立てる一方,相変化を検鏡するための試料調製法をデンプン粒の糊化,鶏卵各成分の熱凝固,寒天水溶液ゲルのゾル転移を対象に検討した.しかし、相変化が必ずしも成分の形状変化に対応せず,また高倍率での検鏡が不可能であったため,検鏡システムの改良と試料調製法の再検討が今後に残された課題である.科学研究費補助金による平成13年度(初年度)当該研究実績の概要は、以下のとおりである。1.状態変化観察用食材成分の選択:加熱による食材成分の状態変化を観察するための対象として、デンプン粒子の糊化、寒天およびゼラチン各ゲルのゾル転移、高融点の脂質を含有する油脂系とその乳化系の融解、および鶏卵白の熱変性による凝固の問題を取り上げた。2.観察の方法と試料の調製:食材系内部の熱移動経過や系全体のレオロジー的性質が、系に含まれる成分の状態変化に影響される状況を調べた(巨視的観察手段)。これに対し、成分そのものの加熱による糊化、転移、融解等を位相差顕微鏡により直接検鏡する方法を試みた(微視的観察手段)。したがって、各々の観察手段に適合する食材試料系の調製法を検討し、媒質部分の増粘化によるデンプン粒子の沈降抑制や、マーカーによる転移現象の検鏡効果等を試験した。3.食材内部の熱移動:既設の加熱装置を用い、食材成分の状態変化にともなう熱の出入りが食材内部の熱移動に与える影響を観察し、多糖やタンパク質の相転移、あるいは脂質の融解に基づき、吸熱現象により成分量に応じて食材内部の温度が低下する経過が確認された。4.食材系全体のレオロジー的性質:既設のクリープ測定装置の試料保持部に温度制御装置を設け、加熱により食材系全体の静的弾性率が変化する状況を追跡した。米およびとうもろこしに由来するデンプンの場合、糊化に伴う弾性率の増加は著しいが、さらに80°C以上の温度でデンプン分子の構造変化による弾性率の一時的な低下が観察された。5.光学顕微鏡周辺装置の整備:既設の位相差顕微鏡の試料台に温度制御装置を設け、加熱により食材成分の状態に生じる変化を映像として記録するために必要な周辺装置を整備中である。

1)加熱中の食材成分が示す多様な転移現象を光学顕微鏡の視野のなかで観察し、平成13年度の当該研究で得られた成果,すなわち一定加熱下での各種食材内部における温度上昇曲線やその力学物性に対する相変化の影響等を測定した結果との関連性を追究するため,光学顕微鏡による観測システムの組立や転移現象を顕在化させるための試料調製等に関する予備実験を行なった.2)本研究において観察の対象としたのは,馬鈴薯デンプンの糊化,鶏卵中の卵黄および卵白各部の熱凝固,および寒天水溶液ゲルのゾルへの転移である.観測システムは,既設の倒立型光学顕微鏡に合わせ,その試料台に設置する温度制御可能な小型試料セルとそれに付設する加熱・冷却のための循環恒温装置,接眼レンズ部へのビデオカメラの設置,検鏡結果のモニタリング用映像設備とそのプリンター等で構成される.3)水中での馬鈴薯デンプン粒の加熱による膨潤・崩壊とそれぞれの温度との関係は,予測の通り視覚的に捉えることが可能であった.しかし,卵黄中の脂質分散粒子をマーカーとして卵黄の加熱による凝固過程を追跡し・あるいはエオシンで染色した濃厚卵白部の熱変性による形状変化を追跡することは,いずれも視覚的に困難であった.これらの転移現象が,形状変化として捕捉し難い状況にあるためである.寒天ゲルのゾルへの転移を,添加した少量の微細な乳脂肪球の並進拡散による揺動をマーカーとして検鏡する試みも,試料セルの形状から高倍率の対物レンズの使用が不可能であったため,予測した結果は得られなかった.さらに,検鏡には密閉型の試料セルを使用せざるを得なかったため,加熱形式が通常の食材加熱法と異なる点も問題である.今回の予備実験の結果を踏まえ,検鏡システムの改良を含めて相変化のモニタリングの方法等につき,さらに検討を続ける必要がある.
「世界システム」の変容と国民統合ー世界史における覇権交代ー

本年度は,研究計画第三年度にあたり,研究報告書の取りまとめに向けて、研究分担者の中間発表の他は,執筆に力を注ぐ態勢をとった。昨年度に続いて5月11日には,杉田助手による「トル-マン政権初期の中国政策」の研究報告会が開かれ、6月8日には松田教授「新四国借款団と両大戦問期の日米関係」の研究報告が、7月15日には小野助教授「ヨハン・プレンゲの戦争哲学と社会主義論」、田中助教授「綏遠事変と日中関係」、9月6日には森藤助教授による「ウェスタン・インパクトと国民統合ー佐久間象山の場合」の研変報告と五島助教授「『世界システム』の変容と国民統合ーベトナム指導部の認識と対応」の研究報告が更に9月27日には大内一「ブルゴス市衰迢の原因をめぐって」の報告が行なわれ、いずれも突っこんだ討論が行なわれた。研究の成果はまず、「『世界システム』の変容と国民統合」と題する研究成果報告書に集約され、出版される予定であるが,更に内容を深めた上で、本年度中に別に単行本の論集として公刊されることが計画されており、既に出版助成金の申請も行なわれている。研究成果は,各国の歴史の実証的な分枠の中で各々の研究参加者の視点から展開されており、全体として要約するのは極めて困難であるが,あえてまとめうるとすれば、第一に「世界システム」として揮握されるべき世界史的な相互依存関係が,各国史の基本的な枠組みを規定していると同時に、また各国の内部における「中心」と「同縁」の緊張関係がこの世界史的枠組を規定し直すという重層的な関係が浮かびあがってきたことを指摘することができるであろう。これに注目することによって「世界システム」的祝角は、各国の実証史的な研究と接合して、一層豊かな成果を産むことができると思われるのである。本年度を通じて当プロジェクトは、学外講師を招いた研究会と三度開催するとともに、プロジェクト参加者による学内研究会を四回開催し、活発に研究活動を展開した。その成果の一端は、各々の参加者が発表した論文および著書に反映されている。ここでは研究会自体の概要を記して報告にかえることとしたい。まず学外講師としては、一橋大学の油井教授、茨城大学の石島教授、大阪大学の川北教授をお招きし、各々の専門領域の観点から「世界システムと国民統合」について報告していただいた。油井教授は、特にアメリカ合衆国への移民問題を、移民を引き寄せる側と移民を出す側との相関という「世界システム」的観点から把握する必要を強調された。また石島教授は、中国の貨幣改革が世界各国の交渉の中で実施されたこと、中国の政治的発展が国際関係によって枠づけられていた点を指摘された。また川北教授は、オランダとイギリスの覇権交代のプロセスにスポットをあて、その対立が実は相互依存的なモメントを含んでいたことを分析され、「世界システム論」の意義が比較史的手法から関係史的視角への転換にあることを明らかにされた。全体として、「世界システム論」の方法的意義が深められたと同時に、特に労働力移動や、金融関係に分析の重要な論点があることが明らかとなった。しかし同時に従来の比較史的研究との総合化が更にはかられなければならないことも課題としてうかびあがっている。学内の研究会では、ム-アの比較史的な世界史研究と、フランス革命研究の動向に全員で改めて検討を加え、個別の各国史研究と世界史的観点との接合のあり方について認識を深めた。最終的成果は、研究論集にまとめられる予定であるが、そのための方法的、問題意識的な土台が築かれつつあると思われる。今年度は、5月に京都大学から服部晴彦教授をお招きし「ヨ-ロッパ経済とフランス」と題する研究報告をお願いし、11月には名古屋大学の木谷勤教授をお招きして「第一次世界大戦前夜のドイツ帝国の政治的危機」と題する報告をお願いしてフランス史、ドイツ史研究の最新の動向をめぐって研究会を開催した。このほか、11月には研究代表の松田が世界システム論に関する最新の研究動向を報告、更に12月の合宿では、来年度の研究報告集の出版に向け、阿河「彫像狂時代:19世紀フランス共和国の政治文化の一形態」、秋田「世紀転換期のイギリス帝国の変容とインド軍:ボ-ア戦争との関連を中心に」、岡田「自由主義の危機と再生:エドワ-デイアン・リベラリズムの思想と基盤をめぐって」の3つの報告が行なわれ、活発な討論が展開された。また別に月例研究会では、アンダ-ソンの『想像の共同体』、ギアツの『ヌガラ』、リン・ハントのフランス革命研究など、最近の政治文化論的なアプロ-チをとる歴史研究をとりあげて検討した。全体として「世界システム論」が、内政と外交の二分法的な手法を克服し、各国の歴史を世界体制との相互規定の中で構造的に把握する視点を提供していることを承認しながらも、「世界システム」とナショナルな政治的文化的枠組みとの間の関係をより綿密に検討する必要が指摘された。そしてこの観点からすると、民衆の中にナショナルな心性をつくり出す政治文化の研究や、各国の経済の基礎となる人口史などの計量経済史の成果、また政党や選挙研究を通じた国民統合のプロセスや植民地の軍事機構の分析など、新しい手法によるさまざまな成果を摂取しつつ、重層的な分析によって「世界システム」の中における国家の存在とその角逐の意味を明らかにする必要が提起された。

本年度は,研究計画第三年度にあたり,研究報告書の取りまとめに向けて、研究分担者の中間発表の他は,執筆に力を注ぐ態勢をとった。昨年度に続いて5月11日には,杉田助手による「トル-マン政権初期の中国政策」の研究報告会が開かれ、6月8日には松田教授「新四国借款団と両大戦問期の日米関係」の研究報告が、7月15日には小野助教授「ヨハン・プレンゲの戦争哲学と社会主義論」、田中助教授「綏遠事変と日中関係」、9月6日には森藤助教授による「ウェスタン・インパクトと国民統合ー佐久間象山の場合」の研変報告と五島助教授「『世界システム』の変容と国民統合ーベトナム指導部の認識と対応」の研究報告が更に9月27日には大内一「ブルゴス市衰迢の原因をめぐって」の報告が行なわれ、いずれも突っこんだ討論が行なわれた。研究の成果はまず、「『世界システム』の変容と国民統合」と題する研究成果報告書に集約され、出版される予定であるが,更に内容を深めた上で、本年度中に別に単行本の論集として公刊されることが計画されており、既に出版助成金の申請も行なわれている。研究成果は,各国の歴史の実証的な分枠の中で各々の研究参加者の視点から展開されており、全体として要約するのは極めて困難であるが,あえてまとめうるとすれば、第一に「世界システム」として揮握されるべき世界史的な相互依存関係が,各国史の基本的な枠組みを規定していると同時に、また各国の内部における「中心」と「同縁」の緊張関係がこの世界史的枠組を規定し直すという重層的な関係が浮かびあがってきたことを指摘することができるであろう。これに注目することによって「世界システム」的祝角は、各国の実証史的な研究と接合して、一層豊かな成果を産むことができると思われるのである。
『パンチ』を中心にした英国ヴィクトリア朝期諷刺図像の文化的研究

この科研費を用いた研究では、19世紀ヴィクトリア朝イギリスで人気を博した『パンチ』誌を中心にすえて、様々な19世紀的現象の背後にある文化的イデオロギーをとらえること、さらに中世・ルネサンス以来の先行図像との比較分析を通して諷刺図像の図像史的発展と近代イデオロギーの成立過程を概観することを当初の目的としてかかげた。研究を進めるにあたって、まず『パンチ』に現れた諷刺図像を手掛かりに、篠(研究代表者)が共時的にヴィクトリア朝の文化の構造を分析し、宮地(研究分担者)が通時的に、ヨーロッパ図像の変遷という視点からヴィクトリア朝文化の特質を見ていくというのが基本的な計画であった。研究成果報告書を作成するにあたって、我々は互いの研究で得た知見を話し合い、それぞれの分担箇所に溶かし込み、当初の計画に沿うように再構成し、前半では通時的な観点からヨーロッパ諷刺図像の歴史を概観し、後半では『パンチ』の性格付けに大きく貢献した諷刺画家ジョン・リーチに焦点をあてて、ヴィクトリア朝時代における『パンチ』誌の特質についてまとめた。研究内容の第1章「諷刺の視覚的表象」では、まず諷刺の精神は人間の愚かしさを是認し、最終的には人間の善に対する信頼に行き着くことを述べ、次いで諷刺戯画の主な手法とその対象について概略をまとめた。第2章「ヨーロッパ諷刺図像の歴史」では、近代になるにつれて諷刺図像がジャーナリズムと結びついてプロパガンダの力を次第に増していく様子を後づけた。第3章「『パンチ』誌の中の英国諷刺図像の研究」では、J・リーチの諷刺戯画はいわゆる“English Humour"をその特徴とし、中産階級の価値観と合致してその道徳観を育てたこと、そしてそのような特質が『パンチ』誌人気の秘密の一端であったことを代表的な図像をあげて詳述した。本年度は特に『パンチ』に描かれた病める都市ロンドンの表象と作家ディケンズが描いたロンドンの描写の比較検討というテーマに絞って考察を進めた。19世紀のヴィクトリア朝イギリスを万華鏡のように映し出す諷刺週刊誌『パンチ』は「飢餓の40年代」と言われる1841年7月に創刊された。上は政局や時事問題から下は風俗・習慣・流行に至るまでありとあらゆる社会の側面を扱い、文字と図像の合体によって非常な人気を博した.創刊当時の『パンチ』は「貧困」という社会的問題大きく扱い、ロンドンの貧富の差による権力構造を諷刺図像の中に見事に暴き出している。たとえば、「資本と労働」と題する諷刺図は画面の上3分の1が上流社会の貴族が優雅にくつろいだ場面で、下3分の2が貧者たちが地下の穴蔵に閉じ込められた図となっている。地下の世界に封じ込められた不具者や病気の者、乳飲み子を抱えた女たちは、労働を搾取され、絶望の表情を浮かべて生ける屍のように描かれている。この図像は富を持つわずかな上流階級が貧困階級を地上世界から排除して、経済活動の下部横造において支配し、その労働の生み出す利益の上に余暇を享受するといった当時の病めるロンドンの有り様を、上下二分割の構図によって余すところなく描き出している。この富者と貧者の対照という手法は『パンチ』においてしばしば用いられる諷刺の常套的手法である。また当時のロンドンは、人口増加によって、生活環境が悪化し、しばしばコレラに襲われた。『パンチ』はその様子を克明に描き、大都市ロンドンの病んだ実体を浮き彫りにする。

(「病い」の比喩は『パンチ』だけでなくディケンズ作品にも氾濫している。)ディケンズ作品でも「貧困」は基本的なモチーフとして現れ、救貧院における貧者の搾取という実体が執拗に描かれる。たとえば、『オリヴァー・トウィスト』において主人公オリヴァーはたえず「空腹」に悩まされている。また、彼にとってロンドンは最初自由な「大いなる大都市」として映るが、作家はすぐにその悲惨な実体が暴き出していく。ここにも見かけと実体という二分割の手法が用いられており、その二分割法あるいは対照法こそが社会悪を糾弾するときの文字テクスト(小説)と図像テクスト(諷刺図)に共通した強力な諷刺の方法であることを確認した。諷刺図像の変遷を辿る試みとして今年度は動物寓意による諷刺図像に焦点をあてて考察した。ヨーロッパの古代及び中世には「動物観相学」とでも呼ぶべきものがあった。人間の道徳的性質を認識しようとする際、動物の姿形と人間の姿形(顔の各部、表情、身体的特徴)を比較して個人の徳性を読みとろうとする術である。それは占星術とも、また小宇宙としての人間観とも深く関わっており、たとえば、憂鬱質の人は土の性質にもまた豚の性質にも照応しており、それが土星の星徴の現れであるとするのである。そうした動物との類推によって人間の隠された本性を読み解こうという態度はルネサンス期になって一層の理論化が進み、ある人物を描くとき、大きくデフォルメして動物との類似性が際立つように描かれるようになる。基本的にそれは諷刺と言うよりも世界の秩序と本質を解読しようとする認識システムであったが、近代合理主義の時代になると、人物諷刺と結びつき、ラファータ-の『観相術』の流行とも相まって動物寓意による諷刺図像は18世紀末から次第に一般化していく。例えば、『パンチ』誌でも活躍したクルックシャンクには『動物学的スケッチ集』があり、フランスの諷刺漫画家ド-ミエの描く政治家たちの図像にも動物寓意による諷刺は一見して明らかである。人間の徳性を動物によって表象する方法は人間の想像力の底流をなすものであるが、19世紀にはそれが諷刺の強力な手法として前面に現れてくることを確認した。また、『パンチ』誌自体の研究も進み、『パンチ』誌の変化を、(1)時代の変遷(2)『パンチ』誌の変容(3)寄稿者・戯画家の世代交代といった観点から辿り、『パンチ』誌が当初の貧しい人たちを擁護する使命をおびた荒削りな社会政治風刺誌から中流教養人を対象とする洗練された娯楽ユーモア誌へと変貌していく過程を後づけた。それは同時に社会諷刺誌としての使命の終焉でもあるという結論を得た。前年度において研究代表者の篠は『パンチ』誌の創刊間もない時期の変貌・脱皮に関して、その背景と周辺事情について調査検討した。本年度はそれを受けて、作画面で『パンチ』に品格を与え、雑誌の社会的位置づけを明確にし、国民の大部分を構成する中流階級の居間にも浸透させ、女性を読者に取り込んだ立役者J.リーチ(1817-64)に焦点をあてて、その作品を分析した。彼の場合、政治経済等の諷刺戯画は必ずしも得意ではなかったが、それでも文筆面の編集者の支援を受けて、ヴイクトリア朝英国の政治経済を揶揄する優れた作品を残した。彼の得意分野は市民生活の諷刺にあり、恋愛・結婚・夫婦・子供・使用人・流行・旅行・スポーツ等の幅広い範囲で多数の作品を生み、多くの傑作を残した。彼は生活のさまざまな現象を鋭く観察し、その特質を明確にとらえて、作品化し、読者の共感を得た。特に彼は新しい時代の女性、使用人、子供の言動から諷刺的笑いを生む点で優れていた。
卵胞発育プロファイリングを利用した汎用型体外培養系の開発

絶滅危惧種動物や有用家畜の遺伝資源を有効利用するためには、凍結保存した卵巣あるいはiPS細胞由来の未発育卵母細胞を体外で発育させる培養技術が不可欠である。しかしながら、特定のマウス系統あるいはマウス以外の動物では、未発育卵胞を体外に取り出し発育させ産子を獲得する技術は未だ確立されていない。そこで本研究では、マウス系統間での体外培養卵巣および卵胞の発育差異が生じるメカニズムについて明らかにする。さらに、マウスで得られた知見を様々な動物種・系統へ応用するため、齧歯類に近縁であるウサギの卵胞の体外培養系の確立をめざす。
癌の染色体異常の発生とその意義に関する分子細胞遺伝学的研究

共通目標、癌化に関する遺伝子の分子細胞遺伝学的マッピングと、情報・技術の交換に班員の努力目的が固まってきた。癌の染色体変化と癌遺伝子の組換え、発現を調べる研究に就いて、班内外で多角的な研究効力のかたちがとられつつある。一方で班員独自の研究が進行した。高木班員はCattanach転座でのX下活性を指標に癌細胞が単一細胞、あるいは多細胞起源かを探った。及川班員のラットでの癌遺伝子myc,Nras,Hras,fosの染色体、を決定した。S197形質細胞のmyc発現は脾細胞との融合では抑制されず繊維芽細胞とでは抑制され、制御遺伝子の組織依存性を示した。金子班員によれば各種【Ph^1】白血病でbcr変異、ll923転座でのets1の組換えはなかった。大野班員は鉱物油によるマウス形質細胞腫の異型転座でmycが15D2から12F1に転座していた。沼班員のenkephalin遺伝子のマッピングは、異種cDNAでは雑種効率悪く、ヒトcDNAより反復配列のない部分がsubc1oneされ、可能性が出てきた。翠川班員は昨年度マウス無血清培地増殖株(m細胞)で増殖性と染色体変化との関連を解析した。阿部班員は多数の培養株の核型を明らかにし、癌遺伝子研究の基礎を作った。また神経芽細胞株で、ビオチン化DNAプローブを用いる癌遺伝子のマッピングを検討するかたわら、po1y-LYSを用いるNmycのマッピングを進めている。杉山班員はラット白血病について、ab1-rDNA転座の分子転座の証明を試みているが、ab1の5′,3′側に20kbまでrDNAの遺伝子は確認出来ず、3′側にrDNAのスペーサー要素を認め、意味を検討中である。白石班員はB100m患者(BS)リンパ球の発癌剤変換細胞の染色体変化と癌遺伝子発現、骨髄細胞系への分化を認めた。BS細胞のSCE発生機構も継続検討中である。
重症敗血症患者から分離された新規Capnocytophaga属菌に関する研究

国内でネコ掻傷やイヌとの接触による感染が原因と思われる敗血症3例(うち死亡1例)から分離されたCapnocytophaga canisについて、3菌株の遺伝子解析及び各種性状解析結果をまとめ、英文論文として発表した。これはC. canis感染による敗血症例からの分離株に関する世界で初めての報告となった。これらのC. canis臨床分離株のうちの1株を、鑑別診断法の開発などに広く利用できるように国際的な微生物資源バンクに寄託した(HP40001株=JCM31246株=DSM103082株)。近年、海外の研究グループが開発したCapnocytophaga canimorsusの莢膜型タイピング法を用いて、C. canisについてもタイピングを試みたが、ヒト臨床分離株3株、イヌ・ネコ分離株2株のいずれも同法で型別できる莢膜型AEには当てはまらず、Non-typeとなった。一方、C. canimorsusのヒト臨床分離株計61株を解析した結果、約93%が莢膜型ACのいずれかに分類された。このことから、C. canimorsusとC. canisはともにヒトに敗血症を引き起こすが、その莢膜型は共通していないことが示唆された。国内において、H30年度には計11例のイヌ・ネコ由来のCapnocytophaga属菌感染例を把握した。11例全てがC. canimorsus感染例であり、C. canis感染例はなかった。イヌのC. canis保菌率について調査し、同一サンプル群のC. canimorsusおよびCapnocytophaga cynodegmiの保菌率と比較した。C. canisの保菌率54.2%は、C. canimorsus及びC. cynodegmiの保菌率(それぞれ65.1%、81.9%)より低かったが、多くのイヌがC. canisを保菌していることが明らかとなり、これらの結果を学会で報告した。厚生労働省webサイトに掲載されている「カプノサイトファーガ感染症に関するQ&A」を大幅改定するにあたり、本研究課題によって得られた成果を内容に反映した。死亡例1例を含む3例の敗血症患者から分離された新規Capnocytophaga属菌3菌株ついて、遺伝子解析、各種性状解析等を実施し、新菌種提唱論文作成に必要な、各種の細菌学的なデータを得た。本菌種はC. canimorsusおよびC. cynodegmiと最も近縁であるが、分類学的にこれらとは異なる新菌種に該当することが確認された。また、このうち基準株となるHP40001株の微生物保存機関への寄託手続きを行った。さらに16S rRNA遺伝子とgyrB遺伝子をターゲットとした新規Capnocytophaga属菌特異的PCR検出法を確立した。次にこのPCRによる菌種鑑別法を用いて、保菌動物であるイヌおよびネコの口腔スワブからの新規Capnocytophaga属菌遺伝子の検出を行った。その結果、イヌ・ネコが口腔内に保有する既存菌種であるC. canimorsusおよびC. cynodegmiと同様に、イヌ、ネコともに新規Capnocytophaga属菌を高率で保有していることが明らかとなった。また、国内の医療機関において、H27年度にはこれまでに8例(うち死亡1例)のイヌ・ネコ由来のCapnocytophagaによる症例を把握した(7例がC. canimorsus感染、1例がC. cynodegmi感染)。新規Capnocytophagaによる症例は確認されなかった。上記症例のうち6例から分離された菌株の検査依頼ないし分与を受け、遺伝子解析、生化学的性状解析および薬剤感受性試験を行った。薬剤感受性試験では、1例がβ-ラクタマーゼ陽性であり、ペニシリン、アモキシシリンなどに耐性を示した。現在新菌種提唱のための論文投稿準備を進めるとともに、症例情報の収集および臨床分離菌株の解析、イヌ・ネコの既知・新規のCapnocytophaga属菌保有状況調査を継続して実施している。平成27年度の研究実施計画のうち、新規Capnocytophaga属菌を新菌種として提唱するための論文が未だ作成中であり、投稿に至らなかった。新規Capnocytophaga属菌の性状解析、鑑別診断法の開発およびイヌ・ネコの保有状況の調査については、計画通り進展しており、新たな知見が得られつつある。死亡例1例を含む3例の敗血症患者から分離された新規Capnocytophaga属菌3株は、Renziらによって提唱され、2016年に正式に新菌種となったCapnocytophaga canisと同一菌種であることが解析の結果明らかとなった。一方、Renziらの報告したC. canisはヒトへの病原性が低く、オキシダーゼ陰性とされるが、上記の敗血症患者分離株はいずれもオキシダーゼ陽性であった。Multilocus sequence analysis(MLSA)法による系統解析の結果、Renziらが報告したオキシダーゼ陰性のC. canis3株とオキシダーゼ陽性の敗血症患者分離株3株はそれぞれ別の分岐群に分かれた。このことから、C. canisにはC. canimorsusと同様にヒトの敗血症原因菌となり得る病原性を有するタイプと、病原性の低いタイプがあり、MLSA解析によってそのタイピングが可能であることが示唆された。また、国内において、H28年度には計9例(うち死亡1例)のイヌ・ネコ由来のCapnocytophaga感染例を把握した。いずれもC. canimorsus感染例であった。薬剤感受性試験では2株がβ-

ラクタマーゼ陽性で、ペニシリンやセフェム系等の抗菌薬に耐性を示した。C. canis保有状況調査についてはネコのサンプル数をさらに増やして調査を継続し、ネコがC. canisを高率に保有していることを確認した。また、近年普及しつつある質量分析法による菌種同定について検討した結果、C. canimorsusの23/24株およびC. cynodegmiの5/5株が菌種レベルで正しく同定された。C. canisはC. canimorsus、C. cynodegmiとの鑑別は可能であったが、データベースにC. canisが未収載のため、菌種は同定不能となった。死亡例1例を含む3例の国内敗血症患者から分離された新規Capnocytophaga属菌3株は、解析および論文作成の過程で、2016年に新菌種として認められたCapnocytophaga canisと同一菌種であることが明らかとなったことから、作成中であった新菌種提唱論文は、C. canisのタイピングを主旨とする論文へ変更された(投稿中)。新規Capnocytophaga属菌は分類学的にC. canisと位置づけられた上で、各種の性状解析、鑑別診断法の開発、イヌ・ネコの保有状況の調査等は概ね計画通り進展している。本邦で確認されたCapnocytophaga canisによる敗血症例について、英文論文による症例報告を行った。これは世界で最初のC.canis感染による敗血症例の報告となった。また、国内において、H29年度には計14例のイヌ・ネコ由来のCapnocytophaga感染例を把握した。うち13例がC. canimorsus感染例、1例がC. cynodegmi感染例であり、C. canis感染例はなかった。薬剤感受性試験ではEtestを用いてMICを測定し、C. canimorsusに対する各薬剤のMIC80を算出した。C. canimorsusの1株がβ-ラクタマーゼ陽性で、ペニシリンに対して耐性を示した。当室で保管していたイヌ・ネコ口腔内から分離されたCapnocytophaga属菌をより詳細に解析した結果、イヌ分離株とネコ分離株各1株が、C. canisであることが確認された。これらの菌株は敗血症患者から分離された3株と同様にオキシダーゼ陽性であり、当室で保管するC. canis株は5株全てがオキシダーゼ陽性で、RenziらのC. canisの記載論文(2015)において報告されている、34株中33株がオキシダーゼ陰性というデータとは対照的な結果であった。上記のC. canis計5菌株について、全ゲノム解析を実施し、アノテーションを行った。Capnocytophaga属菌において、病原性に関わる可能性があると推定されている9型分泌装置関連遺伝子をC. canisも保有していた。C. canisは近縁のC. canimorsusやC. cynodegmiと同様にヒト健常者血液中補体による殺菌能に対して感受性であった。上述のCapnocytophaga属菌イヌ・ネコ口腔内株の遺伝子解析によって、新菌種候補株が見出され、各種の生化学的および化学的性状解析を実施した。
縮合多環構造からなるビアリール型化合物の不斉合成法

縮合多環芳香族化合物の誘導体同士がビアリール型に結合した構造をもち,軸性不斉をもつ天然物の合成を目的とし,(1)後の変換の足掛かりとなる置換基を複数備えた軸不斉ビフェニル化合物をエナンチオ選択的かつ効率的に合成するための手法,および(2)軸不斉ビフェニル化合物に新たな環構造を縮環させるための効率的手法の開発を行なった。その結果,当該構造をもつ二つの天然物euxanmodin Bおよびdermocanarin IIの各々初の全合成に成功した。天然には,それ自身でも生理活性をもつ二つの縮合多環芳香族化合物の誘導体がビアリール型に結合した構造をもつ化合物が存在し,重要な生理活性をもつものも多い。本研究は,そのようなビアリール型のホモおよびヘテロ二量体構造の形成によって生じる高次の立体的因子(対称性および疑似対称性,軸不斉とその動的挙動,分子サイズ等)が生理活性にもたらす影響を明らかにし,創薬の基盤となる新知見を得ることを最終目的とし,まずは,その合成化学的基盤を築くことを目指し,それら天然物の全合成研究を行うものである。22年度の研究では,アントラキノン誘導体とキサントン誘導体がビアリール結合した構造をもつ天然物euxanmodin Bを題材とし,多官能性軸不斉ビフェニルの不斉合成とそれによって得られる光学活性ビフェニル対する環融着を基盤とする合成経路の開発を図った。その結果,この天然物の初の不斉全合成を達成するに至った。すなわち,まず,当グループで開発している,加水分解酵素を用いた不斉非対称化反応を活用して,光学活性ビフェニル(S)-3-iodo-2,3',6,6'-tetramethoxy-2'-(methoxymethoxy)methyl biphenylを鏡像体過剰率99パーセント以上で合成することに成功した。続いて,このビフェニル化合物の各々のベンゼン環に対して,ベンゾシクロブテン誘導体の環拡大を利用するアントラキノン骨格形成反応および分子内芳香族求核置換反応によるキサントン骨格形成を適用し,鏡像体過剰率を損なうことなく,所望の骨格構造を構築することに成功した。その後,保護基の除去を経て,(-)-euxanmodin Bの全合成を達成した。22年度の研究で,アントラキノン誘導体とキサントン誘導体とがビアリール型に結合した軸不斉天然物euxanmodin Bの不斉全合成を達成したことをうけ,新たな標的化合物としてdermocanar類を設定し,合成研究を開始した。Dermocanar類は南半球に生息する毒キノコから単離される成分で,高度に酸素官能基されたアントラセンとナフタレンの誘導体とが互いのsp^2炭素原子間で結合した構造をもち,軸不斉がある。また,二つの多環骨格を9員環ラクトン構造が架橋しており,その架橋鎖上には不斉炭素原子がある。軸不斉に由来する立体化学と,不斉炭素原子に由来する立体化学という二つの要素について,その相対立体配置および絶対立体配置を制御することが要求され,合成化学的に挑戦的な課題である。この課題に対して申請者は,予め立体配置を制御して合成しておいた光学活性軸不斉ビフェニルに,環構造を付け加えていくというアプローチで臨むことを計画し,以下の成果を得た。まず,適切に官能基化された軸不斉ビフェニル化合物のラセミ体を用いたモデル実験により,dermocanarin類の骨格構造を形成するための合成経路を探索した。その結果,ビフェニルの一方のベンゼン環を,対応するベンゾキノンへの変換とそのDiels-Alder反応を経て,所望のナフタレン構造へと構築する方法,また,連続する電子環状反応を利用して,ビフェニルのもう一方のベンゼン環から所望のアントラキノン構造を構築する方法,さらには,それら二つの多環骨格を架橋する9員環ラクトン構造を構築する方法を開発し,dermocanarin IIの9-0-メチルエーテル体をラセミ体ながら合成することに成功した。また,鍵中間体となる官能基化された軸不斉ビフェニル化合物を光学活性体として合成する方法についても検討し,申請者らが開発している,加水分解酵素を用いた不斉非対称化反応を応用すると,高収率かつ高エナンチオ選択的な合成が可能であることを明らかにした。23年度より新たに開始したdermocanarin類の全合成研究を推し進めた。Dermocanarin類は南半球に生息する毒キノコから単離される成分で,高度に酸素官能基されたアントラセンとナフタレンの誘導体とが互いのsp2炭素原子間で結合した構造をもち,軸不斉がある。

この課題に対して申請者は,予め立体配置を制御して合成しておいた光学活性軸不斉ビフェニルに,環構造を付け加えていくというアプローチで臨み,本年度,dermocanarin類の一つであるdermocanarin IIの初の全合成を達成した。すなわち,まず,適切に官能基化されたσ対称性ビフェニル化合物を,加水分解酵素を利用した不斉非対称化反応により,光学活性な軸不斉ビフェニルへと高収率かつ高鏡像体過剰率(>99% ee)で変換することに成功した。次に,その軸不斉を足掛かりとするジアステレオ選択的なアルドール反応により,側鎖部位に高立体選択的(97:3)に不斉中心を構築することに成功した。この光学活性ビフェニルの一方のベンゼン環を対応するベンゾキノンへの変換し,DielsーAlder反応を経て,所望のナフタレン構造を構築し,また,連続する電子環状反応を利用して,ビフェニルのもう一方のベンゼン環から所望のアントラキノン構造を構築した。最後に,それら二つの多環骨格を架橋する9員環ラクトン構造を構築し,dermocanarin IIを得た。当初計画していた天然物の全合成研究は順調に進んでおり,既に完了した全合成についても,完了しつつあるものについても,合成化学的に水準の高いものであるといえる。また,その過程で,将来的に発展の望まれる,種々の新たな合成化学的知見が得られている。一方,ビアリール型化合物特有の高次の立体的因子(対称性および疑似対称性,軸不斉とその動的挙動,分子サイズ等)が生理活性にもたらす影響を明らかにするという最終目標に向けて,十分な合成化学的基盤が築かれたとは言い難い。24年度が最終年度であるため、記入しない。まずは,dermocanarin IIの不斉全合成を達成させる。さらに幾つかの標的化合物を設定し,その合成研究を通じ,縮合多環構造からなるビアリール型天然物の合成に広く適応可能な,強固な合成化学的基盤を築くことを目指す。同時に,天然物および合成化学的にしか得られない天然物の鏡像異性体,各化合物の合成中間体について,生化学的側面からの調査も行い,その結果と,化学的性質,特に,立体化学との関連を詳細に調べる。
タンパク質立体構造の構築原理

平成7年度から発足する重点領域研究「蛋白質立体構造の構築原理」では2つの研究班、(A)蛋白質立体構造の比較・予測・デザイン、(B)蛋白質立体構造の安定性・ダイナミックス・折れたたみ機構、と総括班を組織する。それぞれの班員予定者、班友予定者は班のテーマに関して、これまでの実績を背景に、研究の現状と問題点を調査し、重点領域研究における研究の進め方を討議・調整した。具体的にはA班中の比較・予測に関わる班員(N班と呼ぶ)は11月10、11日京都において班会議を持ち、計画班の具体的な研究計画を討議した。A班中のデザインに関わる班員とB班の班員(P班と呼ぶ)は12月10日名古屋において班会議を持ち、計画班の研究計画を討議した。さらに、同じ12月10日この総合研究全体の会議を持ち、重点領域研究全体の進め方を討議した。さらに、この全体会議に先だって、12月9日に名古屋国際会議場において、「蛋白質立体構造の構築原理」と題する第1回公開ワークショップを約100名の参加者を得て開催し、本重点領域研究の構想を紹介すると同時に、一般参加者との討議を行なった。また、二月に開かれた文部省による本重点領域研究の審査会に審査員に選定された班員が出席し、公募研究の審査に携わった。また、平成7年度中に開く第2回ワークショップを立案しその準備に取り掛かった。
国内最大規模の人工水路を用いた天然ダム決壊の実証実験を通じた危険度評価指標の提案

天然ダムの侵食・決壊機構の解明を目指し、国内最大規模の大型水路模型を利用した実証実験を実施した。大型水路は、長さが20m超、幅1mで、天然ダム背後の水位を徐々にあげて(流量0.001m3/s)天然ダムを決壊させた。天然ダムの密度が小さい場合は、末端侵食から発生し、越流が開始してほどなくダム全体が決壊した。一方、密度が大きい場合は越流により水溝が形成され侵食が生じたが全体の決壊には至らなかった。ダム全体が崩壊して決壊に至るかどうかについては、ダムを形成する土砂の単位体積重量が大きく影響を及ぼすことが明らかになった。天然ダムは、平成16年10月の新潟県中越地震による山古志村山地土砂災害において多数確認されたことから、一般にも広く知られるようになった。天然ダムにより堰き止められた河川に埋没する家屋がマスコミ映像で流れたことから、その被害の甚大性が認識されるに至った。また、平成23年9月の台風12号による紀伊半島豪雨においても、複数の天然ダムが形成されたことに伴い、地震を誘因とするもの以外で豪雨においても多発する可能性が知られることとなり、その機構解明ならびに対策技術の開発研究の重要性が増すこととなった。一方、天然ダム決壊に関する従来の研究は、0.02m^3程度の少土量のダムを対象としたものに留まっており、また、静的水位上昇時の動態観察が中心となっていた。そこで、国内最大規模の人工水路模型(長さ20m超、幅1m)を最大5m3程度の天然ダム決壊の実証実験研究に供するため、動力モータや水流供給用バルブの動作確認から着手した。天然ダム内部に埋設する間隙圧計、流量計、流速計の調整を行った他、水路傾斜を5度に調整し水を急激に流した場合の、供給配管内の流量と水路内を流下する水の流速の関係を調べその直線性の確認を行った。一般に、天然ダム決壊の評価は、ダムの長さや幅の因子と、渓流の越流流量の関係を基に論じるケースが多い。しかし、天然ダムを形成するに至るまでの流下土砂の運動距離や移動経路によって、特に動的篩い効果などにより天然ダム内部の構造が大きく影響を受けると推定した。天然ダムの内部構造の異方性によりダム決壊強度が強く影響を受ける可能性があるという新たな視点に立ち、ダム内部の構造を調査可能な表面波探査装置を整備した。天然ダム(地すべりダム)の浸食・決壊機構の解明を目指し、大型の水路模型を利用した実証実験を実施した。大型水路は、長さが20m超、幅1mで、天然ダム模型背後の水位を徐々にあげる静的な水圧載荷条件から、急激な水流を与える動的な条件までを実施可能な仕様を有する。今年度は、0.001m3/sの流量で水位を徐々に上昇させる静的な載荷条件で実験を実施した。実験に使用した土砂は風化花崗岩で、0.96m3の土砂を台形状に緩詰めして天然ダムを模し、勾配2度に設定した水路に形成した。土量を変えずに、天然ダム模型前面の傾斜を変えた3回(2度勾配の水路に対して急傾斜45.0度、中傾斜26.6度、緩傾斜18.4度)の実験を行ってその浸食・決壊の動態を調べた。前斜面傾斜が45.0度および26.6度の天然ダム模型では、水位が0.6mに達する前、つまり、越流が開始する前に、天然ダム模型前面部で末端侵食および崩壊が発生した。使用したマサ土は透水性が高く、ダム背後で湛水し終える前にダム最前部まで水が浸透した。2度勾配の水路上で45.0度および26.6度の傾斜と相当量の傾斜があったため、水でほぼ飽和した土層が侵食/崩壊した。前斜面傾斜を18.4度に与えた実験では、これも天然ダム背後で水位が0.6mに達する前に浸透水がダム最前部に到達したが、前斜面部で崩壊には至らず侵食が少し発生する程度に留まっていた。その後、ダムの頂面を水が徐々に流れはじめ、浸透水と合わさりダム全体がほぼ水に満たされて細溝が出来はじめると同時にダム模型前部傾斜の上端付近から崩壊した。これらから、ダム前斜面の侵食や崩壊が、ダム自体の決壊に大きく影響を及ぼすことがわかった。天然ダム(地すべりダム)の侵食・決壊機構の解明を目指し、国内最大規模の大型水路模型を利用した実証実験を実施した。大型水路は、長さが20m超、幅1mで、天然ダム背後の水位を徐々にあげる静的な水圧載荷条件から、急激な水流を与える動的な条件までを実施可能な仕様を有する。

0.001m3/sの流量で水位を徐々に上昇させる静的な載荷条件で実験を実施した。実験に使用した土は風化花崗岩で、0.96m3の土砂を台形状(高さ0.6m)に詰めて天然ダムを模し、勾配2度に設定した水路に形成した。土量を変えずに天然ダム前面の傾斜を変えた実験(2度勾配の水路に対して急傾斜45.0度、中傾斜26.6度、緩傾斜18.4度)を実施して、その侵食/決壊の動態を調べた。前斜面傾斜が45.0度および26.6度の天然ダム(緩詰め)では、水位が0.6mに達する前、つまり越流が開始する前に天然ダム前面部で末端侵食および崩壊が発生した。前斜面傾斜を18.4度に与えた実験では、緩詰めの場合、ダム頂面を越流水が徐々に流れて細溝ができはじめると同時にダム前部傾斜の上端付近から全体が崩壊して流出した。一方、密詰めの場合、越流水が流れて細溝ができ、徐々に溝が深さを増しつつ拡大したが、ダム全体の崩壊は発生しなかった。急激な水流により著しい土砂の侵食が認められたが、最終的に湛水が流出した段階でも、左岸側の3割程度のダムはほとんど影響を受けずに残留しており、水路の左岸側から撮影したダム模型では無傷であるかのような形状が確認された。これらの実験結果から、ダム全体が崩壊して決壊に至るかどうかについては、ダムを形成する土砂の単位体積重量が大きく影響を及ぼすことが明らかになった。26年度が最終年度であるため、記入しない。治山工学26年度が最終年度であるため、記入しない。地すべりや斜面崩壊が発生し河道を閉塞する天然ダムの決壊機構を解明するために、国内最大級の模型水路の調製を行い稼働させると共に、表面波探査装置を購入して調製した。また、実際の天然ダムに関して、行政部局との調製を行い、資料・情報を収集することができ、概ね順調に進展している。国内最大級の大型水路(長さ20m超)を対象とした実証実験を複数回実施することにより、天然ダム(地すべりダム)模型の前斜面の侵食や崩壊が、ダム自体の決壊に大きく影響を及ぼすことを示すなど、研究はおおむね順調に進展している。国内最大急の水路模型を用いて天然ダムを模した土塊の決壊実験を実施する。決壊のメカニズム解明にむけて、各物理値の変化を詳細に追跡する。実際の天然ダム現場での調査を実施して、天然ダムの特性把握に着手する。ダム模型前斜面の侵食や崩壊が、ダム自体の決壊を引き起こす機構をより詳細に検討するため、粒度の異なる試料を用いて密度等を変化させた供試体を作成し、静的な水位変化あるいは急激な水流を与える模型実験を繰り返して、危険度を評価する。
低透水性土壌層および硫黄導入による畑地等地下浸透水からの窒素除去技術の開発

本研究は,土壌浸透水からの硝酸態窒素を直接除去する技術の開発を目指すものである。土壌に,その場の浸透水量とほぼ等しい飽和透水係数をもった土壌(低透水性土壌層と呼ぶ)を設置し,その下層に硫黄等の電子供与体を投入しておくと,水が浸透した場合に,低透水性土壌層の水分飽和度が上昇し,酸素拡散が抑制される。開発上の一番の難点は低透水性土壌層をどのように調整するかという点にあったが,試行錯誤の結果,砂とシルト土壌を混合することにより,0.01md^<-1>0.lmd^<-1>程度の浸透水量に対応できることが明らかになった。低透水性土壌層として,宇ノ気産の砂と平均粒子径(メーカー値)0.01mmのシルトを3:1に混合したものを用い,内径0.15m,高さ0.8mのカラムを2本用意し,1本には低透水性土壌層と硫黄と中和剤である炭酸カルシウムを投入し,もう一本には,硫黄と炭酸カルシウムのみを投入,供給水量0.025,0.05,0.1md^<-1>で硝酸カリウムを添加して約20mg-Nl^1とした水道水を供給したところ,それぞれ79%,84%,94%の窒素除去率が得られた。このように,本研究で開発を目指していた方法についてはフィージビリティが示され,なおかつ,その最も重要なポイントである低透水性土壌層について,現場の代表的浸透水量に等しい飽和透水係数をもつ土壌を用いればよいこと,さらには,そのような土壌層を得るため,粒子径の異なる士壌を混合すればよいことなどが明らかとなった。また,土壌水流,酸素拡散に関するモデルを作成し,現場におけるパラメーターが得られれば,流量と酸素供給抑制効果との関係が計算できることを明らかにした。今後,実際の場への適用に関しては,流量変動にいかに対応するか,また,さらに低流量の場合にいかに窒素除去を行うかが課題となるが,まずは当面の目的をほぼ達成したと考えられる。本研究では,ある土壌サイトに低透水性土壌層を設置して,そこでの含水率を高め,その下の層への酸素の供給を抑制することにより下層での脱窒を促進する技術の開発を目指している.このためには,対象となる土壌サイトにどの様な低透水性土壌を投入するかを判定することが課題であり,本研究ではモデルを作成し,そのような土壌の選定を可能にすること,および,そのモデル設計に基づいた土壌ライシメーター実証実験を行うことを計画している.本年度は,モデルに関しては,定常状態での土壌の水流に関して,もともとの土壌と,低透水土壌との選択により,土壌の水分分布がどのように変化するか,また,それに伴い酸素供給抑制効果がどの程度であるかを算出できるところまで進めた.また,実験では,小規模のカラムに埼玉県農業試験場の圃場の土壌を充填し,その上端から水を供給し,その土壌層内の水分分布,吸引圧を測定できるところまで組み立てた.また,この装置を用いて,土壌水分特性曲線、土壌不飽和透水係数を測定した.現在,測定した土壌の保水性,透水性データに基づいて,どのような低透水性土壌を投入した場合に期待されるような酸素供給抑制効果が得られるかをモデルによりシミュレーションしている段階である.

今後,適切な低透水土壌の選定を4月上旬程度に終了し,それが終わり次第,現行のカラムに低透水土壌層を設置し,それをしない場合の土壌水分分布および硫黄脱窒実験を行い,その効果について検討を加える.この小規模実験は今秋まで行い,そのあとは,計画通り直径数十センチ,高さ1.5m程度のライシメーターでパイロットスケールの実証実験を行う.本研究の目的は,土壌中に低透水性土壌層を設置し,そこでの酸素の拡散を抑制し,その下層に脱窒に必要な電子供与体である硫黄を投入しておくことにより,脱窒を促進して浸透水から硝酸態窒素を除去する技術を開発することである。本年度は,実験室において,内径15cm,高さ80cmの土壌カラム中に20cmの厚さの低透水性土壌層を設置,その下部20cmに硫黄と炭酸カルシウムをそれぞれ土壌重量の5%となるように混入したものを準備,濃度20mg-Nl^<-1>の硝酸カリウム添加水道水を供給し,土壌中の水分分布,出口硝酸態窒素濃度を測定した。低透水性土壌は,試行錯誤的に様々な土壌(砂)を用いたが,最終的に径0.10.35mmの砂の分画を用いた場合に,Darcy流量0.1m day^<-1>での一定供給,温度20°C程度の条件下で,出口硝酸態窒素濃度を約10mg-Nl^<-1>に低下させることに成功した。対照として,低透水性土壌を投入しない以外はまったく同様に準備したカラムにおいては,硝酸態窒素濃度の低下は見られず,この方法によって窒素除去が可能であることが明らかとなった。以上のように,Darcy流量0:1m day^<-1>程度,あるいはそれ以上で水が浸する場での窒素除去法の開発に成功し,本研究の当初の目的の一部を達成したと考えられる。今後,計画どおり,少し規模の大きく(内径30cm,高さ1.5m),塔底での圧力調整が可能なライシメーターで、第1段階のスケールアップ実験を行なうとともに,この技術をさらに広範囲の流量条件に適用するために,シミュレーションモデルを作成し,各種条件下における最適な低透水性土壌層の選択指針を明らかにしていく予定である。本研究は,土壌浸透水からの硝酸態窒素を直接除去する技術の開発を目指すものである。土壌に,その場の浸透水量とほぼ等しい飽和透水係数をもった土壌(低透水性土壌層と呼ぶ)を設置し,その下層に硫黄等の電子供与体を投入しておくと,水が浸透した場合に,低透水性土壌層の水分飽和度が上昇し,酸素拡散が抑制される。開発上の一番の難点は低透水性土壌層をどのように調整するかという点にあったが,試行錯誤の結果,砂とシルト土壌を混合することにより,0.01md^<-1>(8160)160.1md^<-1>程度の浸透水量に対応できることが明らかになった。低透水性土壌層として,宇ノ気産の砂と平均粒子径(メーカー値)0.01mmのシルトを3:1に混合したものを用い,内径0.15m,高さ0.8mのカラムを2本用意し,1本には低透水性土壌層と硫黄と中和剤である炭酸カルシウムを投入し,もう一本には,硫黄と炭酸カルシウムのみを投入,供給水量0.025, 0.05, 0.1md^<-1>で硝酸カリウムを添加して約20mg-Nl^<-1>とした水道水を供給したところ,それぞれ79%, 84%, 94%の窒素除去率が得られた。また,さらに低流量に対応するために,低透水性土壌層として,飽和透水係数が約0.01md^<-1>のシルトのみを用いて実験を行った場合,低透水性土壌層で窒素除去が観察されたが,対照カラムにおいても窒素除去が見られた。今後,これについては,さらに検討を要する。本研究については,そのフィージビリティが確認されたため,金沢大学より特許申請を行った。現時点で,浸透水量としては,排水の土壌浸透処理場への適用が可能であると考えられるが,今後,流量変動にいかに対応するか,また,さらに低流量の場合にいかに窒素除去を行うかが課題となる。
ジャスモン酸の老化促進機構に関する分子生理学的研究

ジャスモン酸およびジャスモン酸メチルエステルはオートムギ(Avena sativa L.cv.Victory)第一葉切片の老化(黄変)を促進し、ゴガツササゲ(Phaseolus vulgaris L.cv.Masterpiece)第一葉葉柄切片の離層形成を促進した。この場合、ジャスモン酸はサイトカイニンあるいはオーキシンとそれぞれ相互作用を示したことから、ジャスモン酸およびその関連化合物は植物ホルモン類と相互作用を示すことによって、多面的な生理活性を発現することが推察された。また、離層形成実験に用いた10日齢のゴガツササゲ芽生えにはガスクロマトグラフ・質量分析法によって、ジャスモン酸が2.43.7μM含まれていることが明かとなった。さらに、ジャスモン酸による離層形成促進の詳細を調べた結果、ジャスモン酸は離層部を含む葉柄切片のエチレン生成には影響せず、離層部近傍の葉柄側および葉枕側細胞の細胞壁構成多糖の中性糖組成にも影響しなかった。しかしながら、その量的側面、特にセルロース含量を低下させた。ジャスモン酸によって離層形成が促進される場合、細胞壁多糖の重要な合成基質であるUDP糖量の低下が促進された。一方、CMセルロースを基質とし、遊離する還元糖を検出する方法を適用して、ゴガツササゲ芽生え各器官のセルラーゼ活性を調べたところ、第一葉葉柄部および葉枕部において高活性であることが明かとなった。外生的にジャスモン酸を投与した場合、ゴガツササゲ第一葉葉柄部および葉枕部のセルラーゼ活性は著しく上昇した。離層形成に阻害的なオーキシンはこれを低下させた。タンパク質合成阻害剤であるシクロヘキシミドをジャスモン酸と同時にゴガツササゲ芽生えに投与すると、セルラーゼ活性が低下することから、ジャスモン酸によって上昇したセルラーゼ活性は新たに生合成されたセルラーゼに基づくものであることが推察された。以上の事実から、ジャスモン酸は細胞壁多糖の生合成を阻害し、その分解を促進することによって、離層形成を促進することが明かとなった。また、離層形成実験に用いた10日齢のゴガツササゲ芽生えにはガスクロマトグラフ・質量分析法によって、ジャスモン酸が2.43.7muM含まれていることが明かとなった。一方、細胞壁分解酵素であるセルラーゼはゴガツササゲ芽生えのいずれの器官にも存在することが示されたが、第一葉葉柄部および葉枕部において高活性であることが明かとなった。