hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アーバスキュラー菌根菌による有機態リン酸の可給化機構の解明

アーバスキュラー菌根(AM)菌の外生菌糸の浸出物を採取し、外生菌糸が分泌する酸性ホスファターゼについて検討した。<方法>プラスチック製500mlポットをナイロンネット(孔径30μm)で根区画と菌糸区画に仕切り、各区画にセラミック製土壌溶液採取管(直径2mm、長さ50mm)を埋設し、滅菌黒ボク土を詰め、タマネギ(Allium cepa)を播種した。AM菌Glomus clarum接種区と、対照として非接種区を設置し、人工気象器で成育させた。各区画から土壌溶液を採取し、これらを根および菌糸の浸出物とした。これらの浸出物の酸性ホスファターゼ活性、菌根形成率、地上部乾物重および地上部リン含有率を測定した。各処理区の浸出物のと根の抽出物をSDS-PAGE後、Fast Blue RRで活性染色した。<結果>AM菌接種によりタマネギは65%以上の菌根形成率を示し、地上部リン吸収と地上部成育が促進された。播種後56日目の根および菌糸の浸出物中の酸性ホスファターゼ活性はAM菌接種区で非接種区より高かった。SDS-PAGE後の活性染色ではG.clarum接種区の菌糸の浸出物から菌根特異的なバンドが検出された。また外生菌糸の抽出物からも酸性ホスファターゼ活性が検出され、この分子量は浸出物中の酸性ホスファターゼより大きく、根のタマネギ根の抽出物の酸性ホスファターゼに近かった。これらのことからAM菌の菌糸は酸性ホスファターゼを浸出して有機態態リン酸を可給化し、またそれは外生菌糸に由来することが示された。外生菌糸の浸出物を採取し、外生菌糸が分泌する酸性ホスファターゼについて検討した。<方法>500mlポットをナイロンネット(孔径30μm)で根区画と菌糸区画に仕切り、各区画にセラミック製土壌溶液採取管(直径2mm、長さ50mm)を埋設し、滅菌黒ボク土を詰め、タマネギ(Allium cepa)を播種した。AM菌Glomus clarum、Gigaspora decipines接種区と、対照として非接種区を設置し、人工気象器で成育させた。各処理区の浸出物の濃縮物と根の抽出物をSDS-PAGE後、Fast Blue RRで活性染色した。<結果>AM菌接種によりタマネギは65%以上の菌根形成率を示し、リン吸収と地上部成育が促進された。播種後56日目の根および菌糸の浸出物中の酸性ホスファターゼ活性は2つのAM菌接種区で非接種区よりそれぞれ高かった。これらのことからAM菌の菌糸は酸性ホスファターゼを浸出して不可給態リン酸を可給化し、またそれは菌体に由来することが示された。区画ポット栽培により外生菌糸の浸出物を採取し、酸性ホスファターゼ活性とその由来について検討した。<方法>ナイロンネット(30μm)で根区画と菌糸区画に分けたポットに滅菌黒ボク土を詰め、セラミック製の土壌溶液採取管(直径2mm、長さ50mm)を埋め込んだ。AM菌(Glomus Clarum、Gigaspora decipiens)の接種区と非接種区を設け、タマネギを成育させた。

播種後42から66日目まで土壌溶液を採取した。これらの溶液中の酸性ホスファターゼ活性、菌根形成率、リン含有率、地上部乾物重と外生菌糸長を測定した。さらに各処理区の土壌溶液を濃縮し、SDS-PAGE後、酸性ホスファターゼの活性染色を行なった。<結果>両AM菌の接種により、タマネギは80%以上の菌根形成率を示した。菌根形成により、リン酸吸収と地上部の成育が促進された。接種区の両区画の採取管の表面に外生菌糸の付着が確認できた。接種区の外生菌糸長は非接種区より長かった。酸性ホスファターゼの全活性は、G.clarum接種区のいずれの区画でも播種後42日目から54日目にかけて上昇し、その後低下した。活性は播種後54日目において両接種区で非接種区より高く、G.clarum接種区の方がG.decipiens接種区より高かった。PAGE後の活性染色ではG.clarum接種区の菌糸区画土壌溶液から菌根特異的なバンドが検出された。これらのことからAM菌の菌糸は酸性ホスファターゼを分泌して有機態リンを可給化し、またそれは菌体に由来するものと考えられた。
都市におけるインフラストラクチャーの総合化に関する研究

この研究は、従来電気、ガス、水、ごみ処理など個々に行われてきた都市のインフラストラクチャーを、水を媒体とした熱供給で総合的に繋ぐことによって、自然環境中の循環システムに近く、環境にやさしく防災的にも利用効果の大きい、都市インフラストラクチャーを再構築することを目的とした研究である。初年度は、インフラストラクチャーの総合化の概念を整理し、総合化を図るべき都市施設である地域冷暖房、発電所、ごみ焼却場、下水処理場、汚泥処理場、ポンプ所などのスケール分析を行った。本年度は、昨年度の成果をもとに横浜臨海地区で具体的なケーススタディを行い、その成果として地区内でゴミや水を循環再利用する拠点型システムで約10%、これにコ-ジャネレーションを組み込むことによって約15%、発電所や隣接する清掃工場などの排熱を利用する広域ネットワーク型システムで拠点型システムをサポートすることによって約20%の省エネルギー効果がある事を明らかにした。また、CO_2排出削減で評価すると、それぞれ約6%、約8%、約20%の削減率になり、地球温暖化問題にも十分に寄与するシステムが提案できた。一方、防災性の評価においては、下水再利用システムや大容量の蓄熱槽を持つことによる災害時の生活用水の確保や、消防用水の確保といった効果が明らかになっている。ただし、拠点型システムに関しては従来の類似研究と同様に具体的な検討ができたが、広域ネットワーク型システムに関しては既存の地域冷暖房施設との整合性や、ネットワークの規模などの面で具体的な提案ができているとはいえない。このことから今後は、広域熱供給ネットワークについても具体的に取り組み、日本全国にフィールドを広げて、更に踏み込んだ研究をすすめる必要があると思われる。本年度はインフラストラクチャーの総合化の概念を整理し、東京都と横浜市でケーススタディを行った。都市の災害に対する供給信頼性、環境保全性、都市のアメニティという現在の大きな課題を同時に解決し、また、今後の環境の変化に対応できる都市基盤を築くためには、自然の原理をうまく取り入れた都市基盤システムが必要であり、それを実現するのがインフラストラクチャーの総合化である。自然環境の中ではエネルギー、水、廃棄物処理等が一体となっており、それを水を熱媒としたエネルギー供給システムである地域冷暖房を中心に構築するのである。そのために本研究では、総合化を図るべき施設である地域冷暖房、発電所、ごみ焼却場、下水処理場、ポンプ場等のスケール分析を、東京都と神奈川県の施設を対象に行った。その結果、現在のひとつの地域冷暖房の広がり、すなわち拠点的に総合化すべき施設と、拠点どうしをつなぐ機能ももつ広域ネットワークにより総合化すべき大きな施設が明らかになった。さらに横浜市都心部、東京都心部において総合化のケーススタディを行い、拠点システムと広域ネットワークシステムを計画して、それによるエネルギー削減効果、環境保全効果、電力ピーク削減効果を定量的に明らかにした。本年度は、昨年度に引き続き横浜臨海地区でのケーススタディをより具体的に行い、その成果として地区内でゴミや水を循環再利用する拠点型システムで約10%、これにコージェネレーションを組み込むことによって約15%、発電所や隣接する清掃工場などの排熱を利用する広域ネットワーク型システムで拠点型システムをサポートすることによって約20%の省エネルギー効果がある事を明らかにした。

ただし、拠点型システムに関しては従来の類似研究と同様に具体的な検討ができたが、広域ネットワーク型システムに関しては既存の地域冷暖房施設との整合性や、ネットワークの規模などの面で具体的な提案ができているとはいえない。このことから今後は、広域熱供給ネットワークについても具体的に取り組み、日本全国にフィールドを広げて、更に踏み込んだ研究をすすめる必要があると思われる。
歯周疾患と全身疾患におけるフリーラジカルの相互連関の解明

ダウン症候群(DS)が「生活習慣病」である歯周病,動脈硬化を早期より進行することにフリーラジカルによる酸化ストレスが関与するエビデンスとして, DS患者の唾液において酸化ストレスマーカーである8-hydroxy-2'-deoxyguanosine(8-OHdG)を指標にして相関関係を確認した。炎症性サイトカインであるIL-1β, TNF-α刺激により,フリーラジカルが濃度依存的に増大することを確認した。また,唾液をサンプルとしてフリーラジカルを消去する抗酸化能評価法を本研究プロジェクトの過程で開発し,小動物の生体内酸化ストレス評価も可能になったことから,トリソミー21動物モデル(ダウン症候群モデルマウス)に移行する素地は現在整った。ダウン症候群(DS)は「生活習慣病」である歯周病,動脈硬化が早期より進行することや糖尿病への罹患率が高いことが報告されている.そこでDS患者の唾液を用いて,酸化ストレスマーカーである8-hydroxy-2'-deoxyguanosine(8-OHdG)の産生量をELISAにて測定し,健常者(C)と比較検討した.平均年齢はDS-1(12歳以下)群4.31±2.94歳,DS-2(30歳以以上45歳以下)群35.13±3.14歳,C-1群7.36±2.25歳,C-2群40.3歳±3.37歳であった.ポケットの深さは1群間,2群間では有意差を認めず,DS群間,C群間ではともに1群に比較して2群で有意(DS群:p=0.0018,C群:p=0.036)に高値を示した.8-OHdGの産生量はC群に比較して,DS群で有意(1群:p=0.049,2群:p=0.049)に上昇し,また1群に比較して,2群で有意(DS群:p=0.041,C群:p=0.045)に上昇した.加齢により進行する歯周疾患の指標のポケットの深さと8-OHdGの産生量に相関がみられた.DS群で8-OHdGの産生量がC群より上昇していることは,DSでは幼少時より酸化ストレスが亢進していることが確認された.さらにDSのプラークを採取し,PCR法を用いて歯周病原菌の1つであるPorphyromonasgingivalis(P.g.)の検出を行った.対象は平均年齢2.86±1.46歳,ポケットの深さ1.24±0.43,のDS患児である.いずれのサンプルからもP.g.は検出されなかった.非常に低年齢のDS患児では感染が起きていない可能性が考えられた.但し,プラークの採取が困難な症例もあり,更なる検討の必要もある.P.g.の定着状況は歯周疾患の指標となり,今後さらに年齢層を広げ,8-OHdGとの相関について検討を進めていく.ダウン症候群(DS)が「生活習慣病」である歯周病,動脈硬化を早期より進行することにフリーラジカルによる酸化ストレスが関与するエビデンスとして,DS患者の唾液において酸化ストレスマーカーである8-hydroxy-2'-deoxyguanosine(8-OHdG)を指標として加齢により進行する歯周疾患の指標であるポケットの深さと8-OHdGの産生量に相関がみられ,DS群で8-OHdGの産生量が上昇していることから,DSでは幼少時より酸化ストレスが亢進していることを報告した(第8回日本抗加齢医学会総会優秀演題賞受賞)。これらに加え,DSのプラークによる検討から歯周病原菌の1つであるPorphyromonas gingivalis (P.g.)の検出を行ったが,P.g.は検出されなかった.今年度はさらに,in vitro ESR法による歯肉および歯根膜由来培養線維芽細胞,血液、唾液中に産生されるフリーラジカルの検出を進め,すでに確認している歯肉由来培養線維芽細胞におけるDS患者にみられるフリーラジカル,とくにヒドロキシルラジカル(HO・)の亢進が,炎症性サイトカインであるIL-1β,TNF-α刺激により濃度依存的に増大することを確認した。このエビデンスは炎症性サイトカインとフリーラジカルの連関を直接的に示唆する興味深い知見と思われる。また,唾液における直接的なフリーラジカルの検出は依然困難な状況であるが,唾液をサンプルとしてフリーラジカルを消去する抗酸化能評価法を本研究プロジェクトの過程で開発している。また,in vivoESR法における検討としては紫外線による顎顔面領域によるヌードマウスによるin vivoによる酸化ストレス評価を可能にし,DS病態動物モデルに移行する素地は現在整っている。
In vivo/vitroにおける歯質接合界面の3次元的再構築

本研究における共焦点レーザー走査顕微鏡(CLSM)を用いた歯質接合界面観察は、接着材料として3M社製Single Bondを用いた試料を作製し、波長568nmのAr/Krレーザーを励起光として用いることにより観察可能であることが確認できている。さらに、接着材中に蛍光色素であるRhodamine Bをトレーサーとして混入させ、波長568nmの同レーザーを励起光として用いる観察法を検討した。従来より、樹脂含浸層の量的検討において多くの研究者がSEMを使用してきたが、本研究においては同一の試料をCLSMとSEMの両方で比較観察することによりその精度確認をも併せて行い、CLSMの樹脂含浸層の量的検討への活用の正当性が確認できた。また、蛍光色素を混入させた場合の歯質接着性能への影響の有無の確認を行い、0.004wt%という程度の混入濃度においては、特に対象牙質接着強さに関して15.7/14.8MPaという値が得られ、未混入の場合と比較して統計学的有意差がなく、ほとんど影響がないことが判明した。一方、in vitroのみならずin vivoにおける同手法の検討を行い、in vivo試料の歯質接合界面をCLSMを用いて観察した。その結果、う蝕のない健全象牙質ではin vitro /vivo試料による差がないことを発見し、さらに1切片上での像のみならず3次元画像も得ることができた。これらの成果に関しては、Journal of Adhesive Dentistry,vol3に投稿予定である。本研究における共焦点レーザー走査顕微鏡を用いた歯質接合界面観察は、接着材料として3M社製Single BondAdhesive中に蛍光色素であるRhodamine Bを0.004Wt%トレーサーとして混入させ、波長568nmのAr/Krレーザーを励起光として用いることにより観察可能であることが確認できている。さらに同一の試料を488nmのAr/Krレーザーを励起光として用いることにより反射像を観察し、この蛍光像と反射像とを比較することにより、樹脂含浸層の量的検討が視覚的に容易に捉えられることが明らかになっており、その成果はJ.Dent.Res.,77-Spe.Issueおよび日本歯科大学1999年度歯学会大会にて報告を行っている。また、上記手法の有効性を検討するために、対象となる歯質接着材料を変えて試料を作製し、J.Dent.Res.,79-Spe.Issueにて報告予定である。現在の検討課題としては、蛍光色素を混入させた場合の歯質接着性能への影響の有無の確認が進行中であり、現段階としては0.004wt%という程度の混入濃度においては、特に対象牙質接着強さに関しては未混入の場合と比較してほとんど影響がないことが確認できている。さらに、In vitroのみならずIn vivoにおける同手法の有効性を検討中であり、共焦点レーザー走査顕微鏡を用いた歯質接合界面観察における二次元撮影法の確立を行っているところである。
次世代自動車の普及政策とそのグローバル・ベネフィットに関する研究

世界レベルで持続可能な交通を構築していくためには、日本企業が世界の最先端を走る次世代自動車技術を世界的に普及させていく必要がある。この問題意識の下、本研究は「次世代自動車普及のためのインセンティブ政策の研究」、「次世代自動車普及によるグローバル・ベネフィットの研究」という2つの研究を実施した。本研究の主な成果は、1)次世代自動車に対する経済的インセンティブ政策を、車両価格の将来リスクを考慮して検討した点、2)次世代自動車の普及が、世界の大気温泉物質濃度に与える影響を推計した点、の2点である。本研究は、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の次世代自動車を分析対象として、普及のための政策とその効果を分析するものであり、「次世代自動車普及のためのインセンティブ政策の研究」(テーマ1)と「次世代自動車普及によるグローバル・ベネフィットの研究」(テーマ2)という2つの研究で構成される。まず、テーマ1については、インセンティブが次世代自動車の普及と社会的厚生水準に与える効果を分析するとともに、不確実性に配慮したインセンティブ政策のあり方を研究するものである。この研究の一環として、平成25年度は、次世代自動車の要素技術のうち、特に車両価格への影響が大きいと考えられるバッテリーと燃料電池を対象に、価格見通しに関する文献を調査するとともに、学習曲線の推計とモンテカルロシミュレーションによる将来価格の不確実性の評価を試みた。そして、この成果を同志社大学技術・企業・国際競争力研究センターのワーキングペーパーとして取り纏めた。テーマ2は、次世代自動車普及の効果を温室効果ガス削減という長期的な効果のみならず、大気汚染物質の削減による健康被害、医療費の削減等の短期的な効果を含め、世界レベルで推計するものである。平成25年度は、次世代自動車の普及に関する将来シナリオの基本フレームを策定すると共に、シナリオデータ、シミュレーションモデルとして利用する経済環境統合マクロ計量経済学モデルE3MG、大気化学物質輸送モデルTOMCAT、これら3つのデータ・システム間の接続方法について詳細な検討を行った。平成25年度は、この他、本研究の社会還元活動の一環として、英国のビジネス雑誌The European Financial Reviewに論文を寄稿した。本研究は、電気自動車等の次世代自動車を分析対象として、普及のための政策とその効果を分析するものであり、「次世代自動車普及のためのインセンティブ政策の研究」(テーマ1)と「次世代自動車普及によるグローバル・ベネフィットの研究」(テーマ2)という2つの研究で構成される。まず、テーマ1は、インセンティブが次世代自動車の普及と社会的厚生水準に与える効果等を分析するものであり、平成26年度は、次世代自動車が燃料供給インフラと補完的な関係を有する点に着目し、この関係を考慮した普及モデルの構築を開始した。テーマ2は、次世代自動車普及の効果を、温室効果ガス削減、大気汚染物質の削減とそれによる健康被害、医療費の削減等の観点から世界レベルで推計するものである。平成26年度は、主に以下の4つの作業を実施した。まず、第1に、次世代自動車導入に関する各国の政策目標値、長期最適化型世界エネルギーシステムモデル(REDGEM70)による次世代自動車の普及予測などを参考にしながら、次世代自動車の2050年までの普及に関して3つのシナリオを設定した。第2に、次世代自動車の普及シナリオデータと経済環境統合マクロ計量経済モデル(E3ME)との連結を行った。第3に、E3MEから出力される大気汚染物質排出量を大気化学物質輸送モデルTOMCATに入力するための準備作業を完了した。そして、第4として、REDGEM70を利用したシミュレーションを実施し、次世代自動車導入の効果をエネルギー供給安定度等の観点から評価した。上述した作業の他、本研究活動の社会還元活動の一環として、シンポジウム『自動車の新技術:その効果と課題』を開催し、本研究のメンバーがこれまでの研究成果等について報告した。また、自動車の新技術に関連するテーマで、3つの講演会を開催した。平成27年度は、次世代自動車と燃料供給インフラとの補完関係に着目した普及モデルの構築を進め、これを概ね完成させた。また、現在注目を集めている自動走行車についても普及政策評価モデルを構築し、その成果を国際学会で発表した。平成27年度は、経済環境統合モデルで推計した世界各地域の大気汚染物質排出量をグリッド毎の排出量に分割した上で、次世代自動車の普及が各地域の大気中濃度にどのような影響を与えるのかをシミュレートした。この他、平成27年度は、本研究の総括として国際シンポジウムと若手研究者のためのワークショップを開催した。前者については、本研究の研究協力者を含め次世代自動車普及に関係する政策研究者を日本、中国、イギリスより招聘して開催し、本研究のこれまでの成果を発表、これに基づいて参加者とディスカッションを行った。後者については、本研究の関連領域で研究を進める若手研究者を2名招聘し、国際シンポジウムで招聘した研究者をコメンテーターとして開催した。

当初予定の研究は、テーマ1,テーマ2ともに概ね終了できているが、この研究成果を現実の政策形成につなげるべく事業期間を延長し、研究成果の学会発表、研究のさらなる精緻化と改良、自動車メーカや政府関係者との意見交換等を実施する。本研究は、次世代自動車を分析対象として、普及のための政策とその効果を分析するものであり、「次世代自動車普及のためのインセンティブ政策の研究」(テーマ1)と「次世代自動車普及によるグローバル・ベネフィットの研究」(テーマ2)という2つの研究で構成される。今年度は事業の最終年度であり、両テーマとも、以下の通り、研究成果の取りまとめに尽力した。まず、テーマ1については、合計6編の論文を執筆し、2の国際学会で発表した。その内、自動走行システムに関する研究結果ついては、一部を、戦略的イノベーション創造プログラム「自動走行ステム」の国際専門家会議であるSIP-adus Workshop 2016で発表した。さらに、研究代表者は、SIP-adus国際連係WGの準構成員に就任することとなり、本研究の成果を国の重点プロジェクトに還元できる体制を構築し得た。テーマ2については、次世代自動車普及の効果を温室効果ガス削減という長期的な効果のみならず、大気汚染物質の削減による健康被害、医療費の削減等の短期的な効果を含め、世界レベルで推計するものである。本年度は、これまでに実施した経済環境統合モデルと大気化学物質輸送モデル双方の推計結果を論文としてまとめあげた。テーマ1、テーマ2共に、執筆した論文は、国際ジャーナルと国際学会の査読論文として投稿を開始しており、その一部は査読を経てリバイズ中である。今後も、成果の公表と社会への還元に向けて、尽力する所存である。世界レベルで持続可能な交通を構築していくためには、日本企業が世界の最先端を走る次世代自動車技術を世界的に普及させていく必要がある。この問題意識の下、本研究は「次世代自動車普及のためのインセンティブ政策の研究」、「次世代自動車普及によるグローバル・ベネフィットの研究」という2つの研究を実施した。本研究の主な成果は、1)次世代自動車に対する経済的インセンティブ政策を、車両価格の将来リスクを考慮して検討した点、2)次世代自動車の普及が、世界の大気温泉物質濃度に与える影響を推計した点、の2点である。テーマ1に関し、当初計画では、次世代自動車と燃料供給インフラとの補完的な関係性に着目した普及モデルを平成26年度中に構築することとしていたが、これが実現できていない。また、テーマ2に関して、次世代自動車の普及シナリオ並びにシナリオとE3MEとの連結には改良すべき点が残されている。これらの遅れについては、平成27年度前半に取り戻したい。平成28年度に実施予定の主な事業は、以下の通りである。テーマ1:これまで取り組んできた次世代自動車と燃料供給インフラの普及モデルを利用して、EVと再生可能エネルギー発電の補完性に着目した普及モデルを構築する。
DNA共役量子ドットのプログラマブルナノメッキによる単電子トランジスタの開発

単電子トランジスタは、劇的な低消費電力を可能とする素子として注目されている。室温での動作を可能にするためには、ソース電極とドレイン電極の間に直径は数nmの「クーロン島」(極小の導電性金属)をnmの精度で置く必要がある。しかしながら現在のフォトリソグラフィー技術ではこのような精密な構造を作ることは不可能である。そこで本研究では核酸DNAの分子認識を用いることで、自己組織化的にナノワイヤー-量子ドット-ナノワイヤー構造のような単電子トランジスタ構造を作製した。そこで本研究では核酸DNAの分子認識を用いることで、自己組織化的に量子ドットによる単電子トランジスタ構造を作製することをめざす。具体的には、量子ドットやナノ粒子から酵素反応によりDNAを伸長重合し、LB法により基板へ伸長固定化し、DNA部にナノメッキを施すことで、目的とする「単電子トランジスタ」に必要なナノワイヤー-量子ドット-ナノワイヤー構造を自己組織化的に確実に作製できる手法の確立を目指す。具体的には以下の3つの研究項目で研究を進める。研究項目I.(研究計画)量子ドットをナノワイヤーで挟んだナノ構造を作製する。(方法)酵素合成により量子ドットに結合したオリゴヌクレオチドの重合反応を行い、LB法にて基板に伸長固定化し、プラチナ前駆体を用いてグアニン部分のみにPtナノワイヤー化する。研究項目II.(研究計画)クーロン島の両端の薄いトンネル性絶縁構造の状況を明らかにする。(方法)DNAの塩基配列並びにナノメッキの条件を変化させトンネル性絶縁構造の厚みを変化させ、導電性AFMにより常温での導電性を測定する。研究項目III.(研究計画)ナノワイヤー-量子ドット-ナノワイヤー構造を利用した単電子トランジスタを試作し、常温での動作を調べる。(方法)構造の両端にフォトリソ法で回路を作製し、動作確認を行う。本年度は研究項目Iについて、I-(1)DNA共役量子ドットの作製、I-(2)DNA共役量子ドットのLB法による伸長固定化、I-(3)基板に固定したDNA共役量子ドットの塩基選択的金属化にそれぞれ成功した。単電子トランジスタほ、劇的な低消費電力を可能とする素子として注目されている。本年度は研究項目IIについて実験を行い、研究項目Iで作製したPtナノワイヤーの導電性を導電性AFMにより常温で測定することに成功した。そこで本研究では核酸DNAの分子認識を用いることで、自己組織化的にナノワイヤー量子ドットーナノワイヤー構造のような単電子トランジスタ構造を作製することをめざした。具体的には2つの異なる手法によりナノワイヤー量子ドットーナノワイヤー構造を作成した。

第1の手法は、量子ドットからDNAを伸長した後に金属化して目的のナノ構造を得る手法である。金ナノ粒子に結合したオリゴヌクレオチド(ODN)の先端をDNAポリメラーゼによってグアニンーシトシンホモDNAを伸長し、任意の長さの長鎖DNA結合金ナノ粒子を得ることに成功した。得られたDNAのグアニン連続配列にプラチナ錯体cisplatinを選択的に結合して還元することでプラチナナノワイヤーを作製した。走査型原子間力顕微鏡と透過型電子顕微鏡観察により、目的とするナノワイヤー量子ドットーナノワイヤー構造の形成を確認した。第2の手法はDNAを足場にして量子ドットとナノワイヤーを自己組織化的に配置する手法である。ポリアニリンと金ナノ粒子を伸長固定化した二重鎖DNA上に静電的に吸着させることで、金ナノ粒子/ポリアニリン交互ハイブリッドナノワイヤーの作製に成功した。Point-contact電流像原子間力顕微鏡(PCI-AFM)解析によって、金ナノ粒子/ポリアニリン交互ハイブリッドナノワイヤーはクーロン・ブロッケード効果を室温で示したことで、単電子トランジスタに必要な一次元マルチトンネル接合を形成出来ることを明らかにした。実施計画通りに研究が進展しているから。24年度が最終年度であるため、記入しない。実施計画通りに研究を進めるが、進展が早い場合は実施計画を前倒して研究を進めることもある。
還元的およびルイス酸機能を有するインジウムによる新規合成反応開発

ハライドとカルボニル化合物の還元的カップリング反応において、低原子価のインジウムが有効に作用し、立体選択的に炭素炭素結合形成反応が進行することを明らかとした。カルボニル化合物として官能基かされたケトンを用いることができ、立体選択的な4級炭素構築に成功した。また、マイクロ波照射下において、活性メチレン化合物とアルコールの直接カップリング反応に成功し、水だけを副生するきわめて理想的な系を確立した。インジウムおよびインジウムクロライドとアリリックハライドから発生したアリルインジウムがケトンと効率よく反応し、第四級炭素を有する化合物を高収率で与えた。単純ケトン、アルコキシケトン、ヒドロキシケトンと反応し、環状遷移状態およびバイサイクリックな遷移状態を経て、きわめて効率的に立体制御された生成物を与えた。反応活性種をNMRにより観測し、その性状を明らかとした。溶媒や温度条件を的確に選ぶことで、幅広い反応基質に対して適応可能な系である。Γ位に置換基を有するアリリックインジウムからは、位置異性体(α体とγ体)が得られる。本手法では、溶媒によりこれらの作り分けに成功した。すなわち、非水系の溶媒では選択的にα体が生成し、水系の溶媒では選択的にγ体が得られた。活性メチレン化合物とアルコールのカップリング反応が、銅触媒存在下、マイクロ波照射下で、きわめて効率よく進行する事がわかった。通常マイクロ波を照射する有機合成は反応系の温度上昇のために極性溶媒を用いるが、本系では非極性溶媒を用いることで、反応基質を直接的にマイクロ波で活性化することで反応を達成した。基質のアルコールがマイクロ波を吸収しやすいことが知られており、その効果が反応結果に反映されたと考えられる。アルコールはアリリック、およびベンジリックアルコールが適応可能で、従来、辻-Trost反応として知られている反応形式および、それと異なる基質まで適応が可能である。立体障害の大きな基質間でのカップリング反応も達成でき、大スケールでの合成も可能であることから、実用的なマイクロ波反応として有望である。エステルを出発とするFriedel-Crafts反応をInC3, Me2SiHC1系により、世界で初めて成功した。多くの反応基質に適応可能であった。ヒドロシランとエステルのアルコール部位によるアルカンの脱離がインジウム触媒により促進され、求電子的カルボニルを発生させることをスペクトル解析によりつきとめた。また、アルコール置換基としは三級のものが、最も効率が良いことから、系中でカルボカチオンの発生がドライビングフォースになっていることを解明した。マイクロ波を用いた有機合成反応を検討し、インジウムや鉄が触媒としてきわめて有効に作用することを見いだした。活性メチレンとアルコールの直接炭素炭素結合形成反応に、インジウムおよび鉄触媒がマイクロ波照射下において、短時間高収率で生成物を与えた。実践的合成法として特許出願を行った。また、分子内脱水反応を鍵とするカルボン酸を活性化する環化反応において、マイクロ波がこれらの触媒存在下で高い効果を示すことも見いだした。アルコールとインドールの反応によるアルキル化反応が、マイクロ波照射下において、きわめて効率的に進行することを明らかとした。この際も、インジウムおよび鉄がルイス酸として働き、活性化されていると考えている。誘電損失係数の測定により、鉄およびインジウムがマイクロ波により活性化されることを明らかとした。また、これらの触媒の濃度および系の温度が誘電損失係数に大きな影響を与えることを見いだした。今後のマイクロ波と金属化学種の利用による合成反応系の大きな基礎となる知見を与えることができた。
微粒子添加による粘弾性流体のレオロジー制御と省エネルギー流体輸送技術への応用

流体にある種の界面活性剤を加えると、流れの抵抗が激減する(水のみを流した場合の2080%)現象は抗力減少効果として知られており、流体輸送の省エネルギー技術として注目されている。しかし、効果自体の発現理由については良く分かっていない。これに対し流体中で界面活性剤が形成する棒状ミセルが不均一に存在することに着目し、このことが流れの乱れを制御することにより抗力減少効果が発現すると考えて、研究を進めてきた。本研究では界面活性剤、対イオン、防錆剤の添加条件を様々に変え、その水溶液の抗力減少効果、レオロジー特性、伝熱特性、およびミセルサイズを実験的に評価した。このうち、レオロジー特性として、平衡流動特性や粘弾性特性の他、計測が難しいとされる伸長粘度について、試作装置を考案して測定を行った。研究の結果、以下のことが明らかとなった。界面活性剤ミセルは温度の上昇によって短くなり、それに伴って抗力減少効果は増加するが、ミセル形成が不安定になる温度を超えるとミセルが消失し、抗力減少効果も失われた。その他の添加条件からも、ミセルの消失時には抗力減少効果も失われる結果が得られたが、ミセルの長さと抗力減少効果の相関性は見られなかった。レオロジー特性と抗力減少効果の関係については、水溶液があるレベル以上の伸長粘度を示すことが抗力減少効果の発現に必要であることが指摘された。せん断粘度の増減は低いレイノルズ数域における抗力減少率の増減のみに影響し、現象の発現には寄与していないことが分かった。本研究で調製した様々な添加条件とその評価の知見から、添加剤の最適化がなされ、特に高温域まで安定した抗力減少効果を示すことのできる添加剤と新しい対イオンの提案、防錆剤に関する知見、および溶液中の不均一性の度合いを計測する手法などが提案できた。今後、水溶液の不均一性を評価したモデルを開発し、流れの数値計算を行うための有益なデータが取得された。流体にある種の高分子や界面活性剤を加えると、流れの抵抗が激減する(水を流した場合の2080%)現象は抗力減少効果として知られており、流体輸送の省エネルギー技術として実用化が進められている。一方、効果自体の発現理由については良く分かっていない。これに対し当該研究では流体中で高分子糸や界面活性剤が形成する棒状ミセルが不均一に存在することに着目し、このことが流れの乱れを制御することにより抗力減少効果が発現すると考えて研究を進めている。また上述の系にナノオーダーの微粒子が存在する場合は、抗力減少効果に増減が見られることを実験的に確認し、この現象の理解と新規用途の可能性について検討している。本年度は高分子としてポリアクリルアミドを使用し、これに33nm3μmのアルミナ粒子を添加してレオロジー測定を行った。この結果、ナノオーダーの粒子によって高分子溶液の弾性率が増大することが分かった。界面活性剤による抗力減少効果については、3種類の界面活性剤を選定し、その濃度、対イオンとの割合、防錆剤の添加、温度などの条件を様々に変え、抗力減少効果を測定した。同時に音叉型振動粘度計による局所粘度測定、レオメーターによる平衡流動特性、粘弾性特性、剪断誘起状態へのジャンプの有無、剪断速度の昇降による粘度のヒステリシスの有無を測定、さらに伸長粘度計(本研究で試作)で伸長粘度を測定した。

抗力減少効果の実験とレオロジー測定の結果から、現象の発現については、1.粘弾性の有無は直接関係しない、2.低流速域の粘度の増加は抗力減少効果を阻害する、3.剪断誘起状態へのジャンプの有無は関係しない、4.粘度のヒステリシスの有無は関係しない、ということが判った。さらに伸長粘度の測定より、伸長粘度とゼロ剪断粘度の比(トルートン比)が抗力減少効果の発現に相関があることが明らかになってきており、さらに溶液の調製条件や温度条件を増やしこれを検証している。流体にある種の界面活性剤を加えると、流れの抵抗が激減する(水のみを流した場合の2080%)現象は抗力減少効果として知られており、流体輸送の省エネルギー技術として注目されている。しかし、効果自体の発現理由については良く分かっていない。これに対し流体中で界面活性剤が形成する棒状ミセルが不均一に存在することに着目し、このことが流れの乱れを制御することにより抗力減少効果が発現すると考えて、研究を進めてきた。本研究では界面活性剤、対イオン、防錆剤の添加条件を様々に変え、その水溶液の抗力減少効果、レオロジー特性、伝熱特性、およびミセルサイズを実験的に評価した。このうち、レオロジー特性として、平衡流動特性や粘弾性特性の他、計測が難しいとされる伸長粘度について、試作装置を考案して測定を行った。研究の結果、以下のことが明らかとなった。界面活性剤ミセルは温度の上昇によって短くなり、それに伴って抗力減少効果は増加するが、ミセル形成が不安定になる温度を超えるとミセルが消失し、抗力減少効果も失われた。その他の添加条件からも、ミセルの消失時には抗力減少効果も失われる結果が得られたが、ミセルの長さと抗力減少効果の相関性は見られなかった。レオロジー特性と抗力減少効果の関係については、水溶液があるレベル以上の伸長粘度を示すことが抗力減少効果の発現に必要であることが指摘された。せん断粘度の増減は低いレイノルズ数域における抗力減少率の増減のみに影響し、現象の発現には寄与していないことが分かった。本研究で調製した様々な添加条件とその評価の知見から、添加剤の最適化がなされ、特に高温域まで安定した抗力減少効果を示すことのできる添加剤と新しい対イオンの提案、防錆剤に関する知見、および溶液中の不均一性の度合いを計測する手法などが提案できた。今後、水溶液の不均一性を評価したモデルを開発し、流れの数値計算を行うための有益なデータが取得された。
葉緑体転写でのσ因子群の選択的プロモータ認識機構の解明と葉緑体分子工場への応用

課題I変異導入による複数のSIG因子のプロモーター選択的認識機構の解明高等植物の葉緑体RNAポリメラーゼ(RNAP)のSIG因子は6種あり、認識するPEPプロモーター群の構造が少しずつ異なる。例えば、psbDBLRPはSIG5のみにより認識される。この機構を知るため、まず、Arabidopsis thalianaのsig5欠損変異体から調製したプロトプラストにSIG5を過剰発現させ、それが葉緑体遺伝子psbDの転写に与える影響を調べる手法により、SIG5のプロモータ認識活性を定量的にアッセイする方法を確立した。次に、SIG5特定の領域をSIG1の配列に置き換えた改変SIG5をArabidopsis thalianaのプロトプラスト中で過剰発現させ、psbDBLRPからの転写への影響を測定した。その結果、-10や、-35エレメントに結合する領域ではなく、4.2領域中の-35エレメントとは直接相互作用しないアミノ酸残基N484がpsbDBLRPの認識に必須であることが分かつた。さらに、DNAとは相互作用しない4.1領域中にも鍵となるアミノ酸残基が含まれていることが分かった。この結果は導入遺伝子特異的に働く改変σ因子・改変プロモータ対の構築に応用できる。課題II sig1sig6の光誘導発現挙動の解析6種のATsig遺伝子中でsig1とsig5は環境応答性のSIG因子で、その転写は速い光応答性を示す。sig1は青色光(460nm)、赤色光(660nm)いずれでも光誘導転写を受けるが、sig5は青色光のみにより、強い誘導を受ける。光レセプターの欠損変異体の解析からsig5光誘導レセプターがクリプトクローム(CRY1,CRY2)であることを明らかにした。sig1の転写は2μmol/m2sで青色光誘導を受け強度依存性を示さない。一方sig5は210μmol/m2sでは一定であるが、それ以上では光強度増加に伴い増加する2段階の光強度依存性を示し、第一段階の誘導には、CRY1とCRY2が相加的に働き、第二段階の誘導にはCRY1のみが働いている事が分かつた。一方、sig1の青色光転写誘導にはCRY1のみが光受容体として働いている事が分かった。1 σ因子のプロモータ認識活性の定量的アッセイ法の確立Arabidopsisthalianaのsig5欠損変異体から調製したプロトプラストにsig5の発現カセットを用いσ_5を過剰発現させ、それが葉緑体遺伝子psbDの転写に与える影響を調べることでsig5のプロモータ認識活性を定量的にアッセイする方法を確立した。2 σ因子への変異導入によるプロモータ選択的認識機構の解明葉緑体のσ因子はすべて真性細菌のσ^<70>ファミリーに属し、認識するPEPプロモータの構造(-35,-10領域ともに)はよく似ている。しかし、psbD blue light responsive promoter(psbDBLRP)はσ_5のみにより認識される。そこで、sig1とsig5のキメラ配列を持つ形質転換ベクターでAtのプロトプラストを形質転換し、psbDBLRPからの転写への影響を調べた。

その結果、-10、-35エレメントにそれぞれ結合するSig5の2.5、4.2領域ではなく、N-末端側の領域にpsbDBLRPの特異的認識挙動を与える領域があることを明らかにした。3 Atsig遺伝子転写の光誘導挙動解析。6種のATsigの中で、sig5はユニークな挙動を示す。他の5種のsigは、青色光(460nm)、赤色光(660nm)による光誘導を受けるが、sig5は、青色光のみにより、強い誘導を受ける。光レセプターの欠損ミュータントの解析からsig5光誘導受容体がクリプトクローム(cry1,cry2)であることを明らかにした。また、青色光によるsig5の誘導時間は約30分と他のsigに比べてきわめて短い特徴がある。これら性質はsig5のプロモータを青色光をトリガーとする葉緑体導入遺伝子の人為的発現制御システムを構築に利用できる可能性を示している。現在、青色光のみによって活性化されるsig5プロモータのシス因子の同定を行っている。課題I変異導入による複数のSIG因子のプロモーター選択的認識機構の解明高等植物の葉緑体RNAポリメラーゼ(RNAP)のSIG因子は6種あり、認識するPEPプロモーター群の構造が少しずつ異なる。例えば、psbDBLRPはSIG5のみにより認識される。この機構を知るため、SIG5特定の領域をSIG1の配列に置き換えた改変SIG5をArabidopsis thalianaのプロトプラスト中で過剰発現させ、psbDBLRPからの転写への影響を測定した。その結果、-10や、-35エレメントに結合する領域ではなく、4.2領域中の-35エレメントとは直接相互作用しないアミノ酸残基N484がpsbDBLRPの認識に必須であることが分かった。さらに、DNAとは相互作用しない4.1領域中にも鍵となるアミノ酸残基が含まれていることが分かった。この結果は導入遺伝子特異的に働く改変σ因子・改変プロモータ対の構築に応用できる。課題II sig1sig6の光誘導発現挙動の解析6種のATsig遺伝子中でsig1とsig5は環境応答性のSIG因子で、その転写は速い光応答性を示す。sig1は青色光(460nm)、赤色光(660nm)いずれでも光誘導転写を受けるが、sig5は青色光のみにより、強い誘導を受ける。光レセプターの欠損変異体の解析からsig5光誘導レセプターがクリプトクローム(CRY1,CRY2)であることを明らかにした。sig1の転写は2μmol/m^2sで青色光誘導を受け強度依存性を示さない。一方sig5は210μmol/m^2sでは一定であるが、それ以上では光強度増加に伴い増加する2段階の光強度依存性を示し、第一段階の誘導には、CRY1とCRY2が相加的に働き、第二段階の誘導にはCRY1のみが働いている事が分かった。一方、sig1の青色光転写誘導にはCRY1のみが光受容体として働いている事が分かった。
局所的相互作用がもたらす生物集団の動態と多義性

本研究では、淡水産巻き貝と付着藻類をもちいて、それぞれの空間分布と局所的な相互作用が、巻き貝の成長や空間分布、また藻類の空間的な生物量の動態にどのように影響しているかを特定することを目的とした。実験的に貝と藻類の相互作用系を設定し、画像解析の方法により、藻類の空間分布と定量化を行った。これらの結果に対して、Geostatisticsなどの」統計的解析を行い藻類分布の空間構造を解析するとともに、個体ペースモデルによるシミュレーション解析を行い、集団のダイナミクスに影響する要因を特定した。実験の結果、藻類の成長量は、おなじ空間(格子)内の藻類量はマイナスの密度依存効果があるが、隣接空間の藻類量は、プラスの影響があることが明らかになった。また、藻類の空間分布は、貝のグレージングがない状況では、パッチなど空間構造をつくらないか、めだたないパッチをつくった。貝のグレージング圧が高いほど、そのパッチ構造は明瞭になり、時にはより大きなパッチを形成した。この実験結果の要因を解析するために30x30の格子モデルによるシミュレーションを行った。その結果、隣接空間の藻類量が当核空間の藻類量にプラスの効果があるとき、ゆるやかなパッチ構造をつくった。これは、貝がいな以上体でパッチをつくる要因であると考えられる。さらに、一度グレージングをしたパッチに再び貝がグレージングをする率が高いほどより大きなパッチをつくり、また、一度グレージングをしていないパッチをグレージングする率が有る程度低いときによりパッチは明瞭になった。グレージング圧は、ある程度高いときにもっともパッチは鮮明になるが、低くても高くてもパッチは不鮮明になった。貝が多いほどパッチが大きく、鮮明になるという傾向から、貝が、同じ場所をグレージングする傾向があることを示唆している。このような貝と藻類、藻類どうしの相互作用が不均一な藻類の空間構造をつくりだしていると考えられた。本研究は、淡水産巻き貝と付着藻類をもちいて、それぞれの空間構造と局所的な相互作用が、巻き貝の成長や空間分布、また藻類の空間的な生物量や種構成の動態にどのように影響しているかを特定することを目的としている。本年度は、淡水産巻き貝であるサカマキガイのグレージングが付着藻類の空間分布にどのような影響を及ぼすかを調べるために、実験を行った。水槽に付着藻類を実験的に付着させ、そこに密度を変えてサカマキガイ(Physa acuta)をいれた。付着藻類の生物量と生長量は、1cm^2のスケールで画像解析を用いて定量化した。得られたデータから、semivarianceを推定し、付着藻類の空間分布の変化とグレージングの関数を解析した。その結果、中程度のグレージング(貝5匹)により、藻類は比較的小さなパッチ(約5cm)を形成し、高いグレージング圧(貝10匹)では、より大きなパッチを形成した。さらに、藻類間の局所的相互作用の影響をみるために、隣接区画と成長量との関係を調べた。当該区画の藻類量は成長量に負の影響を与えていたが、隣接区画の藻類量は成長量に正の影響を与えていた。これらのことから、藻類の空間分布には、グレージング圧と藻類どうしの隣接間の相互作用が影響していることが示唆された。

また、藻類間の局所的相互作用に影響すると思われる要因として、ラメット間の直接的競争と栄養塩類をめぐる相互作用(栄養塩サイクルおよぶ栄養塩流)の相対的な重要性を調べるために、直接的な相互作用のみを阻害するバリアと間接的な相互作用を阻害するバリアを用いて藻類量の成長を調べた。その結果、直接的相互作用を阻害した場合、もっとも成長量が大きく、ラメット間の直接的相互作用が重要であることが示された。来年度は、これらの結果をもとに、個体ベースモデルと拡散モデルをつかって、さらに詳しい要因解析を行う予定である。本研究では、淡水産巻き貝と付着藻類をもちいて、それぞれの空間分布と局所的な相互作用が、巻き貝の成長や空間分布、また藻類の主間的な生物量の動態にどのように影響しているかを特定することを目的とした。実験的に貝と藻類の相互作用系を設定し、画像解析の方法により、藻類の空間分布と定量化を行った。これらの結果に対して、Geostatisticsなどの」統計的解析を行い藻類分布の空間構造を解析するとともに、個体ベースモデルによるシミュレーション解析を行い、集団のダイナミクスに影響する要因を特定した。実験の結果、藻類の成長量は、おなじ空間(格子)内の藻類量はマイナスの密度依存効果があるが、隣接空間の藻類量はプラスの影響があることが明らかになった。また、藻類の空間分布は、貝のグレージングがない状況では、パッチなど空間構造をつくらないか、めだたないパッチをつくった。貝のグレージング圧が高いほど、そのパッチ構造は明瞭になり、時にはより大きなパッチを形成した。この実験結果の要因を解析するために30x30の格子モデルによるシミュレーションを行った。その結果、隣接空間の藻類量が当該空間の藻類量にプラスの効果があるとき、ゆるやかなパッチ構造をつくった。これは、貝がいない状態でパッチをつくる要因であると考えられる。さらに、一度グレージングをしたパッチに再び貝がグレージングをする率が高いほどより大きなパッチをつくり、また、一度グレージングをしていないパッチをグレージングする率が有る程度低いときによりパッチは明瞭になった。グレージング圧は、ある程度高いときにもっともパッチは鮮明になるが、低くても高くてもパッチは不鮮明になった。貝が多いほどパッチが大きく、鮮明になるという傾向はから、貝が、同じ場所をグレージングする傾向があることを示唆している。このような貝と藻類、藻類どうしの相互作用が不均一な藻類の空間構造をつくりだしていると考えられた。
糖尿病及びその合併症におけるSPARCの役割と病態メカニズムの解明

【背景・目的】網膜症の発症・進展には血管内皮増殖因子(VEGF)をはじめとした様々な分泌タンパク質が関わると考えられており、これらのネットワークを解明することは糖尿病網膜症の診断・治療を考える上で重要である。そこで我々は、Oligo-cap SST法により、糖尿病網膜症の病変において実際に発現している分泌タンパク質及び膜タンパク質遺伝子の単離・同定を行った。【方法】当研究室で改良を加えたOligo-cap SST法により増殖糖尿病網膜症の手術検体から得られる増殖組織よりcDNAライブラリーを作成し、糖尿病網膜症と関連する分泌タンパク質及び膜タンパク質遺伝子の単離・同定を行い、さらに同定したクローンについて解析を行った。【結果】増殖組織からOligo-cap SST法によりcDNA断片を回収した結果、高頻度でSPARC遺伝子がクローニングされた。増殖組織において、SPARCが高発現していることが示唆されたことから、各種眼疾患の硝子体手術より得られる硝子体中のSPARCタンパク濃度をELISA法により測定を行った。その結果、増殖糖尿病網膜症は、非糖尿病の黄斑円孔に比べ、硝子体中のSPARCタンパク濃度が有意に高く、血管新生や増殖組織が存在する疾患においても硝子体中のSPARCタンパク濃度が高いことが示唆された。さらに、SPARCが増殖糖尿病網膜症の発症に直接関与しているかを検討するためにSPARCアデノウイルスを作製し、ラット網膜にSPARCを過剰発現させたところ、網膜において増殖糖尿病網膜症に類似した病変が観察された。【考察】SPARCは、増殖糖尿病網膜症における増殖組織の発症・進展に関与している重要な因子であることが示唆され、今後、増殖糖尿病網膜症の診断・治療における新たな標的となることが期待される。
個体の移動分散が資源利用の進化と種多様性に及ぼす影響:理論予測と島群集による検証

ニッチ分割が多様性パターンへ与える影響を検出するためには、(1)質の違う資源がある。(2)種によって利用資源が異なる。(3)資源の分布パターンが種の多様性パターンに影響を与える、という仮定が全て確かめられる必要があると考えられる。これら全てを満たした上で、資源分布が多様性パターンに及ぼす効果を検出した研究はこれまで行われてこなかった。本研究では、浦戸諸島(馬放島、朴島、桂島、野々島、寒風沢島)におけるチョウのサンプリング調査及び植生調査を基に、チョウ群集の多様性パターンと、各種が利用する餌資源の空間分布との関係を解析し、ニッチが多様性パターンに与える影響を検証した。解析の結果、多様性パターンと資源分布パターンの間に強い有意な相関が見られ、多様性パターンと距離、資源分布パターンと距離には相関が見られなかった。Hubbleの中立理論では、個体の移入率が非常に重要となるため、群集間の距離が多様性パターンに強い効果をもつことになる。一方でニッチ理論に従うならば、多様性パターンは資源の分布パターンと共に変化するはずである。しかし、一般的に距離と資源分布パターンの間には相関があることが多い。そこで両者に相関が無い状態で、二つの理論の重要性を比較検証する必要がある。今回の結果では、資源分布パターンと距離に相関は認められなかった。また、多様性パターンと資源分布パターンの間に相関が見られ、特に島を分割した場合に有意な相関関係が得られたことから、浦戸諸島において、資源分布パターンが多様性パターンに強く影響していることが強く示された。本研究の目的は(1)個体の分散、資源の種類と量の分布、資源の空間分布などが、どのように集団の資源利用の進化に影響するかを調べる。(2)複数の種を導入し、それぞれの資源利用の進化が、種の空間分布、種・個体数関係、種数に与える影響を予測する、ことである。これらの検証を行うために、隔離環境である島(260以上ある宮城県松島群島のうち主要な7-10の島を利用)を調査地とし、陸産巻貝と蝶類を用いて、島内、島間での移動、分散をAFLPを用いて推定する。また、推定された移動・分散、資源利用の遺伝的様式、島内の資源分布をもとに、個体の資源利用、種・個体数関係の理論的予測を行い、得られた野外データから理論的予測を検証す本年度は、宮城県塩竃市の浦戸諸島(松島)、桂島、野々島、寒風沢島、朴島、馬放島において、主要な5つの島において、チョウ類のと陸産巻き貝の多様性調査、食草調査、GISを用いた資源分布解析を行った。本年度得られた結果は(1)各島での調査ポイントを設定し、チョウの種数、個体数推定の方法を確立した。合計で、38種のチョウが確認され、種個体数曲線を得た。(2)陸産貝類は14種確認された(3)航空写真を用い、調査地全体の植生を解析するためにGISシステムを構築した。(4)個体の分散を推定するためのサンプリングを行い,AFLPによる解析の準備が整った(5)得られたデータとにneutral modelとの比較を行うが、neutral modelの枠組みを完成させた本年度は、浦戸諸島の5つの島(桂島、野の島、寒風島、馬放島、朴島)と島からのソースとなる宮戸と七ヶ浜のセンサスを春と秋に行い、各々の島での種数、個体数関係を推定した。また、同時期に、チョウの食草となる植物の植生調査を行った。結果、全島で##種のチョウが観察された。今年度の結果をもとに、島の種多様性が分散と競争に影響しているかどうかを、Hubbleのneutral modelを帰無モデルとして用いて検定を行った。Neutral modelでは、ソースから島への分散率、島間の分散率をかえて、個体の生存はランダムに起こるものと仮定した。