hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
社会基盤施設整備における地球環境負荷の影響評価

今日の社会資本整備は,持続的発展を意識した開発や現有の基盤施設の延命等,投資の効率化や温暖化防止, 3Rを考慮した社会の構築が必要と考えられ,将来に負の財産を残さない社会資本の整備が必要である.本研究は,橋梁構造物における資源ストックとしての鋼重に着目して, 11種の橋梁についてCO2排出量,コスト,製品としての橋,寿命と鋼重をパラメータとして,抱絡分析法(DEA)および超抱絡分析法(SDEA)により環境性能の改善案について評価を試みるものである.今日の社会資本整備は,持続的発展を意識した開発や現有の基盤施設の延命等,投資の効率化や温暖化防止, 3Rを考慮した社会の構築が必要と考えられ,将来に負の財産を残さない社会資本の整備が必要である.本研究は,橋梁構造物における資源ストックとしての鋼重に着目して, 11種の橋梁についてCO2排出量,コスト,製品としての橋,寿命と鋼重をパラメータとして,抱絡分析法(DEA)および超抱絡分析法(SDEA)により環境性能の改善案について評価を試みるものである.本研究は鋼およびコンクリートを材料とした橋梁システムについて、CO_2排出量等のデータをパラメータとして抱絡分析法(以下,DEAと称す)による効率性ならびに改善案の解析を行い、各パラメータの影響を定量的に求めることにより、この種の問題に対するDEAの適用性、環境負荷低減を目指した橋梁構造物のあり方等に関する基礎的な検討を試みた。解析結果からは、DEAでは効率性の比較が容易に可能であることから、環境負荷への影響度が非常に理解し易い形で表現できることが判明した。よって、このような問題に対するDBAの適用性、有効性はきわめて高いものと判断される。具体的には、各橋梁システムのエネルギー消費量等のデータそのものを比較する限りにおいては、優劣が付け難い環境負荷への影響度が、DEAを用いることによって効率性の優劣や、これを向上させるためにはどのパラメータをどれだけ改善すれば良いかが数値で示すことが可能である。また、例えば環境に対して非常に不利と思われる鋼橋においても、材料としての特徴であるリサイクル性等をパラメータとして考慮することにより、環境負荷が改善される可能性を有することが理解できる結果が得られた。さらに、前述の通り具体的な改善案が明確な数値目標が算出されるため、温室効果ガス排出削減の実現に向けての有効な指標になり得るものと期待できる。したがって、本研究の手法を用いて、LCC等も含めた形で各種パラメータを設定し、橋梁のライフサイクル全体を考慮した解析を行うことにより、環境負荷を低減させる新たな橋梁システムの検討あるいは提案に活用できる可能性を有するものと考えられる。平成22年度においては,従来用いていたCO_2等の温暖化ガス排出量やメンテナンスコスト製品としての橋,寿命などのパラメータに加えて,資源ストックとしての使用鋼材の重量を考慮して解析を行った.この資源ストックとしての鋼重の意味は,社会基盤構造物では,一般に50年程度以上の供用期間を有することから,単純にリサイクル率などをパラメータに加えることは合理的ではないと判断し,国内の鉄鋼資源が供用を終えるまで蓄積されることに着目し,パラメータに加えたものである.すなわち,鋼はスクラップからほぼ同じ製品を造ることが可能なため,メンテナンスが確実に行われば仮に50年以上の供用期間後でも使用可能であり,資源の蓄積といった考え方を導入した.次に解析方法は,抱絡分析法(DEA)を発展させた超抱絡分析法(SDEA)を採用した.SDEAは複数の事象における効率性が100%となった場合,どの事象の効率性が真の100%を精査する手法である.従来は1入力1出力程度でのみSDEAの採用実績はあったが,多入力・多出力の場合,フロンティアラインが判然としないため,著者の知る限りでは採用された例はない.そこで,本研究では多入力・多主力時の順位付けの手法を新たに開発した手法を適用し,試設計を行った橋梁11橋に対して解析・検討を実施した.解析結果からは,上位の橋梁群に対して適切な順付けが行われ,SDEAの本研究における適用方法は,妥当であることが判明した.ただし,下位の橋梁群においては,DEAとは逆に同じ順位になる場合があり,SDEAとDEAの使い分けを考慮する必要があることが判明した.地球が数十億年の歳月を費やして石炭・石油として備蓄した炭素を,人類は生産活動のために等比級数的に大量排出し続け,地球温暖化の原因の1つとなっているとも言われている.1997年,COP3で2012年までにCO_2排出量を1990年に比して6%減少させる決議もなされたが,排出量は増加し続けている.2011年のCOP17では,京都議定書の延長措置が行われた上で,新たな排出量削減の模索が議題となった.我が国では,1993年の環境基本法の制定から,温暖化の防止,生物多様性の保全,循環型社会の構築などを中心とした少なくとも500年程度以上の持続的発展が可能な社会の構築が図られている.社会資本整備においては,持続的発展を意識した開発や現有の社会基盤施設の維持管理など,資本投資の効率化や温暖化ガス排出量の削減,また,3Rを考慮した社会システムの構築が必要と考えられる.交通ネットワークが発達した今日では,橋梁構造物の役割は非常に重要となり,社会の持続可能性を維持するには,将来に負の遺産を残さない社会基盤施設の整備が必要である.

本研究では,橋梁構造物における資源ストックとしての鋼重に着目して,鋼橋10種類,PC橋1種類を試設計し,それぞれのCO_2排出量,コスト,製品としての橋,寿命と鋼重をパラメータとして,抱絡分析法(DEA)と超抱絡分析法(SDEA)を適用して環境性能に関する改善案の検討を行い,その評価を試みた.解析結果からは,鋼を資源ストックとしてリサイクル性を評価すれば,PC橋とほぼ同一の環境性能が得られることが判明した.また,架橋地点に対して,適切な径間割,形式の選択が行われていれば,十分な環境性能が得られる結果となることが明らかとなった.また,本研究の方法は,具体的な改善案が提示可能なため,例えば,現在供用中の橋梁において,今後の維持管理計画を策定する一助にできる可能性も有と思われる.
スフィンゴシン-1-リン酸を用いた新規歯槽骨再生薬の開発に関する研究

骨芽細胞と破骨細胞のカップリングに重要な役割を果たすことが明らかとなりつつある、スフィンゴシン-1-リン酸(SIP)を用いた歯槽骨再生薬の開発とに前進することが本研究の目的である。平成23年度の計画は、骨芽細胞分化マーカーや骨芽細胞と破骨細胞のカップリングに重要なオステオプロ-テジェリン(OPG)、Receptor activator of NFkappa B ligand(RANKL)の発現に対して、SIPシグナル伝達経路(PI3K/Akt経路)がどのような影響を及ぼすかについて、SIPシグナル伝達経路を抑制して検討すること、およびSIPが作用する転写因子について検討することであった。前年度に行った実験結果より、SIPはGSK-3βの活性を阻害し、Wnt/β-カテニンシグナル伝達経路を活性化する可能性が示唆された。よって、SIPシグナル伝達経路とWnt/β-カテニンシグナル伝達経路の関わりについてさらに検討を重ねた。蛍光免疫染色により、SIPはβ-カテニンの核内移行を、Wnta同様に、促進することが明らかとなった。また、PI3K阻害剤LY294002を用いたところ、β-カテニンの核内移行は抑制された。以上め結果から、SIPシグナル伝達経路はWnt/β-カテニンシグナル伝達経路を活性化することが示唆された。また、前年度の実験結果より、SIPはOPGのmRNA発現を増加させたが、今回ELISA法により、OPGタンパク質発現もSIP添加により増加することがわかった。OPGはWnt/β-カテニンシグナル伝達経路の標的遺伝子でもあるため、SIPは、SIPシグナル伝運経路(PI3K/Akt経路)-を介してWnt/β-カテニンシグナル伝達経路を活性化することにより、OPG遺伝子発現を増加している可能性が示唆された。RANKLも同様にWnt/β-カテニンシグナル伝達程路の標的遺伝子であり、RANKL発現へのSIPの影響を現在検討している。また、SIPがOPG遺伝子プロモーターに及ぼす影響について、OPGレポータープラスミド(-1309/+205bp)を作製し検討したところ、レポーター遺伝子の活性はSIPにより増加した。SIPが作用する転写因子については現在検討中である。骨芽細胞と破骨細胞のカップリングに重要な役割を果たすことが明らかとなりつつある、スフィンゴシンー1一リン酸(SIP)を用いた歯槽骨再生薬の開発に関する研究を行った。SIPシグナル伝達経路はPI3K/Akt経路を介してWnt/β一カテニンシグナル伝達経路を活性化し、osteoprotegerinの遺伝子発現を増加させることを明らかにした。骨芽細胞と破骨細胞のカップリングに重要な役割を果たすことが明らかとなりつつある、スフィンゴシン-1-リン酸(S1P)を用いた歯槽骨再生薬の開発とに前進することが本研究の目的である。平成22年度は、S1Pのin vitroにおける骨芽細胞分化に対する影響の検討、S1Pのin vivoにおける骨再生の評価を行うことであった。S1Pは、骨芽細胞の増殖には影響を及ぼさなかったが、分化マーカーであるアルカリフォスファターゼ活性を上昇させた。また、S1Pが石灰化に及ぼす影響について、von kossa染色、アリザリンレッド染色を用いて検討したところ、S1Pは石灰化を促進することが明らかとなった。さらに、S1Pは骨芽細胞と破骨細胞のカップリングに重要なオステオプロテジェリン(OPG)のmRNA発現を増加させた。OPGは、骨芽細胞分化に重要なWnt/β-カテニンシグナル伝達経路の標的遺伝子であるため、S1PがWnt/β-カテニンシグナル伝達経路に及ぼす影響について検討した。その結果、S1PはGSK-3βの活性を阻害し、このシグナル伝達経路の転写因子であるTCF/LEFの転写活性を増加させたことから、S1PがWnt/β-カテニンシグナル伝達経路を活性化する可能性が考えられる。S1Pのシグナルとしては、S1P_1受容体がGiと共役し、その下流のシグナルにPI3K/Akt/GSK-3βがあることが知られているため、S1PがPI3K/Akt/GSK-3βとWnt/β-カテニンシグナル伝達経路を活性化するメカニズムについて現在検討している。In vivoにおいては、ラットの脛骨に欠損を作製し、S1Pが骨形成に及ぼす影響についてμCTを用いて検討した。その結果、S1Pは、新生骨の形成を促進させることが明らかとなった。

また、PI3K阻害剤LY294002を用いたところ、β-カテニンの核内移行は抑制された。以上め結果から、SIPシグナル伝達経路はWnt/β-カテニンシグナル伝達経路を活性化することが示唆された。また、前年度の実験結果より、SIPはOPGのmRNA発現を増加させたが、今回ELISA法により、OPGタンパク質発現もSIP添加により増加することがわかった。OPGはWnt/β-カテニンシグナル伝達経路の標的遺伝子でもあるため、SIPは、SIPシグナル伝運経路(PI3K/Akt経路)-を介してWnt/β-カテニンシグナル伝達経路を活性化することにより、OPG遺伝子発現を増加している可能性が示唆された。RANKLも同様にWnt/β-カテニンシグナル伝達程路の標的遺伝子であり、RANKL発現へのSIPの影響を現在検討している。また、SIPがOPG遺伝子プロモーターに及ぼす影響について、OPGレポータープラスミド(-1309/+205bp)を作製し検討したところ、レポーター遺伝子の活性はSIPにより増加した。SIPが作用する転写因子については現在検討中である。
大径木択伐から始まる熱帯林の土壌劣化パターンと植生回復の関係

カンボジア国コンポントム州の森林保護区内において、2008年前後に違法に伐採されたフタバガキ科大径木の択伐跡地を51ヵ所再訪し、択伐後の更なる攪乱の有無や調査地の比高の違いなどを鑑みて、比高が異なる5つのサブサイトに計17ヵ所の調査地を設定した。各調査地において伐倒方向に調査基準線を設定し、簡易測量を行って樹冠区、未利用幹区、製材区、根株区、対照区からなる5つの調査区を設定した。各調査区で択伐に起因する有機物の残存様式を記録した。伐採から10年が経過した調査基準線設定時において、未利用の幹は腐朽が進んでいたが未だ原型を留めていた。林床には大枝(特に樹皮)や製材時に利用した枕木、およびナタで製材した際の数cm角の端材が残存していたが、チェーンソー使用で生じるおがくずは分解して消失していた。調査区のうち、植生が最も回復しているのは未利用幹区であった。樹冠区では伐倒時に生じたと思われる傷が幹に残る若木が多数確認された。伐倒対象フタバガキ科樹種の後継稚樹数はサブサイトによって異なる印象を受けた。出現頻度が低いので正確な記述のためには一定の調査面積を確保して全数調査を行う必要があり、次年度以降に順次行う。製材区と根株区の多くは未だ樹冠が閉鎖しておらず、林床にはイネ科、カヤツリグサ科、スゲ科の草本が生育している事例が多数確認された。調査地のうち12ヵ所を重点サイトとし、土壌理化学性調査と有機物分解特性調査を行うこととした。本年度は土壌理化学性調査を開始し、8調査地の各調査区で土壌試料(深さ0-5, 5-15, 15-30 cm)を採取した。定積容積重、全炭素・全窒素含量、酸性度を分析中である。酸性度に関しては製材区と根株区で低めの値を示す傾向が認められた。また有機物分解特性調査として、上記土壌調査と同時に各調査区の林床有機物量を調査し、加えて落葉分解試験を開始した。伐採跡地における調査地設定において、当初想定していたよりも未利用の幹長が大きく無視しえないと判断した。これにより調査区の設定カテゴリーとして未利用幹区を追加した。1調査区あたりの調査量が1.25倍になることを鑑み、調査地数を調整した。土壌調査は極めて順調であった。これは礫のまったくない砂質の堆積土壌であったことに因る。土壌理化学性調査、有機物分解特性調査、植生回復調査に関して研究計画通りに推進する。全炭素・全窒素含量の分析に関して、機器分析のキャリアガスとして使用するヘリウムガスの供給が逼迫している現状があり、ガス入荷状況によっては遅れが出るものと見込まれる。

土壌理化学性調査、有機物分解特性調査、植生回復調査に関して研究計画通りに推進する。全炭素・全窒素含量の分析に関して、機器分析のキャリアガスとして使用するヘリウムガスの供給が逼迫している現状があり、ガス入荷状況によっては遅れが出るものと見込まれる。研究初年度は土壌微生物分解機能活性解析手法に関する最新の情報を収集することとし、当該解析キットの購入を翌年度に持ち越したため。
血管細胞老化による急性大動脈解離の発症機構の解明

本年度は、細胞老化の調節因子であるp21、p16の発現に着目し、ヒト大動脈解離患部血管の検体においてp21、p16の発現を検討した。さらにp16およびp21に着目し、p16欠損マウスおよびp21欠損マウスに大動脈解離モデルを作成して、大動脈解離に与える影響を検討した。ヒト大動脈解離血管において、p16およびp21の発現の増強が認められた。またマウス大動脈解離モデルの患部血管ではp16,p21,p53,γH2Xの発現の増強が確認された。p16欠損マウスおよびp21欠損マウスにおいて大動脈解離が増悪する傾向が認められた。これらの結果から、細胞老化の調節因子であるp16およびp21が大動脈解離の病変形成に影響を与えていることが判明した。また、細胞老化の調節因子p21の上流にあるp53に関しては、その発現増加が卵巣機能低下に働くことを明らかにし報告した(FASEB J 2019)。今後、細胞老化が大動脈解離に与える影響を確認するためにp21とp16のシグナル系の相互作用を現在作成中であるp21・p16の2重欠損マウスを用いて検討する予定である。また野生型マウスにsenolytic drugを投与することで細胞老化の影響をさらに検討する予定である。研究は予定通り順調に進展し、大動脈解離に関する遺伝子改変マウスを用いた研究成果が得られている。また、関連する英文論文として発表することができた。大動脈解離に関する遺伝子改変マウスを用いた研究成果をさらに発展させ、その調節系の相互作用を検討する研究を進めつつあり、今後の新たな研究展開が期待できる。本研究の目的は、急性大動脈解離の危険因子の一つに年齢が挙げられることを踏まえ、急性大動脈解離の発症に血管中膜の細胞老化が与える影響をヒト手術検体とマウス実験モデルの両面から明らかにし、細胞老化阻害薬剤による急性大動脈解離の薬物治療の可能性を模索することである。今年度はマウス飼育施設に感染の問題が生じたことから新たなマウスを使っての大動脈解離モデル作成ができなかったため、動物実験の進捗に遅れが生じている。当施設での動物実験を進めることが困難であったことから、ヒト大動脈解離患者の患部血管標本および血液の収集を行った。このヒト大動脈解離患者血液データの解析から、細胞老化によって誘導される炎症性表現型の代表的な因子としてMMP2,MMP9,IL-6の上昇を見出した。また大動脈解離マウスモデルの血液と血管標本を用いて再度検討を行い、大動脈解離患部で細胞老化マーカーであるSA-β-gal活性の上昇を見出した。さらに東京大学との共同研究を促進し、細胞老化が生体に与える影響の探索の一環として、マウス分娩後子宮における細胞老化の存在と、そのクリアランス機構を新たに見出した。マウス子宮の細胞老化のクリアランス異常が次回の妊娠・分娩の異常と関連することを見出し、生殖組織における老化細胞の生理的・病理的意義を明らかにすることができ、今後はこの子宮で得られた細胞老化クリアランスの知見をさらに大動脈解離をはじめとする血管系にも応用していく予定である。2018年度はマウス飼育施設の感染の問題が解決したため、マウスの大動脈解離モデルの作成を予定通り進める。また細胞老化の鍵因子であるp53ノックアウトマウスの飼育を進める。ヒト大動脈解離血管の凍結切片を作成とSA-β-gal活性検討を継続する予定である。マウス飼育施設に細菌感染がおこり施設が一時閉鎖されたため、マウス飼育が本年度できなかった。そのため、動物実験の進行が遅れたため、2017年度予定の研究費の使用が遅れた。2018年度は飼育施設の感染問題が解決しマウス飼育が再開されたため、2017年度に予定された動物実験を精力的に行い研究の進捗を予定通りに修正することが可能であると考えている。一方で、共同研究により、生殖組織における細胞老化の生理学的・病理学的意義を新たに見出しており、この知見を今後大動脈解離をはじめとする血管系に応用できることが可能となったため、動物実験の遅れによる研究の遅延を別途埋め合わせることが可能であった。ヒト大動脈解離手術検体については引き続き収集継続し、血管の解析を進めていく予定である。本年度は、野生型マウスに大動脈解離モデルを作成して、前年度にヒト大動脈解離患者血管および血液で確認された細胞老化関連分泌因子のMMP2、MMP9、IL-6の、マウス大動脈解離患部血管での発現上昇を確認した。さらに細胞老化の調節因子であるp53、p16の発現増強がマウス患部血管で認められた。またヒト大動脈解離患部血管の検体をさらに収集し、ヒト大動脈解離患部血管においてもp53、p16の発現が上昇傾向にあることを確認した。野生型マウス大動脈解離モデルの患部血管の解析から、細胞老化の下流シグナルの1つであるAkt-mTORC1経路が活性化を示唆する結果を得た。またmTORC1シグナルを阻害するラパマイシンを野生型マウス大動脈解離モデルに投与したところ、ラパマイシンにより大動脈解離発症率が低下傾向が認められた。さらに細胞老化が組織炎症を誘導することが大動脈解離を誘導することから、細胞老化の除去機構を明らかにすることで大動脈解離の進行を抑えることができると考えられる。

そこで老化細胞の除去機構を明らかにするために、生理的な環境で細胞老化が認められ除去される機構を有するマウス産褥子宮をモデルとして検討を行った。マウス産褥子宮において残存老化細胞がF4/80陽性マクロファージにより除去されること、p53欠損とLPSによる子宮細胞への外的炎症誘導がこのシステムを阻害し子宮機能を低下させその後の妊娠が阻害されることが示された(筆頭共著者、Endocrinology 2017)。今後は、大動脈解離モデルにおけるF4/80マクロファージの老化細胞除去機構について検討していく予定である。研究に進展が見られたマウス産褥子宮を用いた検討で予想以上の成果が得られており、その成果を筆頭共著者として英文論文に発表できた。一方やや遅れていた大動脈解離マウスモデルについては、リシルオキシダーゼ阻害剤投与の量の微調節を行い、安定的にマウス大動脈解離モデルを作成することが出来るようになったため、次年度は大動脈解離モデルの研究にさらに重点を置き、細胞老化下流シグナルであるAkt-mTORC1経路の活性化の検討と、そのシグナルを阻害するラパマイシンが大動脈解離発症率に与える影響の検討について、今年度得られた結果をもとにさらに数を増やして研究を進める予定である。本年度は、細胞老化の調節因子であるp21、p16の発現に着目し、ヒト大動脈解離患部血管の検体においてp21、p16の発現を検討した。さらにp16およびp21に着目し、p16欠損マウスおよびp21欠損マウスに大動脈解離モデルを作成して、大動脈解離に与える影響を検討した。ヒト大動脈解離血管において、p16およびp21の発現の増強が認められた。またマウス大動脈解離モデルの患部血管ではp16,p21,p53,γH2Xの発現の増強が確認された。p16欠損マウスおよびp21欠損マウスにおいて大動脈解離が増悪する傾向が認められた。これらの結果から、細胞老化の調節因子であるp16およびp21が大動脈解離の病変形成に影響を与えていることが判明した。また、細胞老化の調節因子p21の上流にあるp53に関しては、その発現増加が卵巣機能低下に働くことを明らかにし報告した(FASEB J 2019)。今後、細胞老化が大動脈解離に与える影響を確認するためにp21とp16のシグナル系の相互作用を現在作成中であるp21・p16の2重欠損マウスを用いて検討する予定である。また野生型マウスにsenolytic drugを投与することで細胞老化の影響をさらに検討する予定である。研究は予定通り順調に進展し、大動脈解離に関する遺伝子改変マウスを用いた研究成果が得られている。また、関連する英文論文として発表することができた。マウスの飼育施設の細菌感染がおこりマウスの飼育が本年度できなかったため、動物実験の進行が遅れた。2018年度はマウス飼育が再開できており、動物実験を精力的に行って実験の進捗の遅れを取り戻す予定である。野生型マウスで大動脈解離モデルを作成し、患部血管の組織学的解析から細胞老化現象および細胞老化の鍵因子であるp53,p21,p16の動きを確認する。また細胞老化に伴う炎症性表現型誘導についての検討を行う。同時に血管平滑筋細胞特異的なp53ノックアウトマウスを作成し、解析を行う。引き続きヒト大動脈解離手術検体の収集と解析を行う。共同研究で進捗が認められる知見はさらに発展させ、生殖組織において見られた細胞老化のクリアランスによる生理学的・病理学的知見が血管系で得られるかどうかを検討していく。
イネ科植物由来の高kcat Rubiscoを利用したイネの光合成能力の改良

光合成速度の主要な律速因子はCO_2固定の初発反応を担うRubiscoと考えられる.将来的な高CO_2環境でのイネの光合成能力の改良に有効な高活性型RubiscoをC_4植物,寒地型牧草類,高山植物の中で探索した.その結果,チモシー,ウシノケグサ,ソルガムが触媒活性(kcat)が高く,かつCO_2に対する親和性も比較的高いRubiscoを持つことがわかった.その3種の中でkcatがイネの約2. 5培と最も高かったソルガムのRubiscoをイネに導入することとした.Rubiscoは大サブユニット(RbcL)と小サブユニット(RbcS)の2種類のタンパク質により構成されている.RbcLは葉緑体DNAにコードされており,相同組み換えによるソルガムRbcLの導入を試みたが今のところ成功していない.しかし,ソルガムRubisco小サブユニットのイネへの導入は成功し,最大で全RbcSの80%がソルガムRbcSとなる形質転換イネが得られた.そしてソルガムRbcS形質転換イネではRubiscoの分子当たりのkcatがイネに比べて50%増加した.しかし,形質転換イネではRubisco量が増加し, Rubiscoの活性化率が低下した.つまり形質転換イネでは窒素利用効率が低下したために光合成速度は増加しなかったと考えられる.本研究では光合成速度の改良までは達成できなかったが, Rubiscoの触媒特性を改良することに成功したことから,今後の光合成能力の改良に大いに利用できる結果が得られた.イネの光合成能力の改良のために,高kcat Rubiscoを持つことが予想されるC4植物,寒冷地に適応した植物(牧草類,高山植物等)からkcatが高く,かつCO2に対するKmがイネのRubiscoと比較的近い酵素をスクリーニングする.次に,その条件を満たすRubiscoを持つ植物より,核ゲノムにコードされている小サブユニット遺伝子(高kcatRbcS),葉緑体ゲノムにコードされている大サブユニット遺伝子(高kcatRbcL)の全長cDNAをクローニングする.その後,アグロバクテリウム法により高kcat RbcSをイネに導入する.そして,得られた形質転換体について,RNAi法によりイネが持つRbcSをノックダウンする.また,高kcat RbcLについてはパーティクルガンを利用した相同組換法によりイネの葉緑体ゲノムに導入する.高kcat RbcL形質転換体を母本として高kcat RbcS形質転換体と交配し,両方を発現する形質転換イネを得る.以上により,高kcat Rubiscoを発現する形質転換イネを作出し,光合成特性や収量への影響を解析する光合成速度の主要な律速因子はCO_2固定の初発反応を担うRubiscoと考えられる.将来的な高CO_2環境でのイネの光合成能力の改良に有効な高活性型RubiscoをC_4植物,寒地型牧草類,高山植物の中で探索した.その結果,チモシー,ウシノケグサ,ソルガムが触媒活性(kcat)が高く,かつCO_2に対する親和性も比較的高いRubiscoを持つことがわかった.その3種の中でkcatがイネの約2. 5培と最も高かったソルガムのRubiscoをイネに導入することとした.Rubiscoは大サブユニット(RbcL)と小サブユニット(RbcS)の2種類のタンパク質により構成されている.RbcLは葉緑体DNAにコードされており,相同組み換えによるソルガムRbcLの導入を試みたが今のところ成功していない.しかし,ソルガムRubisco小サブユニットのイネへの導入は成功し,最大で全RbcSの80%がソルガムRbcSとなる形質転換イネが得られた.そしてソルガムRbcS形質転換イネではRubiscoの分子当たりのkcatがイネに比べて50%増加した.しかし,形質転換イネではRubisco量が増加し, Rubiscoの活性化率が低下した.つまり形質転換イネでは窒素利用効率が低下したために光合成速度は増加しなかったと考えられる.本研究では光合成速度の改良までは達成できなかったが, Rubiscoの触媒特性を改良することに成功したことから,今後の光合成能力の改良に大いに利用できる結果が得られた.高CO2条件下でのイネの光合成能力の改良に有用なRubiscoを探索することを目的とし,高Kcat Rubiscoを持つことが予想されるイネ科C3植物の高山植物4種と寒冷地牧草類8種,イネ科C4植物10種についてRubiscoの触媒回転速度(Kcat)を測定した.これらの植物のRubiscoはイネよりも1.12.8倍の高いKcatを示した.高いKcatを示したRubiscoについてCO2に対するKm(Kc)を測定したところ,それらのKcはイネよりも高い値を示した.従って,Kcatの増加はCO2に対する親和性を低下させると考えられた.しかし,分析に用いた植物種の中で, Festuca ovina, Phleumpretense, Sorghum bicolorはKcに対して比較的高いKcatを示した.F.ovinaとP.pratenseのKcatはイネの約1.5倍程度であったが,Kcがイネと同程度であり,またイネRbcLとのアミノ酸配列の比較においてはS.bicolorよりも高い相同性を示した.

一方, S.bicolorのRubiscoは,Kcatがイネの2.5倍と顕著に高かった.F.ovinaとS.bicolorのRubiscoをイネで発現させた場合の光合成速度をシミュレートしたところ,特にCiが50Pa程度の高CO2条件下において,光合成速度が大幅に促進されることが予想された.以上の結果から,これらの植物のRubiscoが将来的な高CO2環境下におけるイネの光合成能力の改良に有用であると考えられた.本研究ではまずKcat顕著に高かったS.bicolorのRubiscoをイネで発現させることを試みることとした.RubiscoはRbcLとRbcSの2種類のサブユニットで構成されており,酵素特性の大部分はRbcLによって決まっていると考えられる.S.bicolorのRbcLの配列はGenbankに登録されており,その全長をPCR法により増幅した.RbcLは葉緑体DNAにコードされていることからS.bicolorのRbcLをイネのRbcLの5'上流域と3'下流域で挟んだキメラ遺伝子を含む相同組換用プラスミドを作成し,パーティクルガンによる遺伝子の導入を試みている.これまでの研究からRubiscoの反応回転速度K_<cat>が顕著に高かったSorghum bicolorのRubiscoをイネで発現させることを試みることとした.RubiscoはRbcLとRbcSの2種類のサブユニットで構成されており,酵素特性を決める上でRbcLが重要と考えられるが,RbcSもカルボキシレーション効率に関係することが分かっている.そこで,ソルガムのRbcLとRbcLそれぞれをイネに遺伝子導入することとした.S.bicolorのRbcLの配列はGenbankに登録されており,その全長をPCR法により増幅した.RbcLは葉緑体DNAにコードされていることからS.bicolorのRbcLをイネのRbcLの5'上流域と3'下流域で挟んだキメラ遺伝子を含む相同組換用プラスミドを作成し,パーティクルガンによる遺伝子の導入を試みた.また,葉緑体形質転換の効率を改善させるためにカルスで葉緑体を発達させるGLK高発現イネを材料に用いた.現在までに多数の再分化個体が得られたが,今のところ導入遺伝子は確認できていない.現在,選抜条件,再分化条件について検討を行っている.RbcSは核の多重遺伝子族にコードされている.そこで,緑葉内で最も発現の高いRbcSを特定し,全長をクローニングしてイネにアグロバクテリウム法で遺伝子導入した.プロモーターにはCabを用いた.多数の形質転換イネが得られ,その中からソルガムRbcS発現量が全RbcSの30,44,79%の異なる3つのホモ系統を選抜した.形質転換イネにおけるRubicsoのkcatはイネの1.3-1.5倍と有意に増加した.BN-PAGEでは,ソルガムRubicsoはイネRubicsoよりも見かけの分子量が少し小さいが,ソルガムRbcSを発現させた形質転換イネのRubiscoでは,ソルガムRbcSの発現レベルが高くなるにつれて見かけの分子量がソルガムに近づく傾向が認められた.以上の結果から,ソルガムRbcSの部分的なイネRubiscoへ組み込みが全体的な立体構造の変化を引き起こしkcatを増加させたものと考えられた.以上のようにソルガムRbcSの高発現のみでRubiscoの活性を高めることに成功し,この点は光合成の改良を図る上で大変重要な発見となった.しかし,形質転換イネの光合成速度は増加しなかった.形質転換イネではRubicsoの含量が増加していたことから,今後RNAi法などによりRubicso含量を適切にコントロールすることができれば,光合成速度の改良も可能であろうと考えられた.Rubiscoの反応回転速度
破骨細胞プロトンポンプによるH^+分泌の電気生理学的検出

1.破骨細胞の単離と同定.実験には出生後1週間以内の幼若ラットを用いた。ラットをネンブタールで麻酔し大腿骨と脛骨を摘出した。骨を縦に割り骨髄をこすり落とし、パイペッティング処理により細胞を遊離した。フィブロネクチンをコーティングしたカバーグラス上に遊離細胞を浮遊させ、30°Cの恒温槽内で30分間保持した。カバーグラス上に強固に付着した大型の細胞は2種類に分類できた。一つは、薄く広がった拡散型細胞であり、他はドーム型の球形型細胞であった。酒石酸抵抗性酸性ホスファターゼ染色を行うと、両方の細胞はともによく赤く染まり破骨細胞と同定した。2.破骨細胞の電気生理学的性質.単離した破骨細胞の膜特性を全細胞クランプ法を用いて解析した。拡散型細胞は、-10-80mVの静止電位、110GΩの入力抵抗および1055pFの膜容量を有した。この型の細胞は、-80mVより正側の膜電位では漏洩電流成分だけを示したが、逆に-80mVより負側の膜電位では大きな内向き整流性の膜電流を示した。この内向き電流は、外液中にBa^<2+>やCs^+を加えると強く抑制され内向き整流性K^+電流と同定した。プロトンポンプの阻害剤であるDCCDも多少この電流を抑制した。球形型細胞は、-30-60mVの静止電位、28GΩの入力抵抗及び10100pFの膜容量を有した。この型の細胞は、静止電位よりも正側の膜電位では大きな外向き整流性の膜電流を示し、負側では漏洩電流だけを示した。この外向き電流は、外液中にBa^<2+>を加えると抑制されるのでK^+電流と同定し、DCCDもこの電流をかなり抑制した。3.今後の展望.本研究は、プロトンポンプの阻害剤であるDCCDによって抑制される電流成分を見いだしたが、この電流はK^+電流である可能性が高い。今後は、K^+電流を完全に除いてH^+電流だけが現れる操作を行って実験を進める必要がある。新生仔ラットの大腿骨と脛骨から骨髄を取り出し、パイペッティング処理により細胞を遊離させた。破骨細胞の同定のために、酒石酸抵抗性酸性ホスファターゼ(TRAP)染色を用い、その存在を確認した。また、アクリジンオレンジという色素を細胞外液中に加えると、この色素を取り込んでオレンジ色に染まる細胞とほとんど染まらない細胞が存在した。染まった細胞は、プロトンポンプ活性によりオルガネラのpHが酸性に傾いたことを示すものと考えられた。しかしながら、この色素を細胞外液中に含ませるとパッチクランプ法のギガシール形成が非常に困難になるので、破骨細胞の電気生理学的性質を解析する時にはこの色素は使用できないと判断された。遊離した破骨細胞を倒立顕微鏡のステージ上の実験容器中に移し、KClを満たしたパッチ電極で細胞を吸引し膜を破ってホールセルパッチクランプの状態にした。単離破骨細胞は、-80mVの保持電位からの脱分極電位変化に対してほとんどイオン電流と考えられる電流成分を示さなかった。逆に、-40mVの保持電位からの過分

極性電位変化に対しては非常に大きな内向き電流を発生した。このように破骨細胞は内向き整流性を示すことが判明した。この実験結果は、他の研究者のそれと一致する。対照実験としてスナネズミ成体の骨髄細胞の電気生理学的性質を解析した。成体骨髄細胞中にも巨大な細胞が存在し巨核球だと考えられる。破骨細胞とは対照的に、この細胞は脱分極性電位変化に対して非常に大きな電流を発生したが、過分極性変化に対してはほとんどイオン電流を示さなかった。すなわち巨核球は外向き整流性を示した。このような電気生理学的性質の違いから破骨細胞と巨核球を識別できることが示唆された。出生後1週間以内のラットの大腿骨と脛骨から骨髄を取り出し、パイペッティング処理により細胞を遊離した。フィブロネクチンをコーティングしたカバーグラス上に遊離細胞を浮遊させ、30°Cの恒温槽内で30分間保持し、その後は室温で保持した。カバーグラス上に強固に付着した大型の細胞は2種類に分類できた。一つはドーム型の球形型細胞であり、他は薄く広がった拡散型細胞であった。酒石酸抵抗性酸性ホスファーゼ染色を行うと、両方ともよく染まり破骨細胞と同定した。アムホテリシン-Bを加えたKCl溶液を満たしたパッチ電極で破骨細胞を吸引し穿孔化ホールセルクランプの状態にした。拡散型細胞は-10-80mVの静止電位、1-10 GΩの入力抵抗および10-55 pFの膜容量を有した。この型の細胞は、-80mVより正側の膜電位では漏洩抵抗成分だけを示したが、逆に-80mVより負側の膜電位では大きな内向き整流の膜電流を示した。この内向き電流は、外液中のCs^+(1 mM)やBa^<2+>(10 mM)で強く抑制され内向き整流性K^+電流と同定した。プロトンポンプの阻害剤であるDCCD(0.1 mM)も多少この電流を抑制した。球形型細胞は、-30-60 mVの静止電位、2-8 GΩの入力抵抗及び10100pFの膜容量を有した。この型の細胞は、静止電位よりも正側の膜電位では大きな外向き電流を示し負側では漏洩電流だけを示した。この外向き電流を、外液中のBa^<2+>が抑制しK^+電流と同定し、DCCDもかなり抑制した。以上の結果より、プロトンポンプの阻害剤であるDCCDによって抑制される電流成分の存在を見い出したが、この電流はK^+電流である可能性が高く、プロトンポンプによるH^+分泌に伴う電流を明確に同定することはできなかった。
インターフェイスとしての女性と中国系移民のディアスポリック空間

本研究では,東南アジアの女性の経験世界ー中国系の女性と中国系の男性と通婚する女性が,いかに異なる仕方で移民社会の再生産に関与するかーを現地調査にもとづいて明らかにすることで,東南アジアの華僑華人史の書き換えを試みるとともに,人口と空間をめぐる政治力学という観点から既存の華僑華人研究,および移民研究の枠組みを再考した。また女性たちの移動,定住,通婚,再生産の経験の蓄積のなかに「人の移動」をとらえる新たな人類学的枠組みを模索し、&#38313;南、客家、広東のような民系の違い、移民と移民の故郷に残された人たちの世界観の違い、女性と男性の経験世界の違いに着目するモデルの可能性を探った。本研究では、東南アジア諸国の中国系コミュニティにおける女性たちの活動と、ディアスポラ空間における人々の動きの双方を相互に関連づけつつ研究することを目的とし、平成25年度には、そのための理論的、方法論的検討を行うとともに、各居住地域のローカルな場における女性の活動(婚姻、再生産、儀礼など)と、中国系コミュニティの国境を超える活動(国際結婚・越境移住・観光)に関する現地調査を分担して行った。5月19日に、大阪大学吹田キャンパスと東京サテライトをテレビ会議システムで結び、本研究の理論的枠組みと方法論に関する議論を行うとともに、ディアスポリック空間の定義に関する議論を行った。この議論を踏まえ、7つの調査項目を内容を換えないまま、1社会関係やアイデンティティ、身体観等をめぐる交渉と創造の過程、2ディアスポリック空間が生起するメカニズムの解明、3メゾレベルの民族誌にむけた新たな分析枠組みの検討の3項目に構造化した。現地調査に関しては、フィリピン、タイ、インドネシア、ベトナム、ミャンマー、マレーシアにおいて、分担して実施し、それぞれの調査地で、中国系の女性の経験世界(中国系の男性と通婚した女性も含む)に関し、婚姻儀礼や婚資、通婚、祖先祭祀といった民俗知識のレベルと、中国系移民の居住地を越えたネットワークの構築や、国際結婚や越境移住、頻繁な国際移動、故郷訪問や国際観光等といったディアスポリックなレベルに分けて現地調査を進めた。この成果の一部は、8月9日の国際人類学・民族学会(マンチェスター大学)での分科会報告に組み込むとともに、1月25日に日本華僑華人学会平成25年度第1回特別企画において報告した。また同研究会では、本研究課題の趣旨に即した華僑華人研究の新たな方法論と、ディアスポリック空間に関する理論的な検討も併せて行った。平成26年度、本研究では、女性の経験世界を内側から検討するローカル空間の調査と、「外界」との関係から検討するディアスポリック空間の調査の二つの民族誌的調査を国内外の研究者の共同研究によって実施し、ディアスポリック空間において社会関係やアイデンティティ、身体観等が交渉され、創造される過程、及びそうした空間が生起する過程を解明するため、下記の現地調査、研究報告を実施した。(1)現地調査上記の研究課題に基づき、1社会関係やアイデンティティ、身体観等をめぐる交渉と創造の過程、および2ディアスポリック空間が生起するメカニズムの解明について、研究代表者、研究分担者、研究協力者が分担し、フィリピン、インドネシア、マレーシア、タイ、ベトナム、ミャンマーにおける民族誌的フィールドワークを行った。(2)国際学会における分科会報告「ディアスポリック空間」をテーマとする分科会報告を国際人類学・民族学会にて海外の研究者も交え行った(2014年5月)。(3)国内研究会4月、7月、10月、11月、2月に国内において、それぞれ今年度の計画に関する打合せ、「ディアスポリック空間」、「客家系の人口移動」「タイにおける調査報告」「ベトナムにおける調査報告」を内容とする研究会を開催した。(4)学会などでの研究発表本研究の課題に関する個別報告を各分担者が実施した。また東京外国語大学アジア・アフリカ言語文化研究所のホームページにおいて研究成果の一部を公開した。本研究プロジェクトでは、女性の経験世界を内側から検討するローカル空間の調査と「外界」との関係から検討するディアスポリック空間の調査の二つの民族誌的調査を実施してきた。とりわけ27年度は、フィリピン、ベトナム、マレーシア、インドネシア、ミャンマーでの研究分担者による個別の調査に加え、中国・廈門での国際学会において分科会での研究報告を行ったのに合わせて、泉州地域の僑郷(中国系移民の出身地)の合同調査を現地の研究者の協力を得つつ実施した。この調査を通して、中国大陸から移民した人たちの経験と、僑郷に残った人たちの経験に大きなギャップがあり、ある種の反目や潜在的な対立が生じていることが確認された。また中国大陸から移民した人たちにせよ、中国大陸に残った人にせよ、経験を解釈する女性の説明、ないしその根底にある論理が、男性の説明、論理とは著しく異なっている点も明らかになった。これらの点は、女性たちの経験世界を記述する上で十分に配慮する必要がある。一方、移民先と出身地を結ぶディアスポリック空間がどのように創造されるかという点に関しても、広東、福建、客家といった民系の違いが移民たちの空間認識に大きく作用していることが、僑郷における合同調査と各研究分担者の現地調査の結果を突き合わせることで明らかとなった。また移動する空間が死や祖先に対する見方にも関係していること、観光、巡礼、世俗的巡礼などの今日的な現象もディアスポリック空間を記述する上で重視すべきことなどが明らかになった。

本研究では,東南アジアの女性の経験世界ー中国系の女性と中国系の男性と通婚する女性が,いかに異なる仕方で移民社会の再生産に関与するかーを現地調査にもとづいて明らかにすることで,東南アジアの華僑華人史の書き換えを試みるとともに,人口と空間をめぐる政治力学という観点から既存の華僑華人研究,および移民研究の枠組みを再考した。また女性たちの移動,定住,通婚,再生産の経験の蓄積のなかに「人の移動」をとらえる新たな人類学的枠組みを模索し、&#38313;南、客家、広東のような民系の違い、移民と移民の故郷に残された人たちの世界観の違い、女性と男性の経験世界の違いに着目するモデルの可能性を探った。現地調査については、一部の研究分担者が役職に伴う多忙により、予定通り実施できなかったものの、他の分担者が必要な調査を行ったことで、全体的には概ね計画通りに実施された。国際学会での分科会報告では、海外からの研究者の積極的な参加もあり、ディアスポリック空間に関する有益かつ活発な議論を行うことができた。国内研究会については、予定を超えて5回開催することができた。以上の理由により、研究は概ね順調に進展していると判断される。27年度が最終年度であるため、記入しない。社会人類学27年度は、本研究の最終年度であり、研究成果の取りまとめに向け、研究分担者の間での密なコミュニケーションをとる必要がある。昨年度は、国内研究会を5度実施し得たものの、研究成果の取りまとめの方向を明確にするため、研究代表者が各分担者の研究室を訪問するかたちで、女性の経験世界に関する基礎的な民族誌的資料の蓄積に関する成果発表の仕方について調整をおこないたいと考えている。国内研究会については、予算不足にも関わらず、予定通り3回開催することができた。現地調査については、一部の研究分担者が校務の多忙により、現地調査は次年度以降に集中して実施することとし、25年度については、理論的、方法論的な研究を行った。また1名の分担者が調査中に不慮の体調不良のため、計画を縮小せざるを得なかったものの、他の分担者の現地調査は、概ね計画通りに実施されている。1名の分担者は、所属先の海外オフィスに赴任する機会を得たことで、調査期間を充分に確保することができ、計画以上の成果をあげることができた。一部の研究分担者が本務校での役職が多忙であったため、当初予定した金額を使途できなかった。また一部研究分担者が年度途中の所属変更に伴い現地調査を年度内に行うことができなかった。25年度の現地調査を通して、本研究の中心的な課題である東南アジアの中国系コミュニティにおける女性の経験世界に関する基礎的な民族誌的資料の蓄積の必要性を痛感するようになった。26年度の早い段階で、調査項目を整理し、網羅的なデータ収集を行いたいと考えている。また中国系の男性と通婚した非中国系の女性や、非中国系の男性と通婚した中国系の女性の実態については、これまでほとんど着目されておらず、地道なライフヒストリーの収集が必要である。一方、本研究の課題が将来的にどのような方向に拡大していくかを見極めることは、本研究を期間内に進めるうえでの推進力ともなる。一つの方向性は、歴史人類学的な方向性である。
ニワトリヒナ刻印付けにおける神経軸索ガイダンス因子の機能解析

刻印付けが成立したニワトリヒナ大脳を用いてNetrin-1遺伝子発現解析を行ったところ、Intermediate Medial Hyperpallium Apicale (IMHA)と呼ばれる領域を新たな刻印付け関連領域として同定し、IMHAが刻印付けの成立過程に必須な大脳領域であることを示した。また微小管結合タンパク質(MAP2)遺伝子を標的としたmicroRNA発現ベクターを用いて、刻印付け関連領域で内在性のMAP2タンパク質を減少させ、刻印付けの成立を阻害することに成功した。本研究は、生きているヒナ大脳で神経軸索ガイダンス因子の発現と機能を解析し、刻印付けに伴って神経回路が改編される分子メカニズムを解明することを目的としている。今年度は、Netrin-1ならびにEphrin-B2について遺伝子発現の組織学的解析を行った。また、大脳において遺伝子発現を改変したニワトリヒナ個体の作出を試みた。ニワトリヒナに対して1時間の刻印付けトレーニングを2回行った後、Netrin-1ならびにEphrin-B2の遺伝子発現変化をin situ hybridization法により細胞レベルで解析した。その結果、Intermediate and Medial Mesopallium(IMM)と海馬だけでなくhyperpalliumにも、刻印付けに伴いNetrin-1が発現上昇する細胞群が存在することがわかった。この細胞群の種類を特定するため、引き続き組織学的解析を行っている。Netrin-1とEphrin-B2の遺伝子発現改変個体の作出に関しては、大脳の左右両半球のIMMにおいて遺伝子発現を改変できるかどうか、蛍光タンパク質の発現ベクターを用いて検討した。その結果、IMMの神経細胞に左右の脳半球でほぼ同程度に、蛍光タンパク質を発現させることに成功した。この方法を応用することで、刻印付けに伴って上昇する遺伝子の発現を大脳の左右でほぼ均等に抑圧することが可能であると考えられる。現在、Netrin-1ならびにEphrin-B2の遺伝子発現を抑圧するためmicroRNA発現ベクターの構築を行っている。今年度は、刻印付け依存にNetrin-1遺伝子の発現上昇が見られた領域の組織学的解析を行った。また、大脳において内在性の遺伝子発現を抑圧したニワトリヒナ個体の作出を試みた。ニワトリヒナに対して1時間の刻印付けトレーニングを2回行った後、Netrin-1の遣伝子発現変化をin situ hybridization法により解析した。その結果、昨年度に報告したhyperpallium内でNetrin-1遺伝子が刻印付けに伴って上昇するのは、intermediate medial hyperpallium apicale(IMHA)と呼ばれる限局された領域であった。さらにIMHAの神経細胞をイボテン酸により活動停止させたヒナ個体で刻印付けが成立しないことも明らかとなり、IMHAが刻印付けの成立過程に必須な大脳領域であることが示された。Netrin-1とEphrin-B2の遺伝子発現改変個体の作出に関しては、大脳のIMM領域に内在的に発現している遺伝子の発現を抑圧できるかどうか検討した。方法は、過去に行った発現解析によって刻印付けに関連することを示した、微小管結合タンパク質(MAP2)遺伝子を標的としたmicroRNA発現ベクターを作成し、左右脳半球のIMM領域に導入した。その結果、このベクターが導入された神経細胞で、内在性のMAP2タンパク質が減少した。さらに、このMAP2遺伝子発現が抑圧された個体では刻印付けが成立しなかったことから、MAP2が刻印付けに必須なことだけでなく、遺伝子発現と刻印付け行動の相関性を解析するにあたって、このmicroRNA発現系が応用可能であることを示している。
温度可変AFM法による減・昇温条件での環境変動指標鉱物の結晶成長ナノスケール解析

本研究は、“結晶成長"と“低温"をキーワードにし、温度可変AFMその場観察法を用いて、気候・環境変動の指標として重要な炭酸塩・硫酸塩鉱物にスポットを当て、低温(5°C)から高温(50°C)までの結晶成長現象をナノスケールでリアルタイムに捉え、その機構や様式変化の解明を試みた。重晶石(硫酸塩鉱物)の結晶成長実験では、成長速度の異方性と過飽和度依存性を明らかにしたことに加え、結晶成長機構・速度に対する温度変化の影響についても詳細に説明した。方解石(炭酸塩鉱物)の結晶成長及び溶解実験では、その特異面上での水平方向及び垂直方向のステップ・面の前進あるいは後退速度の過飽和度依存性を定量化した。本年度の主な研究計画は、重晶石のAFM結晶成長その場観察実験の確立と、特に室温条件における過飽和度の異なる溶液中での重晶石の結晶成長の様式・速度・機構の解明、および、室温条件以下の低温(減温)条件でのAFMその場観察実験の開始であった。新しい走査法である温度可変AFM法を用いた結晶成長その場観察法では、実際に、任意の温度条件を保持したまま、AFM液中セル内に過飽和溶液を流しながら種結晶表面上に新たな結晶が成長する現象をリアルタイムに観察できることが確認された。ただし、実験開始直前に作成した過飽和溶液と時間を置いた同過飽和度の溶液での実験結果が異なることがあった。実験に使用する過飽和溶液の取り扱いには注意する必要がある。これを踏まえて、温度30°Cにおける過飽和度の異なる溶液(10μM100μM硫酸バリウム溶液)中での重晶石(001)表面上で起こる結晶成長その場観察を行った。これにより、1.同温度条件における結晶成長と溶解に関する詳細な比較・議論を行えるデータが得られたこと、2.過飽和度の変化により、大きく3つの結晶成長様式に分かれること、3.各々の過飽和溶液における二次元核の形成速度を決定できたこと、4.各々の過飽和溶液におけるステップ前進速度や二次元核やスパイラル丘の成長速度を決定できたこと、などの結果が得られた。さらに、低温(減温)条件での実験も開始し、今のところ、過飽和度変化の範囲は狭いが、これまでに15°Cまでのデータが得られている。そのほか、室内実験結果との比較のために、気候変動等による硫酸塩鉱物、炭酸塩鉱物あるいはそれらの関連鉱物の天然での生成・溶解現象の変化に関する分析・解析も進めている。本年度の主な研究計画は、前年度において問題となっていた低温(減温)条件におけるAFM結晶成長その場観察の際に見られるドリフト問題の解消、および、異なる温度条件での硫酸塩鉱物の結晶成長過程をその場観察し、その反応機構や反応速度をナノメーターオーダーで明らかにすることであった。前者に関しては、予備実験を繰り返した結果、温度を目的温度まで一気に下げるのではなく、段階的に下げることでドリフトを最小限に抑えられることが解った。これを受けて、後者に関する実験では、重晶石AFM結晶成長その場観察実験を、当初の計画通り545°Cの温度範囲で行うことに成功した。室温(25°C)における同鉱物の結晶成長様式と比較すると、(1)二次元核成長は、より低温になる程その異方性はなくなる傾向にあり、逆に、高温側では異方性が強くなることが新たに解った。これにより、二次元核の形態も低温から高温条件に向かうに従い、不定形から明瞭な扇型に変化することが示された。二次元核の成長速度については、横方向・鉛直([001])方向ともに低温になる程速くなる傾向にあるが、温度変化による僅かな過飽和度変化も考慮する必要があり、これについては新たな課題となった。(2)スパイラル成長に関しては、温度変化による形態の著しい変化は認められないが、スパイラル成長丘上に認められるステップの間隔については、低温条件程、明らかに大きくなることが解った。これは、スパイラル成長機構の変化の可能性を示唆するものである。一方、スパイラル成長の速度については、二次元核成長同様、低温条件程速くなる傾向にあるが、上述したような問題がある。そのほか、室内実験結果との比較のため、気候変動等による硫酸塩鉱物、炭酸塩鉱物などの天然での成長・溶解現象の変化に関する分析・解析も進めており、それらの結果の一部は論文や学会発表等で国内外に公表した。本年度の主な研究計画のうち、低温(減温)条件におけるAFM結晶成長その場観察の際に見られるドリフト問題の解消については、繰り返しの実験により、段階減温操作によりドリフトを最小限に抑えられる(観察視野内に止められる)ことが解り、低温条件でのAFMその場観察が問題なく行えるように調整した。これを受けて、当初の計画通り、545°Cの温度範囲での重晶石AFM結晶成長その場観察実験を終え、解析も進んでいる。以上の状況を踏まえて、現在までにおける本研究の当初計画目的の達成度に関しては、おおむね順調に進展していると判断できる。ただし、これまでの研究結果から、結晶成長速度に対する温度変化と僅かな過飽和度変化の依存性については、より詳細に考慮する必要性が新たに浮かび上がってきたため、これについては、次年度の研究計画に追加する予定である。最終年度の研究計画は、硫酸塩鉱物(重晶石)に加えて、炭酸塩鉱物(方解石)の結晶成長及び付加的に溶解の機構と速度を顕微的に明らかにすることであった。