hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ブドウ果皮アントシアニン生合成経路のキー酵素の明確化と蓄積メカニズムの解明

根域制限ベッドで栽培している7年生の'ピオーネ'(台木:SO4,土量:80l/樹)30樹を供試した。発芽期から果粒軟化期まで窒素濃度で60ppm,それ以降は20ppmに調整した総合液肥を与えた区を対照区とし,結実期以降の4時期から対照区の2倍濃度の液肥を与える区を設けた。高濃度施肥を早期から行うほど果実の着色が不良となった。アントシアニン生合成に関与する酵素を測定したが,アントシアニン蓄積との明確な関係は認められなかった。表皮,亜表皮液胞中のアントシアノプラスト(ACP)形成を比較すると,高濃度施肥を行う時期が早いほどACPの形成と肥大が抑制された。また,果皮中の無機成分を測定したところ,高濃度施肥区ではK,Ca含量が少なかった。そこで,ACP形成期の果粒から果皮を採り,傾斜させた濾紙上に置床し,培養液を下降法で流した。1/10濃度のNitsch培地を基本とし,培養液のN,K,Ca濃度を変え,アントシアニン蓄積とACP発達を比較した。アントシアニン蓄積については,N,Ca濃度を高めると阻害されたが,K濃度は影響しなかった。一方,ACP発達は,N,Ca濃度を高めると,その形成や肥大が抑制されたが,K濃度を高めるとACP形成が著しく促進された。以上の結果,過剰施肥によるピオーネ果実の着色不良は,生合成酵素の関与は少なく,果皮中のN含量が高まるのに対して,K農が低くなるため,アントシアニン合成とACP発達が抑制されるものと考えられる。根域制限ベッドで栽培している6年生の'ピオーネ'(台木:SO4,土量:60l/樹)24樹を供試した。発芽期から果粒軟化期まで窒素濃度で60ppm,それ以降は20ppmに調整した総合液肥を与えたL区,結実期以降L区の1.5倍濃度の液肥を与えたM区,同様に2倍濃度の液肥を与えたH区の計3区を設けた。収穫時の果粒径,果粒重,果汁のTSS,滴定酸度に区による差はなかった。収穫時の果皮色は,L区ではほぼ黒色であったが,M, H区では着色が進まず,赤紫色であった。果皮のアントシアニン含量(O.D.530nm)はL, M区の間に差はなく,H区で著しく少なかった。HPLCによるアントシアニン組成を比較すると,H区ではマルビジンをアグリコンとするアントシアニンの比率が低かった。表皮,亜表皮液胞中のアントシアノプラスト(ACP)形成を比較すると,L区では果粒軟化後の早い段階で多数のACPが形成され,それらが融合を繰り返し,収穫時には巨大なACPを含む細胞が多く存在したのに対して,M区のACPはL区の約半数しか形成されず,大きさも小さかった。H区ではACPの形成が遅れ,その大きさも著しく小さく,ACPの融合も進まなかった。このように,高濃度施肥による着色不良は,アントシアニン,特にマルビジンをアグリコンとするアントシアニンの生合成が抑制されることが原因の場合と,アントシアニンの生合成には差がない場合でも,ACPの形成,融合が抑制されることが原因である場合があることが明らかとなった。現在,アントシアニン生合成酵素の測定と,総ポリフェノール,フラボノイド含量やタンパク含量,MgやKなどの無機イオン濃度の分析を進めている。15年度は,他の着色不良を招く栽培条件(遮光,過剰着果)におけるアントシアニン合成,ACP形成,生合成酵素活性を比較し,アントシアニン生合成経路のキーとなる酵素を明らかにするとともに,ACP形成のメカニズムについても研究を進める。
子宮頸癌における核異型形成機構の分子生物学的解析および新たな癌診断法の開発

1.MBD1-MCAF1複合体がヘテロクロマチン形成に関与していることをすでに示している。この過程にSUMOタンパク質による修飾が関係していることを示し、MBD1-MCAF1-SETDB1複合体によるヘテロクロマチン形成に、SUMOタンパク質の結合及び修飾が関与していることを示した。(J.Biol.Chem.281: 23180-90)2.MCAF1の発現が子宮頚癌を含む多くの癌において上昇していることを示した。そして、MCAF1発現量の上昇が転写因子Sp1と協調して、癌細胞におけるテロメラーゼ活性の上昇に関与していることを示した。(J.Biol.Chem.284: 5165-5174)3.MBD1に結合するタンパク質としてポリコーム複合体の構成因子であるRing1bとhPC2を同定した。MBD1によるHOXA遺伝子制御とヘテロクロマチン形成にMBD1-Ring1b-hPC2複合体が関与していることを示した。MBD1-hPC2複合体が癌細胞におけるヘテロクロマチン形成異常に関与している可能性が考えられた。(J.Biol.Chem.282: 16391-400)4.患者の承諾のもと子宮頚癌患者より細胞診および組織診のサンプルを採取し、解析を行った。その結果、MCAF1が子宮頚癌組織で高発現していることを見いだした。MCAF1の新たな癌マーカーとしての可能性につき検討を進めている。[1]子宮頚癌細胞診サンプルを用いたヘテロクロマチン構造の分子生物学的解析患者の承諾のもと子宮頚癌患者より細胞診および組織診のサンプルを入手し、種々のヘテロクロマチン関連因子による免疫染色を行い、ヘテロクロマチン構成タンパク質HP1、およびメチル化DNA結合タンパク質MBD1の形成する複合体は癌におけるヘテロクロマチン構造変化を起こす因子の一つである可能性が高いことが判明し、研究を継続している。[2]DNAメチル化パターン変化とヘテロクロマチン構造変化との関係についての解析メチル化DNA結合タンパク質MBD1をターゲットとしたCHIP on chip解析を行い、MBD1高度集積の見られるゲノム領域を特定。これら領域はヘテロクロマチン領域と重なることを見いだした。課題[1]と連動して、癌におけるヘテロクロマチン構造異常との関係を検索中である。[3]ヘテロクロマチンを形成する複合体の解析および癌細胞における変化についての検討ヘテロクロマチン形成タンパク質複合体の一つとして以前より研究を進めているNBD1-MCAF1-SETDB1複合体について、複合体形成にsumoタンパク質が関与していることを見いだした。その他、Oct4の転写制御にHP1やポリコーム関連タンパク質の関与があることを見いだし、これら知見については共著として論文を発表している。[4]ヘテロクロマチン調節因子をターゲットとした新たな癌診断法の開発ヘテロクロマチン関連転写調節因子であるMCAF1が癌組織で高発現していることを見いだした。MCAF1の新たな癌マーカーとしての可能性につき、癌学会、日本産婦人科学会、日本病理学会に学会発表した。現在、熊本大学倫理委員会の承認のもと、ベンチャー企業と共同研究の形で臨床応用に向け、臨床・病理学的な検討を進めている。1.子宮頚癌細胞診サンプルを用いたヘテロクロマチン構造の分子生物学的解析患者の承諾のもと子宮頚癌患者より細胞診および組織診のサンプルを入手し、ヘテロクロマチン構成タンパク質HP1およびメチル化DNA結合タンパク質MBD1の免疫染色をもとに、癌化に伴うヘテロクロマチン構造変化(核異型として認識される変化)とこれらヘテロクロマチン構成蛋白との関係について解析中である。2.DNAメチル化パターン変化とヘテロクロマチン構造変化との関係についての解析抗MBD1抗体を用いたCHIPとBAC arrayを組み合わせたChIP on chipによりMBD1高度集積の見られるゲノム領域を特定。

これら領域はヘテロクロマチン領域と重なり、核異型形成過程においてMBD1の集積部位に変化が起こり、これが核異型形成と関連していることを見いだし、癌学会において学会発表を行った。現在論文作成中である。3.ヘテロクロマチンを形成する複合体の解析および癌細胞における変化についての検討MBD1とpolycombタンパク質が直接結合し、ヘテロクロマチン形成に関与していることを見いだし、共著として論文を発表している。また、MCAF1が形成する複合体について、免疫沈降法を元としたアフィニティー精製法とmass解析を組み合わせることによりMCAF複合体構成蛋白を複数同定し、現在機能解析を進めている。4.ヘテロクロマチン調節因子をターゲットとした新たな癌診断法の開発ヘテロクロマチン関連転写調節因子であるMCAF1が癌組織で高発現していることを見いだした。MCAF1の新たな癌マーカーとしての可能性につき日本産婦人科学会で発表を行い、現在、熊本大学倫理委員会の承認のもと、ベンチャー企業と共同研究の形で臨床応用に向け、臨床・病理学的な検討を進めている。
単電子操作計測手法を用いた超高精度放射線検出器要素技術の開発

本研究は、単電子トランジスタ(SET)と単電子ポンプ(SEP)を組み合わせ、放射線誘起電子を一つ一つコントロールし直接数を計測するといった、新しい単電子操作計測原理に基づく放射線検出手法の確立を最終目標としている。SEPにより放射線誘起電子を検出器からアクティブにくみ出し(単電子操作)、電荷に非常に敏感なSETによりその数を計数(単電子計測)するというシステムである。しかしながら、これら単電子デバイスは主に可視光子を扱う分野で進歩してきており、放射線検出分野ではではnsec以下の時間スケールで多数の電子ホール対が生成するため、ダイナミックレンジ・応答時間等の問題がありそのまま適用するのは難しく、新しい放射線計測の原理とそれに適した単電子素子の開発が必要になる。そこで、単電子素子を特化し一体化した放射線検出器の開発を通じ、前述の単電子操作計測原理の確立を最終目的として、必要となる要素技術の開発を主目的として研究を行った。第一に、単電子ポンプを用いた検出器の一例として単一赤外光子検出器の設計をおこない、十分に動作可能であることを示し、またそれにポンプを適用するために必要な条件を明らかにした。第二に、これらを作製する上で重要な要素技術であると考えているAFM陽極酸化法を用いた単電子素子作製に関する基礎検討を行い、電子ビームリソグラフィ及びAFM陽極酸化により作製可能であることを示したが、陽極酸化プロセスでの再現率が低く、この点を解決することにより作製可能であることを明らかにした。本年度は、以下の項目について実施した。リファレンス用SETの作製技術の詳細な各種製造時パラメータを最適化した結果、二重角蒸着法により約200nmのドットサイズを持ち、3.2fFの静電容量を持つSETの作製に成功した。残念ながら、静電容量3.2fFのSETのクーロン振動等の特性測定を行うには、現有のクライオスタットの到達温度4.2Kでは温度条件的に困難であるため、特性評価は出来なかった。次年度に、3He冷凍機を用いて特性評価を行い、作製されたリファレンスSETの特性の評価を押さえる予定である。二重角蒸着法により製作されるSETでは、現有クライオスタットでの特性評価が困難であるため、より小さい静電容量を持ったリファレンスSETの作製技術として、AFMによる陽極酸化法金属ドット系SETの作製技術の取得を行った。AFMを新規に導入し、スパッタリング法によりサファイア基板上に成膜された厚さ9nmのTi金属薄膜に対し、空気中におけるAFM探針を用いた局所陽極酸化を試みた。その結果、ドット及びソースドレーン部を抜き出すため、比較的先端半径の大きい探針を用いた場合の大面積陽極酸化に実験的に可能であることを確認し、その精度が約20nmであることを確認した。しかし、トンネルバリア部の酸化物を局所陽極酸化により生成するため、先端半径の小さい探針を用いた陽極酸化がまだ確認されていない。次年度は、Ti膜厚等のパラメータを変化させ、4.2Kでクーロン振動を観測するに十分な静電容量である190aFの接合を作製する予定である。さらに次年度に、導入したAFMのナノマニピュレーションにより、CNTを用いたSETの作製に取りかかる予定である。リファレンス用SETの作製技術の詳細な検討として、前年に引き続き各種製造時パラメータの最適化を検討した。SETの二重角蒸着法による作製パラメータで最も重要となるのは、トンネル障壁作成時の酸化プロセスの酸化時間と酸化圧力である。各種文献を調査し、Al/AlOx/Al単接合の作製を試みた結果、酸化時間30分、酸化圧力0.3Paにおいて、単接合トンネル電流特性が得られた。この結果より、トンネル障壁高き1.4eV,障壁厚さ2.2nmのトンネル接合が得られたと推定された。さらに、酸化圧力を0.33Paに変化させて特性評価を行ったが、明確な厚み変化や障壁特性変化を得ることはできなかったが、概して12eVの障壁高さ,12nmの障壁厚さの接合が得られた。

上記SETの酸化膜圧特性を参考にして、各種製造時パラメータを最適化し、Al系金属薄膜の二重角蒸着法によりリファレンスSETの試作・特性評価を行った結果、ゲート電圧変調に対するクーロン振動信号を観察した。測定温度が4.2Kであるため、振動そのものの強度が弱い(振幅が10pA)ため、ノイズ成分が多く、SETの全容量や、チャージセンサーとしての特性評価等の詳細な検討を行うにはいたっていない。なお、ソースドレーン電圧が100mVを超えると、接合が金属的特性を示したため、何かしらの欠陥がトンネル障壁に導入されている可能性がある。今後は、3He拡散冷凍機などにより低温にし、詳細な特性評価を行う予定である。さらに低ノイズでSETの特性を評価するために、ロックインアンプの導入を図った。その結果、コンダクタンス測定の際のばらつきが数十分の一になり、その有効性を示すことができた。今後はロックインアンプにより静的特性を評価し、その結果SETの特性評価を行うこととする予定である。単電子ポンプの作成のためには、前年度まで実施していた二重角蒸着法で全てを一度に作製するのは困難であるため、新しく電子ビームリソグラフィー支援走査型プローブ顕微鏡陽極酸化法を考案し、作製を試みた。この新しい加工法は、電子線リソグラフィと蒸着装置により主要な構造物(Source、Drain、IslandとGate電極部分)を第一段階としてリフトオフ法により作製し、その後の第二段階としてAFM陽極酸化法により、Source・DrainとIsland部分の接点を酸化し、トンネル接合とすることで単電子ポンプを作製する手法である。全体の構造作製とトンネル接合の作製を別段階に分離することにより、二重角蒸着法で制御が困難であったトンネル接合の酸化膜のコントロールがより容易になると期待される。しかしながら、単電子ポンプ作製を行うために予め評価しなければならない項目として、陽極酸化法における最小酸化物サイズ及び酸化物作製位置精度の二つが上げられる。この二つのパラメータを評価するために以下にチタン薄膜の陽極酸化実験を行い、実験的検証を行った。なお、作製した酸化物はポイント形状とし、その直径と位置精度を評価した。陽極酸化時の探針印加電圧及び湿度を変化させた結果、印加電圧を下げるに従って、また湿度を下げるに従って酸化物サイズが小さくなっていく傾向が確認された。さらに、湿度50%、印加電圧7Vで、直径33nmの酸化物ポイントを得ることができた。約30nmのポイント酸化物をトンネル接合とした場合、十分なトンネル電流が流れるものと期待され、必要な加工パラメータを確認することができた。また、作成位置の制御性能を評価したところ、制度は23nmとなった。使用している探針先端の曲率半径が約25nmであることから、探針の位置決め精度はかなり高いことが予想されるが、実際のプロセスにはより曲率半径の小さい探針を必要とすることが判明した。
Clarification of mechanisms regulating early embryo-uterine interactions in cattle

本研究では、牛の初期胚-子宮相互作用を調節するメカニズムについて検討した。以下の項目を明らかにした。1)上皮成長因子(EGF)は主に子宮内腔上皮細胞によって産生され、ウシ胚では産生されなかった。2)ウシ子宮内膜のEGFタンパク発現は、着床時期(中期黄体期)のほうが初期及び退行期黄体期と比較して高かった。3)子宮内膜上皮細胞は間質細胞より多くのEGFを産生する。4)EGFは、子宮上皮細胞および間質細胞において、黄体維持因子であるプロスタグランジンE2の分泌を刺激する能力を持つ。5)EGFにより、ウシの妊娠認識因子インターフェロン-τの産生が刺激されることで妊娠成立する。家畜生産科学研究実施計画
平滑筋緊張制御系Rho-Rhoキナーゼ-ミオシンホスファターゼの分子生理学的研究

興奮性アゴニストによる平滑筋収縮において、20kDミオシン軽鎖(MLC)のリン酸化は主要な役割を果たす。これは、1)細胞内Ca^<2+>の上昇によるミオシン軽鎖キナーゼの活性化、2)三量体G蛋白質G_<12/13>、低分子量G蛋白質Rhoとその下流のRhoキナーゼを介した、ミオシンホスファターゼの抑制の両者を介する。本研究にて初めて、これら二つの情報伝達経路の間の連携、すなわちCa^<2+>依存的なRho活性化機構が存在することを見出した。60mM Kc1は受容体アゴニストであるノルアドレナリン(NA)とほぼ同等の大きさの持続的収縮とMLCリン酸化レベルの上昇を惹起した。Rhoキナーゼ阻害薬HA-1077、Y-27632はKC1による収縮とMLCリン酸化をNAと同程度に抑制した。KC1、NA刺激はともに濃度依存的に活性型Rho(GTP-Rho)量を増加させた。KC1による収縮とRho活性化は、外液Ca^<2+>除去、ジヒドロピリジンCa^<2+>チャネルブロッカーにより完全に抑制された。KC1による収縮とRho活性化は、チロシンキナーゼ抑制剤やカルモジュリン阻害剤、カルモジュリン依存性キナーゼ抑制剤で強く抑制された。また、NAによるRho活性化・収縮は外液Ca^<2+>除去かつカフェイン処理による細胞内Ca^<2+>ストアの枯渇操作により強く抑制された。以上の結果より、血管平滑筋においてCa^<2+>依存的なRho活性化機構の存在が明らかとなった。この機構は、Ca^<2+>-カルモジュリン-カルモシュリンキナーゼが関与したRho活性化気候の可能性が強い。また、生理的な受容体アゴニストによるRho活性化に関与していると考えられる。
癌に対するDNAワクチンの基礎的研究

本来DNAである発現ベクターを筋注することによって、蛋白を生体内に発現させそれに対する免疫反応を惹起させうるか否か、つまりその蛋白を発現している腫瘍細胞に対する免疫反応を賦活しうるか否か検討した。まず筋肉内で強力に発現するpromoterを求めるために、各種のプロモーターを有するCAT発現ベクターを作製し、これをマウスに筋注した後組織を採取してCAT assayを行った。この結果CAG promoterとCE promoterが筋注後に最も強い発現を示した。次に筋注した発現ベクターが筋肉細胞内で発現していることを調べるために、マウス腫瘍細胞株Meth-Aに発現する変異型p53cDNAをRT-PCRでcloningし、pCEp53を作製した。これをマウスに筋注した後、組織を採取し免疫染色によりp53蛋白が筋肉細胞内に発現していることを確認した。腫瘍拒絶実験モデルとして、H52(C57BL/6系の腫瘍細胞株B16に発現)と変異型p53(BALB/c系の腫瘍細胞株Meth-Aに発現)の2つの腫瘍拒絶抗原を採用した。pCAGH52またはpCEp53を1週間ごとに3回、1回あたり100μgを大腿四頭筋に筋注し、最終免疫後1週間目にそれぞれB16またはMeht-Aを100000個皮下に移植した。2週間後の判定で、コントロール群同様免疫群でも皮下に腫瘍が形成された。また生存期間の延長も認められなかった。発現ベクターの筋注により抗腫瘍免疫を賦活し、その結果腫瘍細胞が拒絶されたとの報告は既になされている。しかしそれらは腫瘍細胞株に本来発現していない外来遺伝子を導入して樹立されたtransfectantを実験モデルとして使用しており、現実の腫瘍より抗原性が強いと考えられる。本研究で使用した抗原は腫瘍細胞株に本来発現していたものであり、また細胞株に樹立する以前には免疫系の監視からescapeした抗原であった可能性もある。その点で本研究はより現実の癌の実態に近いと考えられ、単純なDNA筋注では既報告のようには行かないことが予想される。今後DNAワクチンを有用にするためには、より免疫系に認識されやすくする工夫が必要であろう。本年度は筋肉注射後に最も高効率に蛋白を発現するベクターを決定することを目的とし、以下の手順で実験し結果を得た。1.CAT assayでベクターの発現の強さを比較するため、各々promoterの異なるpACTCAT、pCMVCAT、pCAGCAT、pEF321CAT、pCECATの5種類のCAT発現ベクターを作製した。このうちpEF321CATはelongation factor 1 αのpromoter領域をpromoterとし、pCECATはこのpromoterの上流にCMVのimmediate early enhancerを付けたもので、いずれも我々が開発したものである。5種類のベクターを培養線維芽細胞に導入し、細胞から抽出した蛋白を用いてCAT assayを行ったところ、いずれも高率にCATを発現していた。2.次にマウス大腿四頭筋に5種類のベクターを100μg筋注した。二日後に筋肉を採取し蛋白を抽出しCATassayを行ったところ、pCAGCATとpCMVCATが最も発現が高く、以下pCECAT、pEF321CAT、pACTCATの順で高かった。以上の結果より今後の実験ではCAG promoterを持つpCAGGSベクター(東京大学医学部疾患遺伝子制御講座宮崎純一教授開発)を用いて行うべきと考えた。平成9年度は、このベクターを用いてマウスメラノーマ抗原H52を筋肉内に発現させ、宿主の免疫反応が生じるか否かを確認することを目的としている。具体的にはH52に対する抗体産生が認められるか、またH52を発現する細胞株B16に対する抗腫瘍免疫が認められるかをin vitroで確認する予定である。

しかしそれらは腫瘍細胞株に本来発現していない外来遺伝子を導入して樹立されたtransfectantを実験モデルとして使用しており、現実の腫瘍より抗原性が強いと考えられる。本研究で使用した抗原は腫瘍細胞株に本来発現していたものであり、また細胞株に樹立する以前には免疫系の監視からescapeした抗原であった可能性もある。その点で本研究はより現実の癌の実態に近いと考えられ、単純なDNA筋注では既報告のようには行かないことが予想される。今後DNAワクチンを有用にするためには、より免疫系に認識されやすくする工夫が必要であろう。前年度にCAGプロモーターやCEプロモーターが筋肉内で高い発現を示すことを確認した。本年度は以下の手順で実験を行い知見を得た。1.(発現ベクター作製)マウスメラノーマ抗原の1つであるH52遺伝子(千葉大学谷口教授より供与)を発現するpCAGH52を作製し、in vitroで発現させうることを確認した。また同レベルで高い発現を示すCEプロモーターを用いて変異型p53を発現するベクターpCEp53を作製し、in vitroで発現させうることを確認した。このp53はマウスの線維肉腫株Meth-Aに発現し、CTLの標的になることが報告されている。2.(筋組織での発現)pCEp53 100μgをマウスの大腿四頭筋に注射し、2日後に筋肉を採取しホルマリン固定した。p53免疫染色では筋細胞の核にp53が強染された。3.(抗体産生)pCEp53注射後1週間ごとに血清を採取した。ELISA法を用いて抗p53抗体の産生を調べたところ、有意差をもって抗体産生が見られた。4.(拒絶実験)抗体産生実験で宿主の免疫応答が確認されたので、pCAGH52を1週間ごとに3回筋注し、H52を発現するマウス線維肉腫株MC1を皮下注射した。しかし全く免疫効果は見れなかった。5.(他臓器での発現)筋肉注射では免疫効果が十分には認められなかったので、注射した発現ベクターが最もよく発現する臓器を検索することにした。肝・腎・舌・鼡径リンパ節・腹腔などにCAT発現ベクターpEFCATを注射し、2日後に臓器を採取しCAT assayを行った。その結果、筋肉よりはるかに発現の高い臓器が見つかった。この臓器にpCAGH52を注射し、MC1をchallengeしたところほぼ全てのマウスで拒絶が認められた。平成10年度は、CTL assayなどを行いin vitroで免疫効果を検討する予定である。前年度までにCAG promoterとCE promoterが筋肉内で高い発現を示すことを示した。平成10年度は、マウスメラノーマ抗原H52を発現するベクターを筋肉内に注射することによって、H52を発現するマウス腫瘍細胞株MC1およびB16を拒絶させることができるかどうか検討した。1. (拒絶実験1)pCAGH52とpCAGGS(ベクターのみ)を1週間ごとに3回、1回あたり100μg筋注した。最終免疫後1週間目にMC1またはB16を100000個同系マウスに皮下注した。2週間目にいずれの群でも腫瘍の増殖が認められた。増殖速度に差は認めなかった。
海底洞窟生微小二枚貝の酸素同位体比から探る過去7,000年間の黒潮の動態

海底洞窟から採取した堆積物コア試料に含まれる160個体の微小二枚貝の酸素同位体比を測定した.その結果,現在よりもかなり寒冷・乾燥化した冬期が, 6,300年前, 5,550年前. 5,200年前に起きており,それらの期間は太陽活動の弱体期にあたる.このことから,日本南方域の気候は,太陽活動の影響を受けることが分かった.海底洞窟から採取した堆積物コア試料に含まれる160個体の微小二枚貝の酸素同位体比を測定した.その結果,現在よりもかなり寒冷・乾燥化した冬期が, 6,300年前, 5,550年前. 5,200年前に起きており,それらの期間は太陽活動の弱体期にあたる.このことから,日本南方域の気候は,太陽活動の影響を受けることが分かった.当該研究の目的である「海底洞窟生微小二枚貝の酸素同位体比から探る過去7,000年間の黒潮の動態」を完遂するには,7,000年前までに達する堆積物コア試料の採取が必要である。そこで,今年度の調査では,延べ7日間を堆積物コア試料の採取と洞窟内の地図作成に費やした。その結果,計8本のコア試料を得た。そのうち,最も長い試料は,長さ233cmで直径6cmである。この試料の最基底からは保存状態の極めて良好な二枚貝1個体が産し,その^<14>C年代測定を依頼した。その結果,暦年代で7,160±100年前の値が得られた。したがって,本研究課題の遂行に必要な堆積物コア試料を得ることができた。現在,このコア試料に関して,厚さ1cmごとに堆積物をスライスし,計233試料に分け,炭酸カルシウム含有率の測定は終了し,約2,000年前に堆積した大洞窟軽石層を表層から深さ53cmから検出した。また,7,160±100年前から6,410±110年前にかけて炭酸塩含有率が87%から92%まで増加する明瞭な傾向を捉えた。これは新知見であり,その原因を現在検討している。当該研究の目的の一つに,暦年代で約5,500年頃の堆積物の「淡黄色石灰泥」から「灰白色石灰泥」の急変の原因の解明を挙げた。上記のコア試料からは「淡黄色石灰泥」が見つからなかった。この結果と,今年度作成した洞窟内の詳細地図に基づくと,「淡黄色石灰泥」は大洞窟内の一部にしか分布しないことが判明した。これは,「淡黄色石灰泥」の堆積過程を考える上で重要な拘束条件となる。現在,本コア試料に関して,堆積物の粒度分析及び微小二枚貝の抽出を行なっており,それらの作業終了後,酸素同位体比測定を実施する。平成19年度に沖縄県伊江島沖の海底洞窟「大洞窟」から長さ233cmの堆積物コア試料を採取した.この試料の基底から産した二枚貝の放射炭素年代は暦年代で7,160±100年前を示す.今年度は本コアから160個体の微小二枚貝Carditella iejimensisのδ^<18>O値を測定した.その結果,沖縄サンゴ礁海域の水深30mの海洋環境は,少なくとも5,000年間は現在とほぼ同じだったが,7,000年前から5,000年前までの期間に,0.5‰以上の高い値を示す個体が100年に1回程度の頻度で見られることが分かった.海水の同位体比が変わらないとすると,10°C近い水温の低下が起きたことになる.この沖縄海域の高いδ^<18>O値多発現象は,北大西洋において氷山が大規模に流出した時期(ボンドサイクル4),冬季モンスーンの活動の活発化した時期に一致する.このことから高いδ^<18>O値多発現象の発生メカニズムとしては以下のシナリオが想定される.すなわち,1,500年周期の太陽活動の低下に伴ない,強烈なブロッキング現象が発生し,その結果,冬季モンスーンを強化され,東シナ海陸棚において海水の低温化・塩分増加をもたらした.その後,この水塊は沖縄トラフの中深層へ沈み,東進し,沖縄の水深30mまでに達し,C. iejimensisのδ^<18>O値に記録されたのである.この解釈が正しいとすると,太陽活動の低下は日本本土のみならず沖縄海域までの気候変動に影響を及ぼす可能性がある.
連鎖地図ベースでのハイマツ・キタゴヨウ交雑帯の解析

連鎖地図ベースで、ハイマツとキタゴヨウの交雑帯における遺伝子浸透パターンを解析することを目的に、連鎖地図作成を行った。ハイマツとキタゴヨウの推定F1雑種個体から採集した種子96個を利用して、大配偶子法によって連鎖地図を作製した。分子マーカーとしてEST、SSR、AFLPマーカーを用い、LOD4.2、θ<0.40の基準で13個の連鎖群に64個のESTマーカーを含む438個のマーカーを配置できた。浸透性交雑現象とは、種間における遺伝子の交流を指す。本研究の材料であるハイマツとキタゴヨウは、日本の各地の高山において交雑帯を形成し、盛んに浸透性交雑を行っている。本研究では、ハイマツとキタゴヨウの連鎖地図を作成し、この地図ベースで、遺伝子浸透のパターンを解析することを目的としている。従来の研究では、個々の独立な遺伝マーカーを用いて交雑帯の遺伝的構造などが解析されてきた。しかし実際の種間での遺伝的交流は個々の遺伝子単独でおきているわけではなく、多くの連鎖した遺伝子群の単位でおきている。従って、両種間での遺伝的交流のパターンを正しく把握するためには、連鎖地図をベースに解析することが必要だと考えられる。地図ベースで解析することにより、浸透を起こしやすい、又は起こしにくい染色体ゲノム部位を特定するという従来では不可能であったアプローチが可能となる。また、複数の交雑帯の比較により、遺伝子流動に働く自然選択も検出することが可能になると考えられる。本研究では、連鎖地図ベースで、ハイマツとキタゴヨウの交雑体における遺伝子浸透のパターンを解析することを目的とする。今年度は、北海道アポイ岳産の雑種1個体の種子およそ150個を材料とし、種子の胚乳(雌性配偶体)のDNAを抽出した。半数体レベルにおける対立遺伝子の1:1の分離を利用することで連鎖地図の作成が可能となる。マップ作成のための分子マーカーとしては、PCR-SSCP法による共優性マーカーとAFLP法による優性マーカーの両方を統合する予定である。PCR-SSCPマーカーでは、98種類のプライマーセットのスクリーニングを行い、30個のマーカーが、種子胚乳において1:1に分離することを確かめた。このうち、7遺伝子座については、全胚乳の遺伝子型を決定した。また、AFLP法でもマーカーの開発を試みた。マツではゲノムサイズが大きい事を考慮し、(E+3/M+4)の選択プライマー18組で解析を行った。JoinMap4で多型なバンドの分離検定を行った結果、多くのバンドが1:1の分離比から有意にずれていた。PCR-SSCPマーカーでは分離非歪は観察されなかったので、これはAFLPで多くのアーティファクトを拾ってしまっている結果だと考えられる。5%水準で切り捨て、連鎖解析を行ったが、結果は満足いくものではなかった。PCR-SSCPマーカーについては、今後もすいクリーニングを続行する。AFLPについては、新たに実験をやり直し、バンドの再現性を確かめてから、連鎖地図作成を行う予定である。本研究では,連鎖地図ベースで,ハイマツとキタゴヨウの交雑体における遺伝子浸透のパターンを解析することを目的とする。裸子植物の種子の胚乳は雌性配偶体であるため,1個体から得られた種子における対立遺伝子の1:1での分離を利用して,連鎖地図の作成が可能となる。連鎖地図作成のための分子マーカーとしてESTマーカーとAFLPマーカーを用意した。ESTマーカーは,62個の作成に成功した。そのうち21個は,テーダマツの連鎖地図における位置がわかっており,両者の連鎖群の対応付けに利用できる。AFLPマーカーはRemington, et al.(1999)1こよって用いられた(E+3/M+4)の選択プライマー21組を用いた。JoinMap4を用いてLOD7で連鎖地図を作成した結果,419個(うちEST57個)のマーカーを19の連鎖群に配置することができた。地図の推定長は1639cMであり,これはテーダマツ(1742cM)やヨーロッパアカマツ(1719cM)の結果にほぼ対応する。テーダマツの連鎖群との対応についてはLG1-LG11の11連鎖群と対応をつけることができた。マーカーの並び順もほぼテーダマツと同じであり,マツ属のマツ亜属とストローブ亜属の間でシンテニーが保全されていることが判明した。AFLPマーカーの連鎖群ごとの密度については,均等に分布しておらず,これはAFLPマーカーでアーティファクトを拾ってしまっている結果ではないかと考えられる。今後,AFLPについては再実験を行い,再現性の高いバンドのみを用いることによって,連鎖地図の信頼性の向上を図りたい。本研究では、連鎖地図ベースで、ハイマツとキタゴヨウの交雑帯における遺伝子浸透のパターンを解析することを目的とする。研究のベースとなる連鎖地図は、ハイマツとキタゴヨウのF1雑種と推定される個体から採集した種子を利用して作成した。裸子植物の種子の胚乳は雌性配偶体であるため、1個体から得られた種子における対立

遺伝子の1:1での分離を利用して、連鎖地図の作成が可能となる。連鎖地図作成のための分子マーカーとしてEST、SSRおよびAFLPマーカーを用意した。ESTマーカーは、64個の作成に成功した。そのうち27個は、テーダマツの連鎖地図における位置がわかっており、両者の連鎖群の対応付けに利用できる。AFLPマーカーはRemingtonetal.(1999)によって用いられた(E+3/M+4)の選択プライマー21組を用いた。バンドの有無の再現性を確かめるため、ハーフスケールで再実験を行い、完全に再現性が確かめられたバンドのみを連鎖地図作成に用いた。JoinMap4を用いてLOD6.6で連鎖地図を作成した結果、14個の連鎖群に61個のEST、2個のSSRマーカーを含む合計541個のマーカーを配置することができた。地図の推定長は1489cM、ゲノムの推定の長さは3244cMとなった。さらに、純粋なハイマツとキタゴヨウの種子胚乳をサンプルとして、同様にAFLP法とPCR-SSCP法でタイピングを行うことで、連鎖地図上にマッピングされたマーカーがハイマツとキタゴヨウのどちら由来かを調べた。母種に特異的な対立遺伝子を識別し、グラフィカル・ジェノタイプを行うことで、連鎖地図を由来に応じて色分けして可視化することに成功した。この手法を交雑帯における遺伝子浸透パターンの解析に応用する予定である。本研究では、連鎖地図ベースで、ハイマツとキタゴヨウの交雑帯における遺伝子浸透のパターンを解析することを目的とする。研究のベースとなる連鎖地図は、ハイマツとキタゴヨウのF1雑種と推定される個体から採集した種子を利用して作成した。裸子植物の種子の胚乳は雌性配偶体であるため、1個体から得られた種子における対立遺伝子の1:1での分離を利用して、連鎖地図の作成が可能となる。AFLPは優性マーカーであるため、遺伝子型のタイプミスが起こりやすい。タイプミスを除く目的で、連鎖地図作成に用いた96個の種子胚乳遺伝子型データをSTRUCTURE (Pritchard et al.2000)のlinkage modelで解析し、父親由来と母親由来のアリルを区別した。この結果を援用してミスタイプと考えられる遺伝子座を検出して、取り除いた。新しいデータセットで連鎖地図を作製したところ、以前よりも低いLOD値設定でも連鎖群を分離する事が可能となった。最終的に、LOD4.2、θ<0.30の基準で13個の連鎖群に64個のESTマーカーを含む438個のマーカーを配置することができた。また、本研究で作成されたESTマーカーをロシアのバイカル湖におけるハイマツとシベリアマツの交雑帯の解析に用いた。3個の種特異的EST、父性遺伝のcpDNA、そして母性遺伝のmtDNAをマーカーとして解析した結果、ハイマツが常に母方として雑種を形成していることが分かった。また雑種は全てF1であり、浸透性交雑は起きていない事が示唆された。
緊急時における抗けいれん薬の経鼻投与の効果

緊急時での抗けいれん薬の鼻腔内投与の効果を動物(イヌ)で行い、血中濃度、投与量を検討した。その結果を基にヒトに行うと同量ではけいれんを抑制するための有効血中濃度に達するまでに時間がかかり、増量しても血中濃度の立ち上がりに満足できる結果は得られなかった。今回は血管拡張薬の鼻腔内投与後に抗けいれん薬を投与し、血中濃度の立ち上がりが速くなるかを研究した。又抗けいれん薬を大量投与し比較した。対象は10カ月から7才の7例で、GOIsoで気管内挿管し、麻酔が安定した後に行った。まず3例にニトログリセリン(NTG)25mug/10kgを鼻腔内投与し、直後に静注用ジアゼパム(ZD)を濃縮したもの0.8mg/kgを鼻腔内投与した。結果は、25分で有効血中濃度(110ng/ml以上)に達した。これはNTGを前投与しない場合と同じ結果であったため、NTGを2倍量にしたがDZの血中濃度の立ち上がりは速くならなかった。NTGの前投与なくDZを2.0mg/kgに増量すると、12分で有効血中濃度に達した。しかし覚醒は呼吸抑制は無いもののかなりdrowsyであった。最高血中濃度に達する時間は1例は5分で6例は1020分であった。また、血圧・心拍数・SaO_2は安定していた。まとめ:NTGを経鼻投与し血管を拡張させた後にDZを投与し血中濃度の上昇が速くなるかを研究したが変化はなかった。DZを2.0mg/kgに増量すると、血中濃度の上昇は速くなるが鎮静作用が強く残る。DZは含まれる有機溶媒のために吸収が変化している可能性もある。
スカルンに産するホウ酸塩鉱物の物性と成因に関する研究

本研究によって,岡山県備中町布賀の高温型スカルンに産する多くのホウ酸塩鉱物の産状及び物性を明かにすると共に,これらの成因について考察することができた.1.ホウ酸塩鉱物の産状:布賀において,初生的に生成されたゲーレン石,スパー石スカルンは,含水カルシウムケイ酸塩鉱物,フッ素を含む鉱物などからなる多くの脈によって切られている.ホウ酸塩鉱物も一連の脈の一つとして,スカルンと結晶質石灰岩との境界に沿って産している.この脈は平均的には幅約10cmであるが,部分的に幅約3mの厚い部分があり,その中心部にはCaO-B_2O_3系の新鉱物であるtakedaiteが産し,周辺部には2050cm幅でCaO-B_2O_3-H_2O系の日本新産鉱物であるnifontovite,olshanskyite,frolovite,sibirskite,borcarite,新鉱物であるparasibirskiteなどが産していることが明かになった.2.ホウ酸塩鉱物の物性:布賀のスカルンに伴う多くのホウ産塩鉱物について,光学的性質,硬度,密度,X線的性質,化学的性質,熱的性質および赤外吸収スペクトルなどの物性を明かにすることができた.本研究においてsibirskiteと化学的に同質異像の関係にある鉱物の物性を明かにし,これをparasibirskitとしてI.M.Aに申請した結果,平成8年1月に正式に新鉱物として承認された.3.ホウ産塩鉱物の成因:ホウ産塩鉱物の産状,物性,共生する硫化鉱物から求めた生成温度及びSchafer(1968)らの合成実験のデータなどから,CaO-B_2O_3-H_2O系鉱物の生成は次のように考えられる。(1)ホウ素を含む流体が母体の結晶質石灰岩と反応して,250°C前後の温度条件で初生的に無水の鉱物であるtakedaiteが生成した。(2)その後のやや高温の条件での熱水溶液による変質によって,takedaiteから含水ホウ産塩鉱物であるsibirskite,parasibirskiteが二次的に生成された.(3)さらに後の低温の条件での熱水作用によって,olshanskyite,froloviteなどの含水量の多い鉱物に二次的に変質した.本研究によって,岡山県備中町布賀の高温型スカルンに産する多くのホウ酸塩鉱物の産状及び物性を明かにすると共に,これらの成因について考察することができた.1.ホウ酸塩鉱物の産状:布賀において,初生的に生成されたゲーレン石,スパー石スカルンは,含水カルシウムケイ酸塩鉱物,フッ素を含む鉱物などからなる多くの脈によって切られている.ホウ酸塩鉱物も一連の脈の一つとして,スカルンと結晶質石灰岩との境界に沿って産している.この脈は平均的には幅約10cmであるが,部分的に幅約3mの厚い部分があり,その中心部にはCaO-B_2O_3系の新鉱物であるtakedaiteが産し,周辺部には2050cm幅でCaO-B_2O_3-H_2O系の日本新産鉱物であるnifontovite,olshanskyite,frolovite,sibirskite,borcarite,新鉱物であるparasibirskiteなどが産していることが明かになった.2.ホウ酸塩鉱物の物性:布賀のスカルンに伴う多くのホウ産塩鉱物について,光学的性質,硬度,密度,X線的性質,化学的性質,熱的性質および赤外吸収スペクトルなどの物性を明かにすることができた.本研究においてsibirskiteと化学的に同質異像の関係にある鉱物の物性を明かにし,これをparasibirskitとしてI.M.Aに申請した結果,平成8年1月に正式に新鉱物として承認された.3.ホウ産塩鉱物の成因:ホウ産塩鉱物の産状,物性,共生する硫化鉱物から求めた生成温度及びSchafer(1968)らの合成実験のデータなどから,CaO-B_2O_3-H_2O系鉱物の生成は次のように考えられる。(2)その後のやや高温の条件での熱水溶液による変質によって,takedaiteから含水ホウ産塩鉱物であるsibirskite,parasibirskiteが二次的に生成された.(3)さらに後の低温の条件での熱水作用によって,olshanskyite,froloviteなどの含水量の多い鉱物に二次的に変質した.本年度は,主に岡山県備中町布賀の高温型スカルンに産するホウ酸塩鉱物の産状調査及びこれらの鉱物の物性を明かにした。以下に産状及びホウ酸塩鉱物の一つであるsibirskiteの物性について示す。1.ホウ酸塩鉱物の産状布賀地域には多くの石英モンゾニ岩岩脈が石灰岩に貫入している。この岩脈の両側には,ゲーレン石,スパー石のようなスカルン鉱物が交代作用を受けて生成している。これらの初生鉱物の生成後に,スカルンは含水カルシウムケイ酸塩鉱物,フッ素を含む鉱物などからなる多くの脈によって切られている。ホウ酸塩鉱物も一連の脈の一つとして,スカルンと結晶質石灰岩との境界に沿って産している。

この脈は平均的には幅約10cmであるが,部分的に幅約3mの厚い部分があり,その中心部にはCaO-B_2O_3系の新鉱物であるtakedaiteが産し,周辺部には2050cm幅でCaO-B_2O_3-H_2O系の日本新産鉱物であるnifontovite,olshanskyite,frolovite,sibirskiteなどが産している。2.Sibirskiteの物性肉眼的には灰白色,不透明で,ガラス光沢を示し,長さ0.1mm以下の長柱状結晶集合体である。鏡下では無色透明。光学的には二軸性負で,屈折率はα=1.554,β=1.638,γ=1.652。ビッカース硬度は339(297383)Kg/mm^2(25g荷重),モ-ス硬度では4.5,測定密度は2.58g/cm^3。希塩酸に可溶。単結晶法から,本鉱物は単斜晶系であり,求めた指数に基づいて,X線回折値から精密化した格子定数は,a=8.643(6),b=9.523(2),c=3.567(3)Å,β=119.23(3)^。。EPMAおよび湿式法による化学分析の結果は,CaO:56.21,B_2O_3:33.83,H_2O(+):9.62,H_2O(-):0.00,Total99.62%。O=3として計算した実験式はCa1.004H1.071B0.974O_3であり,理想式CaHBO_3によく一致する。熱的には,375°Cに吸熱ピークを示すが,発熱ピークは認められない。本年度は,布賀に産するスカルンに伴うホウ産塩鉱物の調査での試料の検討と,これらのホウ産塩鉱物の成因について考察した.その結果,新たに日本新産のborcarite,新鉱物のparasibirskiteを見いだし,これらの物性を明らかにすることができた.以下にparasibirskiteの物性とホウ産塩鉱物の成因について示す.1.Parasibirskiteの物性Parasibirskiteはsibirskite,froloviteなどと共生して,最大で40μm×20μm×3μmの板柱状結晶の亜平行集合体として産する.肉眼的には白色不透明で,弱い真珠光沢を示す.屈折率はα=1.556(2),β=1.593(2),γ=1.663(2).ビッカース硬度は121kg/mm^2(25g荷重),測定比重は2.50(1),ヘキ開は(010)に完全.X線回折値より求めた格子定数は,a=6.722(4),b=5.437(2),c=3.555(2)Å,β=93.00(5)°,V=129.8(2)Å^3,Z=1.分析値からO=6として計算した実験式はCal.985B1.945O4.901・1.099H2O.TG曲線は400°C付近で脱水による約9%の減量を示し,DTA曲線ではそれに伴う吸熱ピークが371°C,414°Cに見られる.赤外吸収スペクトルによると3350cm^<-1>にOHの伸縮に伴う吸収スペクトルが,1420cm^<-1>から305cm^<-1>にかけてホウ酸塩に特徴的な吸収スペクトルが見られる.2.ホウ産塩鉱物の成因ホウ産塩鉱物を含む脈の中心部には,無水のtakedaiteが生成している.このtakedaiteの周辺部にsibirskite,parasibirskiteなどの含水ホウ酸塩鉱物が産している.このような産状から,CaO-B2O3-H2O系鉱物の生成は次のように考えられる.(1)ホウ素を含む流体が母体の結晶質石灰岩と反応して,初生的に無水の鉱物であるtakedaiteが生成した.(2)その後の熱水溶液による変質によってtakedaiteから含水ホウ産塩鉱物が,二次的に生成された.
地理空間語彙を対象としたコンテンツ・辞書・利用者知識の相互発展

現在の商用の地理空間サーチエンジンは、一般に住所や電話番号を点幾何オブジェクトに変換する枠組みとして実現されている。点空間関係よりも高次元である、方向、つながりなどの地理空間語彙を扱う体系とはなっていない。本研究では、人間の労力によって作られた品質の高い地図データを辞書として利用し、テキストコンテンツと映像コンテンツなどに対して高次ジオタギングを行う枠組みの体系化を行った。平成23年度は、デジタル写真のような映像コンテンツに対する、コンテンツ融合結果と利用者がインタラクションする操作情報を利用して、地理空間辞書の品質を半自動的に向上する枠組みの研究を行った。我々が対象とするデジタル映像は、(A)メタデータと(B)映像上のラベルを付属情報として持つ。たとえば、「渋谷南郵便局」と「JR渋谷駅の南口の郵便局」が同一オブジェクトであると判定する一般的なマッチングアルゴリズムは、地物のクラスに関する情報・地理シソーラス・地理記述文法規則・地理的事実集合としての地図データを用いることにより、実現可能であると考えられる。実際には、マッチングが困難なものと簡単なものが存在し、地理記述表現のマッチングの困難さのクラス分けに関しても体系化を行った。メタデータには、コメントのような自由文も書き込むことができ、このコメントから、カメラの地点や映像に写っている対象の地点を情報抽出する機構を実現した。これは、自由文から"FROM"、"TO"などの地理空間語彙を抽出することだと解釈できる。この結果、映像コンテンツを、近傍関係以外の、視点や注視点などの意味を加味した空間検索を実現することが可能となる。この機構は、ウェブページの中のテキストとその中の風景映像との地理空間語彙を情報抽出する場合にも適用できる。また、映像上のラベルで、たとえば右に「スターバックス」が、左に「ローソン」が写っているということを表現すると、地図マッチングにより、撮影地点と撮影方向を導出できる。このような高級なジオコーディング機能は、屋外の活動において自分の位置が分らない場合の支援システムとしても有用である。これらの機構により、映像情報空間とテキスト情報空間とのスムーズな連結が可能となり、利用者はあまりストレスを感じることなく、現実空間に関する映像とテキストをブラウズできるようになる。最終年度は、テキストデータを自動的に地図化するシステムの拡張機能に関する体系化と実装を行った。特に、応用独自の用語に対しては、さまざまな辞書が必要であり、この点に焦点を当てて研究を進めた。具体的には、地図データを地理空間辞書として用いることができるが、利用者が新たに点地物を明示的に登録する枠組みをインターネット環境上に実現することは有用であると考えた。たとえば、アパート名や大学内の建物名などに関しては、住宅地図データに入っていない場合もあり、それらを簡単に登録できるようにすることにより、地理空間辞書が自律発展的に成長できるシステムを実現することができる。地図の座標値は、測量誤差や転移(displacement、視覚伝達性を上げるために地物の位置をずらす技術)により、地図ごとに異なる。たとえば、A社の地図の上で登録した地物を、B社の地図に重ねると、道の反対側に表示されることがよくある。そこで、コンピュータ地図上で、誤った位置に表示された地物を利用者がマウスなどで正しい位置に再配置することにより、A社の地図とB社の地図との座標系間の空間補正の情報あるいは規則を間接的に作成する機構を実現する。この補正空間メタデータをインターネット上で収集して、地図ごとの位置の誤差を補正する枠組みに関しても体系化を行った。

このような拡張機能、自律発展機能を実現することにより、テキストを基本とする地理情報システムはユーザ中心の使いやすく、また柔軟性がある環境を実現できることを示すことができた。ユーザビリティに関して検討する余地がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。アルゴリズムのロバストネスに関しても検討と改良を行うとともに、ユーザテストも行って行く。
非等温下の土中の液状水・水蒸気・熱・溶質移動のインテンシブモニタリング

本研究では,鏡面冷却式微小水ポテンシャルセンサーFINEDEWを土カラムに適用し,土の蒸発,凍結,融解過程における水ポテンシャルを飽和から水頭単位で-300,000 cmH2O程度の低水分領域までのモニタリングを行った.凍結融解過程の不凍水圧の測定値は,測定温度から推定されるクラウジウスクラペイロン(CC)の式の理論値とほぼ一致することが確認できた.しかし,凍結過程が比較的早い場合,CC式の理論値は測定値を過小評価する傾向があり,凍結過程の水の相変化が非平衡状態にあることが示された.今後,FINEDEWによるモニタリングにより,相変化を伴う水分移動の解明が期待される.土壌圏では,地表面の加熱,冷却による熱の流れに伴い,液状水,水蒸気,溶質,ガスがダイナミックに動き,地温の分布に応じた土中水の相変化が生じる.本研究では,新たに開発された鏡面冷却式微小水ポテンシャルセンサーFINEDEWを土カラムのインテンシブモニタリングシステムに適用し,土の蒸発,凝縮,凍結,融解過程における水ポテンシャルを飽和から水頭単位で-300,000 cmH2O程度の低水分領域までのモニタリングを行っている.それにより,土中水の相変化を伴う液状水,水蒸気,熱の流れ,溶質濃度の相変化に及ぼす影響などの現象を解明し,非等温下の土中の液状水・水蒸気・熱・溶質移動現象の体系化を目指している.また,この水ポテンシャルセンサーFINEDEWを不飽和透水係数測定のための蒸発法に適用し,水蒸気移動を含めた水分移動式による逆解析により,乾燥領域までのより信頼度の高い不飽和透水係数の測定手法の確立を目指している.FINEDEWを土中水のモニタリングとして利用するため,土中での継続使用による耐久性,測定領域の上限,下限値,応答時間,測定精度等の検討を行った.水分飽和土カラムに,FINEDEW,テンシオメータ,MPS-2,熱拡散センサー等の各種センターを挿入して,蒸発過程の水ポテンシャル測定を行い,各種センサーの特性とFINEDEWの耐久性を検討した.蒸発法では,蒸発過程の土中水圧力をテンシオメータにより-1000 cmH2O程度まで,さらに乾燥の進んだ-300,000 cmH2O程度分領域までの低水分領域までをFINEDEWにより測定を行っている.この土中水圧力変化に対して,水蒸気移動を含めた水分移動式による逆解析により,乾燥領域までの不飽和透水係数の推定を試みている.土壌圏では,地表面の加熱,冷却による熱の流れに伴い,液状水,水蒸気,溶質,ガスがダイナミックに動き,地温の分布に応じた土中水の相変化が生じる.本研究では,新たに開発された鏡面冷却式微小水ポテンシャルセンサーFINEDEWを土カラムのインテンシブモニタリングシステムに適用し,土の蒸発,凍結,融解過程における水ポテンシャルを飽和から水頭単位で-300,000 cmH2O程度の低水分領域までのモニタリングを行った.凍結融解過程の不凍水圧の測定値は,測定温度から推定される相平衡の状態方程式であるクラウジウスクラペイロンの式の理論値とほぼ一致することが確認できた.しかし,凍結過程では理論値は過大評価,融解過程では過小評価する傾向があり,凍結,融解に伴う水の相変化がある程度の時間を要する非平衡現象であることが示された.本研究により,鏡面冷却式微小水ポテンシャルセンサーが乾燥領域までの土中水ポテンシャル推定に有効であることが実証された.今後,さらに土中水の相変化を伴う液状水,水蒸気,熱の流れ,溶質濃度の相変化に及ぼす影響などの現象を解明し,非等温下の土中の液状水・水蒸気・熱・溶質移動現象の体系化を目指す予定である.また,この水ポテンシャルセンサーを不飽和透水係数測定のための蒸発法に適用し,水蒸気移動を含めた水分移動式による逆解析により,乾燥領域までのより信頼度の高い不飽和透水係数の測定手法の確立を目指す予定である.本研究では,鏡面冷却式微小水ポテンシャルセンサーFINEDEWを土カラムに適用し,土の蒸発,凍結,融解過程における水ポテンシャルを飽和から水頭単位で-300,000 cmH2O程度の低水分領域までのモニタリングを行った.凍結融解過程の不凍水圧の測定値は,測定温度から推定されるクラウジウスクラペイロン(CC)の式の理論値とほぼ一致することが確認できた.しかし,凍結過程が比較的早い場合,CC式の理論値は測定値を過小評価する傾向があり,凍結過程の水の相変化が非平衡状態にあることが示された.今後,FINEDEWによるモニタリングにより,相変化を伴う水分移動の解明が期待される.平成27年度に得られた成果をさらに発展させて,FINEDEW,テンシオメータ,MPS-2による水ポテンシャル,TDRによる水分量と電気伝導度,密な測定間隔での熱電対による地温,排水量および土カラム重量の連続モニタリングシステムを,土の水分蒸発課程,凝縮課程,凍結課程の集中モニタリングに適用する.