hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
緑藻クラミドモナスにおける二酸化炭素環境に応じた葉緑体レトログレードシグナル機構

CASの葉緑体内でのCO2濃度の変化に応じた局在変化を知るため, CAS-Clover融合タンパク質を発現する緑藻を作出した。共焦点レーザー顕微鏡を用いて、CASの局在をより詳細に観察することに成功した。それにより、CCMが誘導されるCO2欠乏時にはピレノイド内部のピレノイドチューブに局在することが強く示唆された。また、CASが眼点にも局在することが明らかとなり、走行性に重要なCa2+センシングを担う可能性が示唆された。これらの結果を論文にて報告した(Protoplasma, 2018)。CASと同様にピレノイドへと局在を変化させるタンパク質LCIBについても、局在変化を制御する因子を明らかにすることを目的としている。lcib変異株へLCIB-Clover融合タンパク質を導入した相補株の作出に成功した。薬剤耐性遺伝子のランダム挿入を行い、LCIBの局在異常変異株のスクリーニングを行なってきた。現時点では、6株のLCIB局在異常変異株が取得できた。CASの細胞内局在がより詳細に明らかになり、この結果は論文にて報告した。CAS-Clover融合タンパク質を導入した株は、細胞内で安定性が維持されないため、安定的なCAS蛍光株の作出を試みている。また、LCIB-Clover融合タンパク質を、lcib変異株へ導入することで、LCIB蛍光株の作出に成功した。この株は細胞内で安定的に発現することが示されたため、現在はこの株を用いてLCIBの局在異常変異株をスクリーニングしている段階である。現時点で、LCIBの局在異常変異株はすでに6株取得できており、原因遺伝子の解析を行なっている。CASによる葉緑体レトログレードシグナル機構を解明するため、活性酸素種(ROS)とテトラピロールについて、薬剤添加試験と合成阻害剤添加試験を行い、CASからLCIAへの発現誘導に関わるシグナル因子を推定する。また、昨年度に構築した75,000株の変異株ライブラリーから、レトログレードシグナルに関与すると考えられる遺伝子の変異株を、逆遺伝学的にスクリーニングする。得られた変異株におけるLCIAの蓄積量を調べ、CASを介したレトログレードシグナル経路を明らかにする。CASはCO2濃度と光に応答してその局在をピレノイドから葉緑体全体へと変化させる。一方、CCMに必須の炭酸脱水酵素と推定されているLCIBもまた、CO2濃度と光に応答してその局在をピレノイド周囲から葉緑体全体へと変化させる。本研究では、遺伝子タグのランダム挿入により、LCIBの局在異常を指標とした変異株スクリーニングを行う。LCIBの局在変化を制御する因子を同定し、未知のCO2センサーなど、LCIBの局在変化を制御する機構を明らかにする。
ABHファミリーによるRNAエピジェネティクス制御と癌における制御破綻機構の解明

2.癌臨床検体におけるABHファミリー分子の発現とRNAメチル化レベルの解析:非小細胞肺癌、膵癌、腎癌、膀胱癌等の臨床検体におけるABHファミリー分子mRNAの定量的解析をreal-time PCRにより行った。その結果、ABH4やABH6が非小細胞肺癌で、ABH8が膀胱癌で、ABH9は腎癌で特徴的高発現することが分かった。さらに肺癌CTOSや肺癌細胞株においてもABH4/6の発現が認められた。肺癌細胞株におけるABH4/6のノックダウンは細胞増殖の抑制を示したことから、これらABHファミリー分子は肺癌細胞の生存、増殖に重要な役割を果たしていることを推測させた。3:Gene editing技術を用いたABHファミリー分子ノックアウト正常細胞株の作製:CRISPR/Casによるgene editingを行うためABH3のノックアウトコンストラクトを作製して、膵癌細胞でのgene editingを確認した。本年度は次の研究を実施し成果を得た。1)ABH3ノックダウンによるRNAメチル化レベルの解析:RNAには種々の修飾体の存在が知られていた。しかしそれらの癌細胞における存在や発現は十分な解析がなされていなかった。そこで、ウエスタンブロットや質量分析計を用いることによりRNA修飾塩基の解析法を確立し、評価を実施した。その結果、作製した蚕リコンビナントABH3により1-methyladenineや3-methylcytosineが基質となり脱メチル化されることを認め、それらの塩基修飾がABH3ノックダウン膵臓癌細胞でも発現上昇していることを明らかとした。さらに網羅的なRNA修飾解析を実施するため、四重極型飛行時間型質量分析計を用いた条件設定を完了し、H28年度における測定を可能とした。2)In vivo xenograftモデルならびに遺伝子改変動物を用いて癌化、癌の悪性化とABHファミリー分子発現やRNAメチル化レベルとの相関性解析:In vivo xenograftモデルとして膵臓癌細胞の背部皮下移植モデルを遺伝子改変動物として、KrasG12D floxとPtf1a-Cre交配による膵臓癌発症モデルを構築使用した。XenograftモデルにおいてはABH3のタンパク質レベルでの発現が確認され、siRNAによりその発現低下と、抗腫瘍作用が認められた。また弱いながら1-methyladenineレベルの上昇も確認できた。膵臓癌発症モデルでは、発症までに半年から1年かかるが病理組織レベルで膵臓癌細胞の存在をみとめた。こららの腫瘍を用いてRNA修飾塩基の解析が可能とした3)ABHファミリー発現抑制細胞株株の作製:レンチウイルスを用いてABHファミリー発現抑制正常細胞株の作製を進め、H28年度に向けた解析を可能とした。RNAメチル化レベルの検証で最大の難関であった検出法として、四重極タンデム質量分析計や、四重極型飛行時間型質量分析計を用いて測定可能としたことは最終年度に向けた研究を加速させることができる。またin vivo癌モデルもxenograftと遺伝子改変動物で実施できた。またABH3に関してはRNAの1-methyladenineと3-methylcytosineが、さらにtRNAでなN6-methyladenineも基質となることを突き止め、in vivoでも一部確認できた。よっておおむね順調に進展しているとした。DNA塩基とともにRNA塩基も種々のメチル化修飾がなされていることは知られていたが、その生物学的意義や制御機構さらには癌との関連性は不明確なままであった。我々は癌で高発現し、RNA塩基の脱メチル化酵素活性を有する分子としてPCA-1を同定した。またPCA-1は他の8種類の分子とともにALKBHファミリー(ALKBH1-8)を構成するとをと示した。そこで本研究はALKBH3を中心にRNAエピジェネティクス制御と癌との関連性を解析することを目的とした。さらにALKBHファミリー分子によるRNA塩基の脱メチル化制御に関しても検討を進めることとした。研究の結果、ALKBH3(PCA-1)は補基質や補因子である2-oxoglutareteやFe(II)依存的に1-メチルアデニンや3-メチルシトシンを、またtRNAでさらにN6-メチルアデニンを顕著に脱メチル化することが分かった。次にALKBH3により脱メチル化されたtRNAの機能と検討するためにin vitroタンパク質翻訳効率について解析した。その結果、tRNAはALKBH3により脱メチル化されることにより顕著にタンパク質翻訳効率を促進させることが分かった。またALKBH3ノックダウンPanc-1細胞を用いた解析では、RNA中の1-メチルアデニンの上昇とタンパク質翻訳効率の減弱が認められた。これらin vitro,細胞レベルの解析から、ALKBH3高発現が癌化に関わる機序としてRNA脱メチル化によりタンパク質の翻訳効率を上昇させ、癌細胞の増殖を維持している機序の存在が示唆された。またALKBHファミリー分子に関してもALKBH1やALKBH8などはALKBH3と異なる特徴的なRNA修飾制御を行っていることが分かった。これらの結果はALKBHファミリー分子によるRNAエピジェネティクス制御の存在を示すものである。本研究の目的は、膵癌、非小細胞肺癌、泌尿器科癌に焦点を当て、ABH3やABHファミリー分子がRNA塩基のメチル化レベルを攪乱し、それがタンパク質の発現異常をもたらす結果、癌の発生や悪性化が惹起されることを示すものである。その目的達成のため本年度は、癌臨床検体におけるABHファミリー分子の発現を定量的に解析して癌腫との関係を示すことができた。また癌細胞株を用いた解析によってもABHファミリー分子の特徴的発現を示すことができた。

よって今後のABHファミリー分子と癌との関係解明への道筋が出来た。ABH3に関してはその発現抑制によりRNAの1-meA, 3-meC, N6-meAレベルの上昇と新生タンパク質翻訳抑制との関係を示し、ABH3発現癌細胞においてABH3がRNAエピジェネティクス制御により癌細胞の増殖や生存に関わることを明らかにした。正常細胞におけるRNA修飾の意義とその制御機構がRNAエピジェネティクスという概念の確立に必要不可欠となる。今年度の成果として、ABHファミリー分子のノックダウン、ノックアウト、高発現系を確立することができたことは、本年度の癌細胞を用いた研究と関連させ、次年度以降の研究進展に繋がるものと考える。最終年度となるH28年度は、H27年度構築した評価モデル、評価系によりRNAエピジェネティクスと癌との関係を明確にする。さらにABHファミリー分子によるRNAエピジェネティクス制御に関しても前進させる。さらに腎癌臨床検体を用いることにより、細胞や動物レベルでの結果とヒト癌との関係を明示する。これらの研究により、当初予定したように1)癌細胞においてABH3高発現がRNA塩基の脱メチル化を促進し、癌の生存性や悪性化をもたらす分子機序を示す2)ヒト癌臨床検体や癌発症遺伝子改変マウスにおけるABHファミリー分子の発現とRNAメチル化レベルとの相関性を調べ、ABHファミリー分子の癌細胞における機能解明を展開する3)正常細胞においてABHファミリー分子はRNAエピジェネティクスを巧妙に制御している事実を明示する計画である。28年度が最終年度であるため、記入しない。生物系薬学DNAのメチル化・脱メチル化による遺伝子発現制御機構が近年大きな注目を浴び、遺伝子変異だけではない遺伝子発現制御異常に伴う癌発症・悪性化との関係が推測されている。さらにヒストンの修飾とともにエピジェネティクスという概念が確立され、その異常な制御を標的とした癌の分子標的治療薬の創成もなされている。申請者はDNAエピジェネティクスとともにRNAエピジェネティクスも存在すると考え、その制御に関わる分子としてABHファミリー分子の可能性検証を開始した。臨床癌や癌細胞におけるABHファミリー分子の発現とその機能解析も開始し、今後RNAエピジェネティクス制御異常と癌化や癌の悪性化の機序を明確にすべく研究を進める計画である。さらに正常細胞におけるRNAエピジェネティクスの重要性とその制御機構の解明も重要となる。RNAにはメチル化と共に塩基に種々の修飾がなされている。そこでそれらの修飾を網羅的かつ定量的に解析できる技術の確立が必要となる。それらの技術と遺伝子改変マウスや正常細胞株、さらにはiPS細胞等を利用して正常細胞の機能や分化とRNAエピジェネティクスとの関係を解析する。それら解析結果は癌の新たな治療薬創成にも大きな足跡を与えると期待できる。
植物の抵抗機能調節物質の生成機構の生物有機化学的解明

植物が病原菌に感染した時に、植物自身が生産する坑菌性物質(フィトアレキシン、以下PAと略す)は、病原菌のそれ以上の侵入を阻止する防御物質と考えられている。PA生成を開始させ得る物質は、誘導因子(エリシタ-)と呼ばれる。植物外部由来の外因性エリシタ-には種々の報告があるが、植物内部由来の内因性エリシタ-や、PA生成の機構に関する分子レベルの知見は、ほとんどない。本年度は昨年度に引き続き、ナス科植物であるジャガイモの内因性エリシタ-を単離すべく実験を行った。昨年度、ジャガイモ(品種リシリ)を過酸化水素で処理後6時間放置したところ、水抽出部が保存期間に拘わらず、再現性よく最も強いエリシタ-活性を示すことを明らかにした。またエリシタ-活性を測定するにあたり、より迅速かつ簡便な方法として硫酸発色法を確立し、従来の生物検定法よりもより信頼度の高い検定を可能とした。エリシタ-活性部をメタノ-ル中、-20°Cで2カ月保存した所、活性の低下が認められた。種々の単離条件の検討の結果、目的とする内因性エリシタ-の化学的性質は以下のように推定される。セファデックスG-15あるいはG-10のクロマトカラムで、ある程度の分離が得られることより、分子量は1000以下、またDEAEセファデックスに吸着し、またその活性を回収できなかったことより、エリシタ-は酸性の性質もしくは何らかの塩の影響を受ける可能性がある。さらにNMRスペクトルより非芳香族であること、また水-ブタノ-ル可溶部にエリシタ-活性が移行しないことより、高度に酸化された極性の高い化合物であると推定される。フィトアレキシン(PAと略す)は、植物が病原菌感染等のストレスを受けた場合、新たに産生する抗菌性物質である。植物にPA生成を開始させ得る物質は、誘導性因子(エリシター)と呼ばれる。植物外部由来の外因性エリシターには、種々の報告があるが、植物自身由来の内因性エリシターや、PA生成の機構に関する分子レベルでの知見は、ほとんど無い。最近我々は、過酸化水素がPA生成の動的誘導因子であることを見出し、このことがナス科、ヒルガオ科、マメ科、およびアカザ科に共通の現象であることを報告した。以上の結果をふまえ本年度は以下の研究実績を得ることが出来た。1.ナス科植物であるジャガイモを用い、その代表的なPAであるリシチンの生成量を指標としてカタラーゼ処理を行なった。PA生成因子として知られるアラキドン酸接種後、リシチンの生成量はカタラーゼ処理をしない時にくらべ大幅に減少した。このことは、過酸化水素がPA生成の"ひきがね物質"として働いていることを確証するものである。恐らく高等植物全般に共通の現象であろうと推定される。2.ジャガイモを過酸化水素処理したところ、処理69時間後にPAのエリシター活性が最大値を示すことがわかった。そこで大量規模での実験を行ない、水抽出部より(ジャガイモ10kg使用)内因性エリシター活性部74mgが得られた。現在さらに純化を続行している。3.ジャガイモPA類の生合成経路を、チトクロームP450酵素活性阻害物質であるアンシミドールを用いてより綿密に検討した。リシチンの生成を指標として実験を行なったところ、リシチンの生成量は大幅に減少し且つリシチンの生合成前駆体を検出することができなかった。このことは、PAであるリシチンに至る水酸基化がチトクロームP450酵素によることを間接的に証明するものである。4.ナス科植物で代表的なPAであり、生合成上および構造上極めて興味深いカブシジオールの全合成研究を行なったが完成していない。

植物が病原菌に感染した時に、植物自身が生産する抗菌性物質(フィトアレキシン、以下PAと略す)は、病原菌のそれ以上の侵入を阻止する防御物質と考えられている。PA生成を開始させ得る物質は、誘導因子(エリシタ-)と呼ばれる。植物外部由来の外因生エリシタ-には種々報告があるが、植物内部由来の内因性エリシタ-や、PA生成の機構に関する分子レベルでの知見は、ほとんどない。本年度は昨年度に引き続き、ナス科植物であるジャガイモの内因性エリシタ-を単離すべく実験を行なった。昨年度においてジャガイモ(品種リシリ)を過酸化水素で処理後6時間放置した水溶部が保存期間にかかわらず、再現性よく最も強いエリシタ-活性を示すことが明らかとなっていた。又、エリシタ-活性を測定するにあたり、より迅速且つ簡便な方法として硫酸発色法を確立し、従来の生物検定法よりもより信頼のおける検定を可能とした。エリシタ-活性部をメタノ-ル中、-20°Cで2ヶ月保存した所、活性の低下が認められた。種々の単離条件の検討の結果、目的とする内因性エリシタ-の化学的性質は以下のように推定される。セファデックスG-15、あるいはG-10のクロマトカラムで、ある程度の分離が得られることより、分子量は1000以下、DEAEセファデックスに吸着し、またその活性を回収できなかったことにより、酸性の性質、もしくは何らかの塩の影響を受ける可能性がある。さらにNMRスペクトルより非芳香族であること、また水-ブタノ-ル可溶部に活性部が移行しないことより、高度に酸化された極性の高い化合物であると推定される。
細胞増殖を抑制するウシ初乳中の新しいペプチド素材の開発

ウシ初乳中に成長因子等を含むさまざまな生理活性物質が含まれていることが知られている。そこでウシ初乳中の生理活性物質について検索を行った結果、マウスLM線維芽細胞の増殖を抑制するペプチド性物質が含まれていることを見い出した。すなわち、ウシ初乳から調製したイオン交換クロマトグラフィー画分の生物作用をLM2d6細胞を用いて検討したところ、Fr.5、Fr.6、Fr.7、およびそれらの混合画分(Fr.567)に強い細胞死誘導効果が認められた。一方、L6細胞およびBalb/c3T3細胞では、細胞増殖促進効果が認められた。ウシ初乳のIGF-I含量は高く、L6細胞およびBalb/c3T3細胞の細胞増殖促進効果を示すFr.567中の因子がIGF-Iである可能性があったので、イオン交換クロマトグラフィー画分中のIGF-I濃度を測定した。その結果、Fr.567がIGF-Iを高濃度に含むことが明らかとなり、IGF-Iが、L6細胞およびBalb/c3T3細胞に対して細胞増殖促進効果を示す原因であると考えられた。しかし、IGF-Iが細胞死を誘導する作用については、これまで全く報告されていないことから、LM2d6細胞に対する特異的効果について検討した。3種類の細胞にIGF-Iを添加し、それぞれの細胞に対するIGF-Iの細胞増殖あるいは細胞死誘導効果を検討した。その結果、IGF-Iは、L6細胞およびBalb-/c3T3細胞に対しては細胞増殖促進効果を示したが、LM2d6細胞に対しては細胞死誘導効果を示すことが明らかとなった。ウシ初乳の中に、ラットL6筋芽細胞(L6)の増殖を抑制するペプチド性物質が含まれていることを申請者は報告している。今後、この物質の精製を進めていくためには、より低用量で活性を評価できるバイオアッセイシステムの確立が必須である。本年度の研究目的は、1)種々の株細胞を用いて活性の感受性を検討すること、および2)初乳中滑性画分の有効な調製法を検討することである。1.高感受性株細胞の検討より感受性の高い株細胞を見いだす目的で、L6とマウスLM線維芽細胞(LM2d6)を用いて、ウシ初乳粗ペプチドの細胞増殖抑制効果を検討した。成長曲線を検討した結果、L6では、低濃度の粗ペプチド画分を添加した場合、細胞増殖促進効果のみが認められ、抑制効果は高濃度で添加した場合のみ認められた。一方、LM2d6では、用いたいずれの添加量(15.6μg/ml以上)でも濃度依存性の細胞増殖抑制効果が認められた。また、。FCS濃度が、0.1%の条件下で抑制効果は最も顕著であった。以上の結果から、ウシ初乳粗精製ペプチド画分の細胞増殖抑制効果は、L6に比較して、LM2d6で高いことが明らかとなった。2.粗ペプチド調製法の検討キモシン処理したウシ初乳を遠心分離した後、酸・エタノールで抽出し、さらに冷アセトン処理して得た沈殿物を凍結乾燥した。このパウダーを1M酢酸に溶解し、ゲル濾過により、細胞増殖抑制活性の強い画分を分取し、凍結乾燥した。この画分に多く含まれる活性成分は、分子量約6000のペプチドであることが明らかとなった。ウシ初乳中に、ラットL6筋芽細胞(L6)の増殖を抑制するペプチド性物質が含まれていることを申請者は報告している。昨年度、種々の株細胞を用いて検討した結果、マウス線維芽細胞(LM2d6)が、細胞増殖抑制因子に対して最も高感度であることが明らかになった。そこで本年度は、LM2d6細胞を用いて、細胞増殖抑制機構の検討と、この因子の精製を行った。

1.トリパンブルー及びエリスロシンBを用いた色素排除法によって、生細胞数と死細胞数を計数した結果、細胞増殖抑制因子の濃度依存性に生細胞数が減少した。死細胞数は、各濃度で殆ど差がなかった。生細胞数が減少したのに対し死細胞数は差がなかったので、各点における生細胞/死細胞の割合を見たところ、増殖抑制因子の濃度依存性に死細胞の割合が増加し、最も高濃度の100μg/ml添加区では、処理3日目に死細胞の割合が90%にまで達した。このことから、この細胞増殖抑制効果は、細胞死誘導によるものである可能性が考えられる。2.細胞増殖抑制因子の精製を、イオン交換クロマトグラフィーにより進めた結果、活性が約50倍に上昇した。今後は、細胞死誘導のメカニズム(アポトーシス、ネクローシス)の検討と、細胞増殖抑制因子の精製をさらに進め、アミノ酸配列の決定を行う予定である。ウシ初乳中に成長因子等を含むさまざまな生理活性物質が含まれていることが知られている。そこでウシ初乳中の生理活性物質について検索を行った結果、マウスLM線維芽細胞の増殖を抑制するペプチド性物質が含まれていることを見い出した。すなわち、ウシ初乳から調製したイオン交換クロマトグラフィー画分の生物作用をLM2d6細胞を用いて検討したところ、Fr.5、Fr.6、Fr.7、およびそれらの混合画分(Fr.567)に強い細胞死誘導効果が認められた。一方、L6細胞およびBalb/c3T3細胞では、細胞増殖促進効果が認められた。ウシ初乳のIGF-I含量は高く、L6細胞およびBalb/c3T3細胞の細胞増殖促進効果を示すFr.567中の因子がIGF-Iである可能性があったので、イオン交換クロマトグラフィー画分中のIGF-I濃度を測定した。その結果、Fr.567がIGF-Iを高濃度に含むことが明らかとなり、IGF-Iが、L6細胞およびBalb/c3T3細胞に対して細胞増殖促進効果を示す原因であると考えられた。しかし、IGD-Iが細胞死を誘導する作用については、これまで全く報告されていないことから、LM2d6細胞に対する特異的効果について検討した。3種類の細胞にIGF-Iを添加し、それぞれの細胞に対するIGF-Iの細胞増殖あるいは細胞死誘導効果を検討した。その結果、IGF-Iは、L6細胞およびBalb/c3T3細胞に対しては細胞増殖促進効果を示したが、LM2d6細胞に対しては細胞死誘導効果を示すことが明らかとなった。
マイクロスコピーコイルを用いた関節の超高分解能MRI

本研究はマイクロスコピーコイルと臨床で使用可能な1.5T装置を用いて、「関節鏡に相当する」関節の微細病変の描出を目標とした。半月板、軟骨、腱、靭帯組織など、ミクロン単位の関節微細構成要素の描出には従来のMRIの概念を破る超高分解能画像が必須であったが、これを解決したのがマイクロスコピーコイルである。今回マイクロスコピーニイルを用いることにより、通常の臨床用1.5T商用機を用いても、面内分解能は100ミ知ン以下を容易に達成できることを基礎実験で証明した。健常人と患者に対して行った、マイクロスコピーコイルによる高分解能MR画像は、軟骨を含む関節の超微細病変を正常および病的構造を容易に描出可能であった。手関節では三角線維軟骨複合体とその周囲、膝関節では内側側副靭帯の超微細構造が描出可能であった。また8チャンネル膝用コイルもマイクロスコピーコイルに相当する高分解能画像を提供した。これらを駆使して、本研究では臨床で使用可能な短時間での高分解能画像獲得の可能性を多くの学会発表で提示し、新しい関節描出方法を提言することができた。特にマイクロスコピーコイルと多チャンネルコイルの臨床例を図書にまとめることができたことは、関節の超高分解能MR画像の可能性を広く世に紹介できたと考える。関節の画像診断にとってMRI (Magnetic Resonance Imaging)は今や必須の検査であり、関節病変描出にその威力を発揮している。この場合には各関節に適した表面コイルを用いるが、関節MRIの現在の最大の課題は分解能の向上である。本研究はコイル径が20-45mm程度の、マイクロスコピーコイルを用いて、「関節鏡に相当する」関節の微細病変の描出を目標とする。そのために膝関節を中心に超高分解能MR画像法を幾多の新しい撮像方法を駆使し、その実現性と限界を検討する。従来の方法ではまず描出不可能であり、かつその見落としが将来の関節障害に直結するであろう、変形性関節症の軟骨表面の糜爛や半月板や関節唇の表層断裂のMRI描出を最終目的とする(1)パルス系列の最適化(担当;新津)ブタ切断膝とファントムを用いて高分解能画像に最適なパルス系列を模索した。FSE法による最適TRとTE,およびFFE法による最適フリップ角を含めた撮像条件の最適化を行った。またbinomial pulseを用いた選択的水励起法による脂肪抑制の最適パラメータを調整した。100ミクロン以下の分解能を達成すべく傾斜磁場の効率化とコイル周辺機器の性能向上を試みる。(2)8チャンネルコイル試作器とパルス系列の確認(担当;新津)8チャンネルコイル試作器を用いて健常人によるパルス系列の最適化の確認を行った。この際矢状断や冠状断像など各関節の最適な断層方向を決定した。膝の場合、関節軟骨のみならず十字靭帯、側副靭帯および半月板の各々の描出に最適な撮像面を決定した。臨床に導入できるように被検者が安静保持出来る10分程度の範囲での最適パラメータを決定した。(3)健常者の高分解能MR像の限界(担当;新津、福林、高橋)撮像範囲と画像マトリックスで決定される面内分解能の限界を探った。条件として画像診断として診断可能な十分なSNRを持つ良好な画質を伴うこと。また整形外科医の立場から見ての高分解能MR画像への要求と限界とを検討した。今回マイクロスコピーコイルを用いることにより、通常の臨床用1.5T商用機を用いても、面内分解能は100ミクロン以下を容易に達成できることを基礎実験で証明した。

健常人と患者に対して行った、マイクロスコピーコイルによる高分解能MR画豫は、軟骨を含む関節の超微細病変を正常および病的構造を容易に描出可能であった。手関節では三角線維軟骨複合体とその周囲、膝関節では内側側副靭帯の超微細構造が描出可能であった。また8チャンネル膝用コイルもマイクロスコピーコイルに相当する高分解能画像を提供した。これらを駆使して、本研究では臨床で使用可能な短時間での高分解能画像獲得の可能性を多くの学会発表で提示し、新しい関節描出方法を提言することができた。特にマイクロスコピーコイルと多チャンネルコイルの臨床例を図書にまとめることができたことは、関節の超高分解能MR画像の可能性を広く世に紹介できたと考える。
磁性有機分子結晶の電子状態、スピンのゆらぎおよび磁性に関する研究

今年度行なった研究テーマそれぞれで得られた重要な結果ならびに知見を以下に示す。遍歴電子磁性体Cu_2Sb型化合物の多様な磁気構造を決定している要因を明らかにする目的で、拡張ハバードハミルトニアンに基づき、電子の飛び移りエネルギーと電子相関エネルギーを表すパラメーター空間での磁気相図を決定した。主な結果は、(a)電子数nが小さい領域ではフェリ磁性が、nが大きい領域では強磁性が現れやすい、(b)nが中間の領域では強磁性が現れやすい、(c)なぜフェリ磁性が現れるかあるいはどの型の反強磁性が現れるかはフェルミ面の形やフェルミ面近傍の結合様式に依存する、である。原子軌道の代りに分子軌道を用いた議論を行えば、さらに重要な知見が得られると期待される。2.LAPW法によるH_2NO仮想結晶の電子帯構造マッフイン・ティンポンシャル近似を用いた計算では、予想されたことではあるがこの物質では共有結合性が強く、H_2NO分子の電子状態を反映したバンド構造を得ることはできなかった。次にフルポテンシャルを用いた計算を行なった結果、ある程度H_2NO分子の電子状態を反映したバンド構造を得ることに成功した。今回行なった計算は、H_2NO分子の性格を失わない範囲で密に分子を配列さをた構造における常磁性状態に対するものであるが、現実的な配列での磁性状態に対する計算も可能である見とおしがついたと言える。3.磁気双極子相互作用に起因する磁気異方性エネルギーエバルトの方法で任意の結晶系でかつ任意のスピン配列に対して磁気双極子相互作用エネルギーを計算できるプログラムをほぼ完成させたので、今後、局在スピン分子磁性体の磁化容易軸の決定あるいはスピンフロップ転移の議論が容易に行なえると思われる。
スペクトルイメージングによる不可視情報の可視化と食品品質評価への応用

本研究は,渥美半島の特産物の一つであるメロンを対象として,簡便にその糖度および硬度を非破壊にて同時に測定する方法を提案することを目的として行われた.具体的には,メロンを透過した光に対して近赤外分光分析を行い,平均糖度および硬度(熟度)を推定するものである.特に,糖度に関しては,メロン内部の糖度分布をスペクトルイメージング法により推定し,その糖度分布と透過光スペクトルの間の相関関係を分析することで,透過光に対して最も影響を与える果肉部位を特定し,推定精度の向上を図った.まず,硬度推定に関して,全品種および全栽培期をまとめて検量線を作成した場合においても,比較的良好な推定精度を達成した(相関係数0.75).また,栽培期毎に検量線を作成すれば,すなわち,栽培期についての情報を利用することが可能であれば,さらなる精度向上(相関係数0.770.87)を図ることが可能であることが分かった.一方,糖度推定に関しては,透過光のスペクトルにおいて特定波長領域の成分が経日変化することを見出した.おそらく内部成分(ペクチン)の変化によるものと推測される.また,その部分の糖度に対して透過光スペクトルから比較的良好に推定可能であった(相関係数0.76).さらに,糖度の場合についても,おおまかな品種(春秋系および夏系)に関する情報を利用することによって,高い推定精度(相関係数0.820.84)を達成することが可能であった.我々人間は数百万・数千万種類もの色を識別できるものの、人間には見ることのできない情報も多く存在する。それは、連続的に変化するスペクトル情報をわずか3つのセンサーで知覚する情報へと変換していることや、いわゆる可視領域の波長範囲しか知覚できないことからも容易に想像がつく。そこで我々は、可視から近赤外の波長領域(およそ400nm1000nm)のスペクトル情報を2次元で計測することのできる(つまり、各画素がスペクトル情報を持つ)、マルチスペクトルイメージングシステムを構築した。これは、レンズと高感度モノクロCCDカメラとの間にAOTF (Acousto-Optic Tunable Filter,任意波長のみを透過させることのできるフィルタ)を入れることによって構築した。しかし、このシステムで得られる情報は、通常のRGB3バンドの画像と比べ、数十・数百倍ものデータ量を持つため、必要な情報のみを抽出する情報処理が必須となる。そこで本研究では、スペクトル情報が似たもの同士は似た色で、異なるもの同士は異なる色で彩色する可視化手法を考案した。これは、ベクトル量子化、多次元尺度法、主成分分析などの多変量解析によりスペクトルの類似性を抽出した後、CIELABの直交座標色空間からRGB値に変換することで実現した。この方法により、大豆内部の目に見えない葉脈上の構造の可視化に成功し、また、その3次元構造を世界で初めて可視化した。次に、近赤外分光法を用いて、ある特定の成分分布を可視化する方法を提案した。これまで近赤外分光を用いたイメージングに関する研究に関しては、スペクトルと成分値の関係を求める方法として、ある複数の波長データのみを用いて回帰する重回帰分析が用いられてきた。しかし、近赤外分光法が、赤外領域における分子の基準振動の倍音や結合音に基づく弱くかつ複雑な吸収を利用することを考えれば、全波長データを説明変数として用いる回帰分析を用いた方が適切であると考えられる。そのため本研究では、イメージングの分野ではまだ取り入れられていないノンパラメトリック回帰分析やPLS回帰分析などの高度な回帰分析を用いることで、従来法以上の精度で成分値を推定し、成分分布を可視化する方法を提案した。ターゲットとしては地域特産品のメロンを選んだ。そして提案法を用いてメロン断面の糖度分布を可視化した。その結果、従来法を用いて可視化した結果よりも精度も良く、良好な可視化結果が得られた。本研究は,渥美半島の特産物の一つであるメロンを対象として,簡便にその糖度および硬度を非破壊にて同時に測定する方法を提案することを目的として行われた.具体的には,メロンを透過した光に対して近赤外分光分析を行い,平均糖度および硬度(熟度)を推定するものである.特に,糖度に関しては,メロン内部の糖度分布をスペクトルイメージング法により推定し,その糖度分布と透過光スペクトルの間の相関関係を分析することで,透過光に対して最も影響を与える果肉部位を特定し,推定精度の向上を図った.まず,硬度推定に関して,全品種および全栽培期をまとめて検量線を作成した場合においても,比較的良好な推定精度を達成した(相関係数0.75).また,栽培期毎に検量線を作成すれば,すなわち,栽培期についての情報を利用することが可能であれば,さらなる精度向上(相関係数0.770.87)を図ることが可能であることが分かった.一方,糖度推定に関しては,透過光のスペクトルにおいて特定波長領域の成分が経日変化することを見出した.おそらく内部成分(ペクチン)の変化によるものと推測される.また,その部分の糖度に対して透過光スペクトルから比較的良好に推定可能であった(相関係数0.76).さらに,糖度の場合についても,おおまかな品種(春秋系および夏系)に関する情報を利用することによって,高い推定精度(相関係数0.820.84)を達成することが可能であった.
生細胞内クリックケミストリー実行時の毒性を抑制する抗酸化剤の開発

二種の分子を簡便に連結するクリックケミストリーは様々な分野で応用されているが、生細胞内で行うにあたっては触媒である銅と還元剤のアスコルビン酸(AsA)の併用により生じる活性酸素の毒性が問題となる。本研究ではこれを回避し、生細胞内クリックケミストリーを可能とする新規抗酸化剤の開発を試みた。5-ヒドロキシオキシインドール(5-HOI)はAsAやその他の抗酸化剤と異なり、銅との併用で活性酸素を生成しなかった。5-HOIの誘導体を用い、生細胞内クリックケミストリーの効率とその時の細胞生存率を評価したところ、細胞内での反応の進行が確認され、また抗酸化剤無添加時よりも細胞生存率が改善した。クリックケミストリーは二つの化学種を簡便に連結する手法であり、生化学や創薬へ盛んに応用されている。しかし触媒として用いられる一価銅の毒性によって生細胞系での適用には制限がある。研究代表者は、銅自身の毒性よりも、その触媒活性を保つために添加されるアスコルビン酸(AsA)との組み合わせによって起こる活性酸素の連鎖的生成(プロオキシダント効果)が毒性の主因であると予想した。活性酸素を抗酸化剤によって除去できればクリックケミストリーの生細胞への適用拡大が見込めるが、抗酸化剤はAsAと同様のプロオキシダント効果を示す場合が多いという問題点があった。研究代表者は、プロオキシダント効果を示さず活性酸素消去能のみを有する新規抗酸化剤5-ヒドロキシオキシインドール(5-HOI)を見出している。この化合物を元に、無侵襲的な生細胞内クリックケミストリーを実現する手法の開発を目指した。まずクリックケミストリー条件の毒性学的解析を行ったところ、銅単独では1 mMでも細胞生存率をさほど低下させなかったのに対し、通常用いられる濃度のAsAを併用すると、10 μMの銅でも強力な毒性を示した。次に銅+AsA依存プロオキシダント効果に対する各種抗酸化剤の抑制効果を無細胞系で評価した。5-HOIは高濃度で弱いながら有意にプロオキシダント効果を抑制した。その他、エダラボン、タイロンも抑制効果を示したが、エブゼレンは無効であった。次いで抗酸化剤の銅+AsA毒性に対する細胞保護効果を評価した。5-HOIは高濃度で僅かに細胞保護効果を示したが、その効果は予想よりも低かった。そこで、より適切な誘導体化を目指して種々の新規5-HOI誘導体を合成し、それらの基本的な抗酸化能を無細胞系で評価した。うち一種が強力な抗酸化活性を示し、またクリックケミストリー条件に対し有効な細胞保護効果を示すことを明らかとした。クリックケミストリー条件に対する5-HOIの細胞死保護効果は予想よりも弱く、適切な誘導体化が必要であることが示唆された。新規誘導体については、基本となる抗酸化能を一から評価し直す必要があったため、計画よりも遅れが生じることとなった。ただし、新規誘導体は抗酸化剤としての機能が5-HOIよりも強力であり、クリックケミストリー条件に対する細胞保護効果も増強された。当初の予定では5-HOIを細胞に添加した際の遺伝子発現変化を早期に解析する予定であったが、上述の状況でのため実際に有効な細胞保護効果を示す新規誘導体についても遺伝子発現を解析する必要があると考え、次年度に持ち越すこととなった。クリックケミストリーはケミカルライゲーション手法の中でも最も汎用されており、有機化学のみならず生化学や創薬へ盛んに応用されている。しかし触媒として用いられる銅の毒性によって生細胞系での適用には制限がある。本研究では我々が独自に抗酸化活性を見出した抗酸化剤5-ヒドロキシオキシインドールを用いてクリックケミストリー実行時の生細胞に対する毒性を軽減する手法を検討した。5-ヒドロキシオキシインドールは銅存在下で5 mMという高濃度まで単独でプロオキシダント(酸化促進)効果を示さず、安全性の高い抗酸化剤であることが示された。次いで、クリックケミストリーに汎用されているリガンド(TBTA、(Bim)3H、THPTA)の銅存在下におけるプロオキシダント効果を評価したところ、TBTA及び(Bim)3Hのプロオキシダント効果は弱かったが、THPTAは強力なプロオキシダント効果を示した。このため生細胞におけるクリックケミストリーに関してTHPTAをリガンドとして用いるのは不適であることが示唆された。更に、5-ヒドロキシオキシインドールの細胞内取り込みを上げるために、ヒドロキシ基のエステル化によるプロドラッグ化を試み、それらのOVCAR5細胞に対する毒性を評価した。アセトキシ体は毒性を示さなかったが、オクタノイル体は有意な毒性を示した。そこで5-アセトキシオキシインドールとTBTA、銅、アスコルビン酸という系で、OVCAR5細胞におけるクリックケミストリー効率を、クリック反応によって蛍光を発するクマリン誘導体を用いて評価した。その結果、蛍光顕微鏡においてクリック反応の進行を確認し、さらに5-アセトキシオキシインドールを添加した場合では無添加の場合と比べて24時間後の細胞生存率が有意に上昇していることが示された。本研究の結果は生細胞内でのクリックケミストリーを行うにあたり有用な知見となる。

5-HOIの誘導体を用い、生細胞内クリックケミストリーの効率とその時の細胞生存率を評価したところ、細胞内での反応の進行が確認され、また抗酸化剤無添加時よりも細胞生存率が改善した。5-HOI及び新規に合成した5-HOI誘導体の遺伝子発現に対する影響をマイクロアレイ解析により網羅的に検討し、単純な活性酸素消去能に止まらない細胞への作用を評価する。また、個別の活性酸素種に対する消去能をESR等を用いて測定し、抗酸化剤としての機能解析もより詳細に行う。無侵襲的な生細胞内クリックケミストリーについては、プロオキシダント効果の低い抗酸化剤の添加のみでは完全に達成することが困難であることが本年度の研究によって示唆された。そこで、銅の触媒作用を増強する適切な配位子の併用を視野に入れることとする。配位子の利用によりクリック反応を素早く完結させ、銅やAsAの使用量及び細胞への曝露時間を最小限に抑える手法が開発されている。しかし、一価銅やAsAを用いることには変わりなく、完全な無侵襲性の達成はなされていないと考えられる。ここに適切な抗酸化剤を併用することで、細胞に与える影響をさらに低下できると考えられる。また、既に用いられている配位子類はヘテロ環構造を有するものが多く、5-HOI自身との構造の類似性も見受けられる。このことから、配位子としての機能を持った5-HOI誘導体の創製も可能であると期待できる。配位子としての機能と抗酸化能を併せ持つ化合物は利便性に優れると考えられ、その創製を試みることには大きな意義があると考えられる。創薬化学、有機化学
超多視点情報リアルタイム取得システムの研究

平成15年度の研究目標は,「リアルタイム撮像システムの構築と評価」であった.研究実績計画に従って研究を遂行し、以下の成果を得た.1.リアルタイム光線空間得用ボードの開発高速度カメラからのディジタル映像信号をバッファリングし,光線空間理論に従った切り出し位置のデータのみをビデオRAMに転送する機能を有したボードを開発した.ボードの構成はフルサイズのPCIボードとし,汎用のPCとの間で必要な制御情報をやりとりできる構成とした.高速・高解像度の映像データをバッファリングするためのメモリ量,及びその周辺回路規模が膨大となったが,実装を最適化することにより,ボード1枚上にすべての機能を実現することに成功した.2.走査光学系との統合による光線空間取得装置の開発昨年度開発した走査光学系のミラー角度信号を上記ボードに入力できるようにし,走査光学系のミラー角度に応じて切り出し位置テーブルを内部でリアルタイムに切り替えられるようにした.オフラインでミラーの角度を変化させ,所望の切り出し位置の光線空間データがビデオ信号として出力されることを確認した.さらに,ガルバノミラードライバを用いてミラーを高速に往復運動させ,その瞬時瞬時のミラー角度に応じて切り出し位置テーブルを切り替えながら自由視点映像を生成できることを確認した.3.リアルタイム撮像実験と評価開発した取得装置を用いて動物体の撮像実験を行い,光線空間理論に基づいた動物体の自由視点映像をリアルタイムで生成することに成功した.その一方で,ミラーの瞬時位置と切り出し位置テーブルの切り替えのタイミングとの間には非常に高い同期精度が要求されるため,ミラーの速度を上げすぎると映像にジッタが生じることや,今回用いた高速度カメラのゲインが不足しているため,フレームレートを上げすぎると映像が暗くなり,かなり強い照明を照射する必要がある,という問題点が明らかとなった.しかしながら,動物体の密な光線空間データを取得してリアルタイムで自由視点映像を生成するシステムは世界で例がなく,本装置を発表した国際会議2件において高い評価を得ることができた.平成14年度の研究目標は,「走査光学系と高速度カメラを用いた撮像システムの基本原理の研究」であった.研究実施計画に従って研究を遂行し,以下の成果を得た.1.光学系の構築放物面ミラー2枚とガルバノミラーを組み合わせた新しい撮像光学系を構築した.2枚の放物面ミラーにより結像した被写体の実像内にガルバノミラーを置き,この回転角度を制御することにより,被写体に対してカメラを移動させたのと等価な映像を撮影することに成功した.2.撮像パラメータの検討一般に利用可能な高速度カメラのフレームレートと解像度,およびガルバノミラーの回転角度と速度を勘案し,本原理に基づく光線情報取得システムで取得可能な光線密度および最大視域角について検討した.その結果,視域角30度の範囲内でPlenoptic Sampling条件を満足する密度の光線がビデオレートで取得できることを確認した.3.オフラインでの撮像実験と評価ガルバノミラーの角度を一定の刻み幅で変化させながら撮影を行い,得られた静止画群に対して幾何学的変換と並び替えを行うことにより光線空間データを構築した.そして,光線空間データから切り出しにより透視投影画像を生成し,その品質を評価した.その結果,ガルバノミラーのある角度において特異点が存在し,そこでは像が著しくぼけることが判明した.この特異点を避けて視域角を設定することにより安定して一定品質の光線空間データが取得できることを確認し,本撮像装置の基本原理を実証した.4.リアルタイムシステム構築に向けた基本回路の設計ガルバノミラー角度信号を取得し,それに応じて高速度カメラからの信号を格納するメモリアドレスを適応的に発生させる回路の設計を行った.また,ガルバノミラーの往復周期と高速度カメラのピクセルレートが非同期であることから生じる生成画像品質の劣化を防ぐため,出力段におけるダブルバッファ方式の検討を行い,この問題を回避できる見通しを得た.これらの知見をもとに,次年度におけるリアルタイム撮像システムの基本仕様を決定した.平成15年度の研究目標は,「リアルタイム撮像システムの構築と評価」であった.研究実績計画に従って研究を遂行し、以下の成果を得た.1.リアルタイム光線空間得用ボードの開発高速度カメラからのディジタル映像信号をバッファリングし,光線空間理論に従った切り出し位置のデータのみをビデオRAMに転送する機能を有したボードを開発した.ボードの構成はフルサイズのPCIボードとし,汎用のPCとの間で必要な制御情報をやりとりできる構成とした.高速・高解像度の映像データをバッファリングするためのメモリ量,及びその周辺回路規模が膨大となったが,実装を最適化することにより,ボード1枚上にすべての機能を実現することに成功した.2.走査光学系との統合による光線空間取得装置の開発昨年度開発した走査光学系のミラー角度信号を上記ボードに入力できるようにし,走査光学系のミラー角度に応じて切り出し位置テーブルを内部でリアルタイムに切り替えられるようにした.オフラインでミラーの角度を変化させ,所望の切り出し位置の光線空間データがビデオ信号として出力されることを確認した.さらに,ガルバノミラードライバを用いてミラーを高速に往復運動させ,その瞬時瞬時のミラー角度に応じて切り出し位置テーブルを切り替えながら自由視点映像を生成できることを確認した.3.リアルタイム撮像実験と評価開発した取得装置を用いて動物体の撮像実験を行い,光線空間理論に基づいた動物体の自由視点映像をリアルタイムで生成することに成功した.

その一方で,ミラーの瞬時位置と切り出し位置テーブルの切り替えのタイミングとの間には非常に高い同期精度が要求されるため,ミラーの速度を上げすぎると映像にジッタが生じることや,今回用いた高速度カメラのゲインが不足しているため,フレームレートを上げすぎると映像が暗くなり,かなり強い照明を照射する必要がある,という問題点が明らかとなった.しかしながら,動物体の密な光線空間データを取得してリアルタイムで自由視点映像を生成するシステムは世界で例がなく,本装置を発表した国際会議2件において高い評価を得ることができた.
集落排水処理水の農業利用に関する研究

日本の社会を見渡すと、農村部では集落排水事業が盛んに行われているが、温暖化で水不足が叫ばれている.今、農村下水道について考えている,観点を変えると、処理場の建設は水の再生工場の建設を意味している.また、下水処理場には必ず汚泥が発生するが、汚泥は行き場を失っている.昔は下水は農業に利用され自然界と、人間界とを循環して環境悪化をもたらす事はなかった.しかし、現在では下水は農地に還元される事もなく、逆に、環境悪化の一つの原因となってしまった.また、農地には有機物が補給されなくなり、農業生産は化学肥料に頼ったために、地力の減退が大きな問題となっている.そこで、水不足解消のために、処理水を、地力回復のために、汚泥の再利用に関する実験的研究を行った.その結果、処理水は普通の水道水並みに灌漑用水として使える事、汚泥はコンポスト化して使いよくすれば、化学肥料になれた人にでも利用できる事が、肥料価値も高い事などが分かった.勿論、処理水、汚泥を再利用する場合は、環境基準を満足するかどうかの厳重なチェックが必要な事はいうまでもない.日本の社会を見渡すと、農村部では集落排水事業が盛んに行われているが、温暖化で水不足が叫ばれている.今、農村下水道について考えている,観点を変えると、処理場の建設は水の再生工場の建設を意味している.また、下水処理場には必ず汚泥が発生するが、汚泥は行き場を失っている.昔は下水は農業に利用され自然界と、人間界とを循環して環境悪化をもたらす事はなかった.しかし、現在では下水は農地に還元される事もなく、逆に、環境悪化の一つの原因となってしまった.また、農地には有機物が補給されなくなり、農業生産は化学肥料に頼ったために、地力の減退が大きな問題となっている.そこで、水不足解消のために、処理水を、地力回復のために、汚泥の再利用に関する実験的研究を行った.その結果、処理水は普通の水道水並みに灌漑用水として使える事、汚泥はコンポスト化して使いよくすれば、化学肥料になれた人にでも利用できる事が、肥料価値も高い事などが分かった.勿論、処理水、汚泥を再利用する場合は、環境基準を満足するかどうかの厳重なチェックが必要な事はいうまでもない.1。処理水の農業利用埴見処理場にポットを10個設置し、花のストックを栽培した。潅漑には処理水と水道水を使い、これらの水による成育状態を観察した。また、使用した処理水の水質分析、土壌中に蓄積される肥料分や重金属などについて分析した。その結果の一部を表-1に示す。作物栽培試験結果から処理水を使用しても作物及び土壌に何等支障がない事が確認された。2。汚泥コムポストとその栽培試験汚泥の有効利用をおこなうために汚泥をコンポストにしてポット栽培試験を行った。そして、その肥料効果を見ると共に、重金属や肥料の収支を計測し、そのモデル化を試みる。現在、10個のポットに砂とクロボク土をそれぞれ5個ずつに詰め、コンポストの量を種々に変えてベンリンナを栽培している。栽培は12月27日に開始し、現在、その成育状態を調査である。なおコンポストの成分分析は終了し、その結果は次の通りである。水分=23.9%、窒素全量=1.97%、リンサン=1.98%、カリ=0.28%、銅=123.9mg/kg,亜鉛=310.4mg/kg、ヒ素=1.04mg/kg、水銀=0.16mg/kg、カドミウム=1.37mg/kgであった。【table】ただし、単位はEC:μs/cmを除けば、すべてmg/lである。本年度は集落排水処理場から出る汚泥をコンポストにして、それを砂とクロボク土に種々の割合で混合しベンリナ、水稲、ホウレンソウ、シソを栽培し、その成育状態を観察した。その結果、収穫量とコンポスト投入量との間には適正な量のある事が分かった。その結果を表-1に示す。参考までに表-2に砂、黒ボクコンポストの成分を示す。1.実験の目的と方法:マグネルポット6コに砂を4コにクロボクを詰め、更に、コンポスト量を種々に入れて、露地に置き、それらのポットにベンリナ、ホーレンソウ、シソ、水稲を順次栽培して、その生育状態、植物体に吸収された重金属量、生産物量を調査し、コンポスト施用による生育障害の有無、施用適正量の把握に努めた.2.適正施用量:紙面の都合上、ベンリナの場合についてのみ述べる.ベンリナの収穫量、葉と根に含まれる窒素量とコンポスト施肥量について検討すると、コンポストの施肥量が0.62kg以下では、施肥量の増加につれて、収穫量も増加している.しかし、0.62kgを越えて施肥を行うと、収量は減少している.つまり、ベンリナを砂で栽培した場合、最適施肥量は0.62kg程度である事が分かる.リン含有量は施肥量の増加とともに葉と根に含まれるリン酸含有量は増加していることが分かる.植物や土壌の違いにより、コンポスト施用量の最適値がそれぞれに存在することが分かった.

3.コンポストの安全性:作物体中の亜鉛含有量は施肥量の増加とは無関係である.Hg、As、Cdについては、含有量が検出されなかった.4.まとめ:コンポストは肥料価値が高い事、土壌、植物の種類により、コンポスト最適施肥量がある事、重金属含有量から判定してコンポストの施肥によって土壌、植物の生育が危険にさらされるこはない事などが分かった.