hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
塩素低減型の次世代水道における病原細菌の制御に資するバクテリオファージの探索

形態学的分類に加え、次世代シークエンシング技術を用いた全遺伝子配列解読に基づく分子生物学的分類を行うため、大量培養したファージからDNAを抽出・精製してシークエンシング解析に供している。本研究ではレジオネラ菌も標的細菌としているが、先にファージ単離に成功している赤痢菌の場合と同様の方法論により環境試料からスポットテストによりファージの探索を進めているところである。全体としては、当初の計画と同等またはそれ以上に順調に研究が進展していると言える。昨年度に引き続き、水系感染性細菌の中でも特に世界中で甚大な健康被害を出している赤痢菌(Shigella)に着目し、赤痢菌に感染する溶菌性バクテリオファージ(以下ファージ)の探索と特性解析を行った。昨年度下水中から単離した4株のファージ単離株のうち、最も宿主範囲の広かったSfPhi01について、全ゲノム情報解読に基づく特性解析を実施した。SfPhi01株を宿主菌と共培養することによりファージ培養液を作製し、更にファージ画分を濃縮することで高濃度ファージ液を得た。この高濃度ファージ液からファージDNAを抽出・精製し、次世代シークエンシングによる全ゲノム解析に供した。ゲノム解析の結果、このファージは全長168kbの環状二本鎖DNAをゲノムとして有することが分かった。データベース上のファージ遺伝子情報と照合した結果、このファージはMyoviridae科に属する新規ファージであることが明らかとなった。赤痢菌に感染するファージに関する新たな知見を得ることができたと言える。また、環境中に広く存在する病原細菌として知られているKlebsiella属細菌の溶菌性ファージの探索も行った。具体的には、流入下水試料からKlebsiella属細菌を宿主菌としてファージを集積した後、スポットテストによりファージの存在を確認した。ファージが確認された試料についてプラーク単離を3回繰り返すことでファージを単離した。単離ファージ株を透過型電子顕微鏡(TEM)により観察したところ、形態学的特徴からMyoviridae科とSiphoviridae科に属すると判断された。宿主菌のKlebsiella属細菌(S05株)ならびに単離ファージ(05F01株)の双方について次世代シークエンシング技術を用いた全ゲノム解析を実施した。本年度(二年目)の到達目標は、環境試料から水中病原細菌に感染するファージを単離し、その特性を解析することであった。赤痢菌に感染するファージの全ゲノム配列を次世代シークエンシングにより解読し、ゲノム構造や遺伝系統学的分類を明らかにした。更に、赤痢菌ファージだけではなくKlebsiella属細菌に感染するファージの単離にも成功しており、こちらも全ゲノム配列解読に基づく特性解析を実施した。ファージ遺伝子とタンパク質の解析から、デポリメラーゼ(バイオフィルムを構成するEPSの分解に寄与する酵素)をコードする遺伝子の候補を見出すことに成功したことは特筆すべき成果である。全体としては、当初の計画に基づきおおむね順調に研究が進展していると言える。本年度得られた赤痢菌
スイスにおけるレト・ロマン語の社会言語学的・異文化コミュニケーション的研究

スイスの小言語レト・ロマン語の言語文化を考察した。過酷な自然環境にありながら列強諸国が行きかう交通の要衝に位置するグラウビュンデンはドイツ語を併用しつつもいまだアイデンティティを失っていない。言語的にも、他に対して門戸を開き、多様性を受容したことがその要因の一つと考えられる。歴史的には、聖書を現地語に翻訳し地域住民の啓蒙と識字教育につなげた点が特筆される。5方言から統一標準語構築の試みは、他国からの独立と自国を多言語国家と位置付ける象徴になったが、必ずしも地域住民には受容されていない。憲法にレト・ロマン語を国語と定める国策と、住民の旺盛な独立心が符合して、地域の言語文化の存続につながっている。多言語・多文化国家スイスのカントン・グラウビュンデンに点在する複数の言語・文化拠点を中心に、通時的・共時的観点から、社会言語学的研究と異文化コミュニケーション的研究を進めている。第一に通時的観点からは、歴史的に重要な文献の調査を行い、レト・ロマン語の書きことばの成立時の状況の把握に努めている。第二に共時的観点からは、母語話者に対してインタビュー調査を実施することにより、アクチュアルな言語文化状況の把握に努めている。本研究の対象言語であるレト・ロマン語は、五ないし六種類の地域変種から構成されている。ヨーロッパの中立先進国として名高いスイスにおいて、とりわけカントン・グラウビュンデンは、その多言語・多文化に関する諸課題が比較的よく観察できる希少な地域である。当地域は、スイスの大言語であるドイツ語とともに、元来の母語であり小言語であるレト・ロマン語が通用する二言語併用地域であることから、マジョリティのことばに対するマイノリティのことばといった一種の階層的関係が観察できるという点は重要である。当地域における多言語・多文化主義の、過去と現在の状況および将来展望と、ことばとアイデンティティとの関わり、隣接住民との平和的共生に向けた努力、克服すべき諸問題の解明といった個別的・事例研究の蓄積を通じて、最終的には社会言語学的・異文化コミュニケーション的観点から見た、類型的・普遍的諸要因の抽出を目指している。本研究成果の一部として、2015年度には、レト・ロマン語の書きことばの成立に関する論文を執筆するとともに、レト・ロマン語住民のマイノリティとしての事情を論じた関連文献の翻訳を行い公刊した。スイスのカントン・グラウビュンデンにおける大言語としてのドイツ語に対する小言語としてのレト・ロマン語の異文化コミュニケーション的談話分析とテクスト分析を行った。具体的には、当地域の言語文化社会的諸関係に着目し、通時的観点から文献学的調査と、共時的観点から社会調査を実施した。レト・ロマン語を構成する諸方言のうち、スールセルヴァ方言とピュテール方言、ヴァラーデル方言、ヤウアー方言などの諸地域に散在する言語研究所や図書館、博物館などの言語文化拠点を訪問し、当該領域における研究者・専門家・作家・教育関係者たちにインタビュー調査を行った。このことにより、当該分野の研究者たちと密接に連携し常時意見交換が可能な基盤状況を構築できた。中立的先進国として存在感を示す多言語・多文化国家スイスのカントン・グラウビュンデンは、スイスの大言語ドイツ語とともに小言語レト・ロマン語が通用する二言語併用地域である。そのためマジョリティのことばに対するマイノリティのことばといった非対称的関係および多言語・多文化に関する重要な諸課題がよく観察できる地域である。初年度である2015(H.27)年度の現地調査で得られた資料と各種研究成果を踏まえて、二年目である2016(H.28)年度には、研究発表『グラウビュンデンのレト・ロマン語の聖書翻訳と叙情詩』(スイス文学会)を行った。また"Dis da litteratura 2016"や"a Sent be Rumantsch 2016"にも参加し、さらにレト・ロマン語文化促進団体"Lia Rumantscha"にも訪問して貴重な最新情報を得ることができた。これらの機会を活用しながら、特にエンガディン地方のヴァラーデル方言地域に焦点を定めて通時的・共時的観点から社会言語学的研究と異文化コミュニケーション的研究を行うことによって本プロジェクトを一層力強く進展させることができたと考える。具体的な活動としては、第一に、聖書関連翻訳に関する通時的調査を現地にて行い、レト・ロマン語の書きことばの成立と識字教育、さらには文学的開花に大きな役割を果たしたことを把握した。第二に共時的観点からは、ヴァラーデル方言話者と現地の初中等教育教員たちに対して各地域変種を統一するDachspracheとしてのルマンチュ・グリジューンに対する社会言語学的意識調査を行い、当該地域の言語文化状況の把握を試みた。これらの活動が評価された結果、スイスの新聞には特集記事として詳しく紹介された(2016年12月)。またドイツの新聞にも掲載されたことは現地において注目されていることを示す一つの証拠であるだろう。宗教改革期に精力的に行われた聖書関連翻訳を通じてのレト・ロマン語の書きことばの成立に関する研究発表を行い(上記参照)、その際に得られた指摘や質疑応答を踏まえて論文「スイス・グラウビュンデンにおけるレト・ロマン語の書きことばの形成」(『言語社会共同研究プロジェクト2015ドイツ語をめぐる言語社会研究3』, 1-14,2016年3月)を発表するとともに、現地の著名な専門家たちとも意見交換を行うと同時に関連文献の翻訳も複数公刊した。

また、十六世紀から十七世紀にかけてのグラウビュンデンードライ・ビュンデーには、宗教改革に連動した宗派対立に基づく争乱がわき起こり、その結果、現イタリア北部のロンバルディア地方にまで勢力を拡大したのだが、例えばエトルリアに起源を持つという説もあるレト・ロマン人およびレト・ロマン語文化の有する類型的・普遍的・歴史的諸特性を抽出するための予備調査研究にも着手できた点は当初計画を上回る進展であると考える。この科研プロジェクトの最終年度である本年度は、大言語のドイツ語に対してスイスの小言語、レト・ロマン語のスールセルヴァ地方に的を絞って調査研究を行った。これによりグラウビュンデンのレト・ロマン語の二大方言地域ーエンガディン地方のヴァラーデル方言地域とスールセルヴァ地方のスールシルヴァン方言地域ーの両面から、散在する言語共同体における通時的な文献学的研究とともに、共時的な社会言語学的実証研究ー異文化コミュニケーションと外国語教育の現状に関する研究ーを推進することができた。本研究によって得られた成果を社会に還元するため単行本『スイス文学・芸術論集小さな国の多様な世界』(スイス文学会編、ISBN:978-4-86265-612-4、鳥影社)において成果の一部を「多言語グラウビュンデンのレト・ロマン語方言の書きことば成立の歴史ー識字教育につながる聖書翻訳とその文学的開花例としての抒情詩」として刊行することができた。同時に、スイス、イタリア、ルクセンブルクにおける多言語・多文化状況研究とりわけマイノリティ言語研究の成果を基盤とする社会言語学的・異文化コミュニケーション研究の報告書『言語社会共同研究プロジェクトドイツ語をめぐる言語社会研究』(大阪大学大学院言語文化研究科言語社会専攻、ISSN:2188-2622)として刊行することができた。本研究を契機として当該言語を研究対象とするジュネーブ大学の社会言語学者、人文地理学者、現代文学の翻訳家、現地校の語学教師らと意見交換するなどして、内外の関連研究者と交流を深めることができた。これまで本邦では論じられてこなかった当該地域のマイノリティ言語文化社会ー多言語・多文化社会を保持しようと努力しているヨーロッパの一地域ーに焦点を当てた多言語・多文化論研究に取り組むことができた。スイスの小言語レト・ロマン語の言語文化を考察した。過酷な自然環境にありながら列強諸国が行きかう交通の要衝に位置するグラウビュンデンはドイツ語を併用しつつもいまだアイデンティティを失っていない。言語的にも、他に対して門戸を開き、多様性を受容したことがその要因の一つと考えられる。歴史的には、聖書を現地語に翻訳し地域住民の啓蒙と識字教育につなげた点が特筆される。5方言から統一標準語構築の試みは、他国からの独立と自国を多言語国家と位置付ける象徴になったが、必ずしも地域住民には受容されていない。憲法にレト・ロマン語を国語と定める国策と、住民の旺盛な独立心が符合して、地域の言語文化の存続につながっている。
アザシュガー類の不斉合成研究

ポリヒドロキシアゼチジン、ピロリジン、ピペリジンのようなアザシュガー類は植物をはじめとした種々の生物体から単離されている特異的な天然物であり、強い抗HIV活性や抗腫瘍性を示すことが知られており、興味深い化合物群である。本研究プロジェクトにおける合成ターゲットとしては、抗腫瘍活性を有するJatropham(1)、代謝拮抗作用を有すると考えられるAzaribose(2)、ビフィズス菌増殖促進作用を有するBM-1(3)、グルコシダーゼ阻害活性を有するIsofagomine(4)、様々な薬理作用が期待されるピロリジン骨格を有する天然アルカロイドのBroussonetine(5)およびLentiginosine(6)などのアザシュガーの全合成を目的として検討した。(1)の合成における鍵段階は、シトラコンイミドの位置選択的還元と還元物のリパーゼによる速度論的光学分割であり、これを詳細に検討することにより目的物の合成を達成した。(2)の合成については、対称性のジヒドロキシイミドの酵素的不斉識別が効果的に起こることを明らかにし、(2)の合成中間体であるキラルなジヒドロキシイミド誘導体を合成することが出来た。さらに、(3)については、相当するヒドロキシアゼチジンの効率的酸化反応を見出すことができ、実用的合成法を開発した。また、(4)の合成中間体と考えられるキラルなピペリジン-2-オン合成のために、1,3-プロパンジオール誘導体への酵素的不斉導入を行い、これを環化することに中間体を合成し、その立体選択的ジヒドロキシ化反応についても検討を加えた。(5)および(6)の合成については、キラルなジヒドロキシイミドならびにその誘導体へのGrignard試薬の求核付加反応とその立体選択的トリエチルシラン還元を利用して、その合成を達成した。抗HIV作用などの薬理効果が期待されるアザシュガー類は、多くのキラル中心を有しており、その立体制御可能な効率的で実用的な不斉合成法の開発について検討した。その結果、1、酵素による動的光学分割法を利用することにより容易に得られるsyn-ジヒドロキシ-γ-ラクタム(1)をキラル源とする方法としては、まず、ヒドロキシ基を保護した(1)のN-ベンジル体へのVinyl Grignard試薬の付加反応につい詳細な検討を行なったが、付加体が収率よく得られなかった。2、そこで、カルボニル基の求電子性を増すためにN上置換基がCbz基およびBoc基であるキラルな(1)の合成をおこなった。キラリティーの導入には、N-ベンジル体と同様にリパーゼによる動的光学分割法を利用した。キラルラクタム(1)へVinyl Grignard試薬の付加をおこなった結果、N-Boc基の場合、付加反応が収率よくおこり目的とする付加物が得られた。3、さらに、得られた付加物のカルボニル基を還元し、相当するアルコールを合成することが出来た。この段階におけるジアステレオマー比はおよそ1であり、大きな選択性は認められなかったが、ジアステレオマーの分離が容易であり、アザリボース類の中間体が合成できた。4、さらに、酒石酸より得られるC_2-軸不斉を有するanti-ジヒドロキシイミド(2)のN-Boc体へのVinyl Grignard試薬の付加反応について詳細な検討を行なった。その結果、極めて高収率で付加体を合成することができた。さらにその還元反応では、(1)の場合に比してより選択性があることも明かとなった。5、今後、これらの中間体よりアザシュガーの合成を検討する。さらに、syn-体、anti-体へのアルキル基導入反応などのジアステレオ選択性を比較することにより、不斉導入機構の解明についても検討する。

平成10年度に引き続いて、グルコシダーゼ阻害作用などの薬理作用が期待されるアルカロイドアザシュガー類の効率的な合成法の開発について以下の検討を加えた。1、中間体の不飽和ヒドロキシラクタムの合成においては、相当するイミドの還元剤を工夫することによる効率的なヒドロキシラクタムの新規合成法を開発した。さらに、これらのヒドロキシラクタムのリパーゼによるエステル交換反応を利用して極めて効率的に光学活性体を得ることができた。これらの反応を利用して、抗腫瘍性の(-)-Lilidineの全合成を達成した。さらに、この種のキラルな不飽和ヒドロキシラクタム誘導体を四酸化オスミウム酸化することによりジアステレオ選択的にanti-ジヒドロキシ化し、これよりヒドロキシ化されたプロリノール誘導体、およびD-リボースのNーアナログ誘導体の合成についても検討した。2、リパーゼを用いたジヒドロキシイミドおよびピロリジン類の不斉識別についても詳細に検討した結果、rac-ジヒドロキシイミドに対して、不斉エステル交換反応を行うことにより、キラルなモノアセトキシ体が、>99%e.e.という非常に高い立体選択性で得られることが明らかとなった。また、rac-ジアセトキシ体の加水分解反応においても極めて良好な立体選択が認められた。これらの結果よりこの不斉識別反応の酵素モデルについても検討を行った。3、糖化菌のビフィズス菌増殖促進物質である3炭糖のN-アナログ体の合成についても検討を加えた。すなわち、エピクロロヒドリンとベンズヒドリルアミンとの反応によって得られた3-アゼチジノールの各種酸化により3-アゼチジノンを合成した。さらに、N上置換基を除去することにより、3,3-ジヒドロキシアゼチジンの合成を達成した。
水素エネルギ-システムの開発と評価

近い将来,石油を中心とする化石燃料は枯渇に向うと考えられている。そこで非枯渇の更新生燃料として水から水素を製造する技術が注目されてきた。さらに、近年,亜硫酸ガスや窒素酸化物による酸性雨による森林の破壊や炭酸ガスによる地球温暖化による海水面の上昇など地球規模の環境悪化が深刻な問題として浮上した結果,硫黄も炭素も含まないため亜硫酸ガスも炭酸ガスも排出することのない水素が理想的クリ-ンエネルギ-であることが広く認識されてきた。このような状況で,東京大学から提出された熱化学分解サイクルUTー3は水から水素を得る方法として大きな可能性があると考えられ文部省科研費の重点領域研究の1つとしてグル-プ研究が実施されている。そこでは,反応進行に必要な熱エネルギ-として新しい原子炉である高温ガス炉のヘリウムが持つ熱を利用することが想定されている。しかし,熱源として太陽熱が使えるならば全てがクリ-ンで無尽蔵のエネルギ-システムが形成できることになる。この視点から太陽炉による熱エネルギ-利用について経験豊かなアメリカのハワイ大学,ケンタッキ-大学,フロリダ太陽エネルギ-研究所を共同で,太陽炉と結合したUTー3サイクルを用いる水素エネルギ-製造システムの可能性を検討しようと本共同研究が実施された。天然ガスの水蒸気改質による水素製造プラントは60000m^3/時にも達する大型のものがあるが,太陽熱の集熱規模を考えて化学工業原料用ではなく半導体工業用水素の規模である2000m^3/時の水素製造を想定してシステムの概念設計を行った。鏡面を貼りつめた太陽光集光システム,その反射光を集める集熱システム,UTー3サイクルによる熱化学分解システム,およびケミカルヒ-トポンプを用いる熱回収システムから成る。集熱された熱エネルギ-は,反応サイクル中の2つの吸熱反応系に使用することとして高温水蒸気を作って充填層反応管に通する。太陽エネルギ-を使用する時には常に雨天や夜間の停止,あるいは雲の通過などによる変動が問題となる。本製造プロセスも,この熱源の変動を考慮しながら安定した運転ができるものでなければならない。水素製造設備が貰う太陽熱は15MWtであり,太陽熱集熱系の効率は約60%と推定されるので,ヘリオスタット集熱システムとしては25MWtを受光することが必要となる。製造システムの操業圧を20気圧とするとき,カルシウム系反応器は直径5.2mとして,充填層高8.8m,一方の鉄系反応器は同じく直径5.2mとして,層高も同じでよい。太陽熱を用いて吸熱反応を2時間行ない,そこから得られる排熱を用いて発熱反応を同じく2時間行なうよう2時間毎の切り換え運転を実施する。上記条件の下で,800°Cの水蒸気を吸熱反応管に導入して熱を与えて反応を進めた時の非定常挙動を解析した結果,太陽熱の変動は蒸気流量の制御で打ち消して十分に安定した状態で運転できることが示された。また吸熱反応系は太陽熱の蓄熱システムとしての機能を持つことも示された。太陽熱を用いたUTー3サイクルによる水素製造コストの推算はまだ初歩的な段階に留まっている。しかし,太陽熱を用いてアンモニアを製造するとしたアメリカのある試算によれば,太陽熱は設備償却を20年とするとMcal当りで1.3円,5年とすれば5.2円と見積もられている。高温ガス炉のヘリウム熱は同じくMcal当たりで34円とされ,この値に対して水素製造コストは約3040円/m^3とされ,十分に天然ガスの改質から得られる水素と走合できるといわれている。したがって,太陽熱による水素製造についても,ほゞ同じ状況が期待できることがわかる。以上に述べてきたように,本共同研究によって太陽熱利用による水素製造は,技術的にも経済的にも十分に可能なもので工業化する価値があるとの結論が得られた。今後は蓄熱時の温度変化,吸熱と発熱系の切り換え時間中の変化などについて詳細に検討し,また太陽熱コストについても技術進歩を踏まえて再検討することが必要である。また,ある規模での実験が必要であり,日本側・米側ともにその実行可能性の道を探して行こうと考えている。

天然ガスの水蒸気改質による水素製造プラントは60000m^3/時にも達する大型のものがあるが,太陽熱の集熱規模を考えて化学工業原料用ではなく半導体工業用水素の規模である2000m^3/時の水素製造を想定してシステムの概念設計を行った。鏡面を貼りつめた太陽光集光システム,その反射光を集める集熱システム,UTー3サイクルによる熱化学分解システム,およびケミカルヒ-トポンプを用いる熱回収システムから成る。集熱された熱エネルギ-は,反応サイクル中の2つの吸熱反応系に使用することとして高温水蒸気を作って充填層反応管に通する。太陽エネルギ-を使用する時には常に雨天や夜間の停止,あるいは雲の通過などによる変動が問題となる。本製造プロセスも,この熱源の変動を考慮しながら安定した運転ができるものでなければならない。水素製造設備が貰う太陽熱は15MWtであり,太陽熱集熱系の効率は約60%と推定されるので,ヘリオスタット集熱システムとしては25MWtを受光することが必要となる。製造システムの操業圧を20気圧とするとき,カルシウム系反応器は直径5.2mとして,充填層高8.8m,一方の鉄系反応器は同じく直径5.2mとして,層高も同じでよい。太陽熱を用いて吸熱反応を2時間行ない,そこから得られる排熱を用いて発熱反応を同じく2時間行なうよう2時間毎の切り換え運転を実施する。上記条件の下で,800°Cの水蒸気を吸熱反応管に導入して熱を与えて反応を進めた時の非定常挙動を解析した結果,太陽熱の変動は蒸気流量の制御で打ち消して十分に安定した状態で運転できることが示された。また吸熱反応系は太陽熱の蓄熱システムとしての機能を持つことも示された。太陽熱を用いたUTー3サイクルによる水素製造コストの推算はまだ初歩的な段階に留まっている。しかし,太陽熱を用いてアンモニアを製造するとしたアメリカのある試算によれば,太陽熱は設備償却を20年とするとMcal当りで1.3円,5年とすれば5.2円と見積もられている。高温ガス炉のヘリウム熱は同じくMcal当たりで34円とされ,この値に対して水素製造コストは約3040円/m^3とされ,十分に天然ガスの改質から得られる水素と走合できるといわれている。したがって,太陽熱による水素製造についても,ほゞ同じ状況が期待できることがわかる。以上に述べてきたように,本共同研究によって太陽熱利用による水素製造は,技術的にも経済的にも十分に可能なもので工業化する価値があるとの結論が得られた。今後は蓄熱時の温度変化,吸熱と発熱系の切り換え時間中の変化などについて詳細に検討し,また太陽熱コストについても技術進歩を踏まえて再検討することが必要である。また,ある規模での実験が必要であり,日本側・米側ともにその実行可能性の道を探して行こうと考えている。水から熱化学分解法によって水素を得る方法として,申請者らはUTー3サイクルを提案している。このサイクルを進めるためには800°C以上の熱源を必要とするが,その候補の1つとして,ハワイやフロリダにて豊富に得られる太陽熱を利用することの可能性を検討しようとして,本研究が計画されている。研究の第1歩として,日本側の水素研究者とアメリカ側の太陽熱集熱に関する研究を行っているハワイ大学自然エネルギ-研究所とフロリダ太陽エネルギ-センタの研究者相互の面談と研究内容についての討議が行れた。
細胞膜表面および細胞内機能分子による線条体シナプス伝達修飾機構の解析

中枢シナプス伝達は様々な細胞膜表面および細胞内機能分子により制御されている。申請者はこれまでにシナプス前ドーパミン受容体による大脳基底核シナプス伝達修飾作用の解析を行なってきたが、本研究課題ではそれを発展させて、1)海馬における細胞内ムスカリン受容体M1サブタイプによる長期増強の制御、2)線条体において生理的に遊離されたドーパミンによるシナプス伝達およびニューロン活動の制御、3)前脳基底核シナプス伝達におけるセロトニン受容体5-HT1Bサブタイプを介するシナプス前抑制作用、について新たな知見を得た。転写制御因子による線条体シナプス伝達についても実験を継続中である。1)中枢シナプス伝達における細胞内受容体の機能は不明であったが、本年度本研究において、海馬の興奮性シナプス伝達の長期増強におけるムスカリン性アセチルコリン受容体の機能解析を行ない、細胞内ムスカリンM1型受容体が長期増強の誘導および維持を修飾することを見出した(論文1)。2)ヒト副腎皮質由来の培養細胞を用いて、細胞内カルシウムイオン動態におけるプリン受容体の機能を明らかにした(論文2)。3)研究代表者はこれまでに、中枢シナプス伝達におけるドーパミンの修飾作用および関与する受容体サブタイプに関する薬理学的解析を行ってきたが、本年度本研究においては、ドーパミンD2受容体ノックアウトマウスを用いて、線条体のGABA性シナプス伝達におけるドーパミンおよびD2受容体の生理的機能を明らかにした。特に、代表者が薬理学的に解明していたドーパミン受容体と特定のカルシウムチャネルとの選択的共役に関して、より強固なデータを得ることができた(論文3)。マウスを断頭し、マイクロスライサーを用いて線条体を含む厚さ300ミクロンの冠状断スライスを作成した。線条体のアセチルコリン性介在ニューロンからパッチクランプ用増幅器によりホールセル記録を行ない、ニューロン近傍に電気刺激を与えることによりシナプス後電流を誘発した。申請者はこれまでにスライスパッチクランプ法を用いて、ラット線条体アセチルコリン性介在ニューロンから記録したGABA性抑制性シナプス後電流修飾におけるD2型ドーパミン受容体とN型カルシウムチャネルとの選択的共役およびその生後発達変化を明らかにした(Momiyama & Koga, J. Physiol., 2001; Momiyama, J. Physiol,2003)。D2型ドーパミン受容体は、D2、D3およびD4のサブタイプがクローン化されているが、現在のところ薬理学的にこれらを厳密に区別できるリガンドは存在しない。サブタイプ同定の一つの有力な方法として、本年度本研究では、D2受容体ノックアウトマウスから上記シナプス電流を記録し、ノックアウトマウスにおけるカルシウムチャネルサブタイプの関与の変化を解析した結果、N型チャネルの関与が有意に減少していることを見出した。また、誘発されたシナプス電流の刺激頻度依存性をノックアウトマウスおよび野生型の間で比較することによって、シナプス伝達就職における内在性ドーパミンの生理的機能を明らかにした。にこれによって、伝達物質遊離を制御するドーパミン受容体と特定のカルシウムチャネルサブタイプとの生理的共役に対する知見が強固なものになると期待される。現在論文改変中である。ドーパミン受容体ノックアウトの脳スライス標本を用いた電気生理学的解析により、大脳基底核の抑制性シナプス伝達制御におけるドーパミンおよびドーパミンD2型受容体の生理的機能、また、線条体のアセチルコリン性ニューロンの発火制御におけるD2型受容体の機能を明らかにした(Neuroscience 263, 138-147,2014)。大脳基底核は行動制御の中枢であり、その病的状態として、パーキンソン病やハンチントン舞踏病といった難病の発症機構に深く関連していることから、本研究が、これらの病態発症機構解明および新たな治療法の開発につながることも期待したい。I)2種類の転写制御因子を遺伝子導入したマウスの線条体スライスを用いてシナプス伝達の解析を行い、以下の結果を得た。1)2種の転写制御因子が、興奮性シナプス伝達に関与するグルタミン酸性受容体サブタイプの割合を、反対方向に制御している。2)抑制性シナプス伝達に対するドーパミン受容体を介する修飾作用が、2種の転写制御因子によって異なる制御を受けている。3)線条体ニューロンの発火様式に対する2種の転写制御因子の修飾作用が異なる。II)前脳基底核(basal forebrain nuclei,以下BF)のアセチルコリン性ニューロンへのGABA性抑制性シナプス伝達に対するセロトニンの修飾機構の解析を行ない、以下の結果を得た。1)GABA性抑制性シナプス電流(IPSC)がセロトニンによって濃度依存性に抑制された。2)セロトニン受容体サブタイプに選択的なアゴニストおよびアンタゴニストを持ち言った解析により、セロトニンによるIPSC抑制作用は5-HT1B受容体を介することが明らかとなった。3)自発性微小IPSCに対するセロトニンの効果の解析により、セロトニンはシナプス前性にIPSCを抑制していることが明らかになった。4)カルシウムチャネルブロッカーを用いた解析により、セロトニンの作用はカルシウムイオン流入非依存的であることが示唆された。5)カリウムチャネルブロッカーを用いた解析により、セロトニンはカリウムチャネルを修飾することによってGABA遊離を抑制することが示唆された。

申請者はこれまでにシナプス前ドーパミン受容体による大脳基底核シナプス伝達修飾作用の解析を行なってきたが、本研究課題ではそれを発展させて、1)海馬における細胞内ムスカリン受容体M1サブタイプによる長期増強の制御、2)線条体において生理的に遊離されたドーパミンによるシナプス伝達およびニューロン活動の制御、3)前脳基底核シナプス伝達におけるセロトニン受容体5-HT1Bサブタイプを介するシナプス前抑制作用、について新たな知見を得た。転写制御因子による線条体シナプス伝達についても実験を継続中である。ドーパミン受容体ノックアウトマウスを用いた電気生理学的、および行動学的解析の両方を行なうことによって、ニューロン、シナプスレヴェルから見た受容体機能解析、および個体レヴェルから見た受容体機能解析を、同時に行なうことができた。神経生理学平成25年度に一部を明らかにした細胞内ムスカリン性受容体の機能(Journal of Neurochemistry 126, 360-371, 2013)を、大脳基底核および前脳基底核シナプスにおいて明らかにするとともに、中枢シナプス伝達における核内転写因子の修飾機構の解析を行なう。興奮性シナプス伝達における細胞内ムスカリン性受容体の機能、および抑制性シナプス伝達において生理的に遊離されたドーパミンおよびそれを受容するD2受容体の機能を明らかにすることができたことから、本研究課題はおおむね順調に進展していると考えられる。各々中枢神経系における細胞内および細胞膜表面の機能分子の機能解明として、意義ある成果と考えられる高精度の行動監視装置により、各サブタイプノックアウトマウスのすべての動きを記録、解析し、電気生理学的データとの関係を体系付けることによって、ドーパミン受容体サブタイプの運動調節機能に対する貢献度を算定する、という予定は、別の論文として投稿する予定で、現在実験の最終段階である。研究計画の内で、前頭基底核および線条体における細胞内ムスカリン受容体の機能解析に関して、さらに追及すべき問題が生じ、この分の解析が未消化となった。さらに、中枢シナプス伝達における細胞内情報伝達系の修飾作用に関して、核内転写因子の機能解析に遅れが生じた1)解析途上である、核内転写因子による線条体シナプス伝達修飾機構の解析を進める。ノックインマウスを用いて、これまでに、グルタミン酸性シナプス伝達におけるAMPA成分とNMDA成分の比率に対する修飾作用に関するデータをえているが、さらに、生理活性物質による修飾作用に及ぼす転写因子の影響についても解析を進める。これによって、細胞表面、細胞内のみならず、中枢シナプス伝達における核内因子の昨日にも迫ることを試みる。2)ドーパミンおよびドーパミン受容体の生理的機能に関する重要な指標として、ドーパミン受容体ノックアウトマウスを用いた行動解析を行なう。具体的には、全運動量および精緻な運動遂行能力の評価を行なうことによって、生理的機能に関する理解を深めることを試みる。申請者らのこれまでの解析により、L-PIPase欠損マウスにおいて以下の知見得ている(Sasaki et al., Nature,2010)。1)運動異常2)線条体神経細胞死の亢進3) NMDA受容体拮抗薬による運動異常の改善4) PI(3,4)
音声処理技術の性能評価法の高度化に関する研究

1.音声処理技術の性能評価に関与する要因の解析にもとづいて、音声入出力の性能評価のための全般的な枠組を設定し、使用効果を表現する次元のについて、合成音声による天気予報を例にとって、具体的な評価項目と評価の手順について検討した。とくに作業の成積の次元については、評価のためのテキストの選択方法とも関係づけて考慮した。2.このような性能評価の枠組に当てはめながら、新聞の校閲作業を例にとって、合成音声の実用化の場面における利用実態を調査した。そして、それにもとづくシュミレーション実験を行って、使用効果のうちの使用者の負担の次元に含まれる倦怠感の評価項目について、その測定の可能性を、とくにピッチ周波数特性の影響に注目して検討した。これと併せて、測定に組込むべき要因のうちで使用者の性別などの特性や周囲の雑音などの環境条件が評価を及ぼす影響も検討した。3.やはり倦怠感の評価項目に関連して、合成音声による質問応答を聴取するための努力が負荷として加えた並行作業に及ぼす影響を測定する実験によって、このような心理量を定量化する可能性を検討した。4.これからの実験とも関連して、音声処理技術の構成要素であるピッチ抽出法について、その評価に共通に用いるための標準ピッチファイルの作成も進めている。5.高能率符合化方式におけるパケット廃棄による品質劣化を評価する方法や、会話音声の音韻特性や視覚・聴覚の相互作用や環境・話者要因に対する音声知覚の適応などの、音声入出力の使用形態に関連した要因や、自然音声・分析合成音声との音節明瞭度・単語了解度の比較による、規則合成音声の性能評価法などについても検討を行った。
有機材料による近赤外域多機能マイクロチップ光パラメトリック発振器の研究

本研究では、LD励起共振器内部SHG型マイクロチップレーザーの共振器内部に有機非線形結晶を配置することでOPOを行い、波長900nm1100nm帯の波長を自由に取り出すことを最終目標としている。平成7年度は、本重点領域研究の初年度であり、これまでのLD励起Nd:YVO_4マイクロチップレーザーの最適化、有機非線形光学材料の評価を行い、以下のような知見を得た。[1]LD励起マイクロチップレーザーの最適化OPOの励起源であるSHG及びQスイッチ複合動作のLD励起Nd:YVO_4マイクロチップレーザーの最適化、高出力化を検討した。その結果、レーザーの単一縦モード化により、KTPのQスイッチ効果が高まり532nmのSH波出力光をkW程度まで高出力化することに成功した。(SPIE Proceeding,1996)[2]有機材料の評価p-nitroaniline型材料を中心にOPO材料を調査した結果、非線形定数が高く魅力的ではあるが532nmに強い吸収があり、また、研磨、コーティングが不可能であるため不適切と判断した。そこで、新材料の有機金属であるCMTCを採用することにした。この材料は、非線形光学定数が大きく、532nmに吸収がなく、しかも熱的、機械的に堅牢であるためOPOの小型化、低閾値化が期待される。現在、CMTCを入手し、その評価を進めている。これまでに、Nd:YVO_4の1064nmのSHGであるグリーン光や970nmのLD光のSHGによるブルー光をタイプ1の位相整合で確認した。(ポリフィル、1996.3印刷中)[3]OPOの特性の理論解析マイクロチップレーザーによる共振器内部SHG-OPOのCW及びQスイッチ複合動作について、実験に先立ち詳細な解析を行い、上記2つの検討結果を元に有機非線形光学材料の特性を生かした共振器の最適設計を行った。平成8年度は、マイクロチップレーザーによるOPOの原理実証を行う予定である。
結晶不完全性の積極利用による高機能テラヘルツ帯機能素子

これまで高品質半導体にとって不純物や格子欠陥は不完全性の要因であったが、これらに関係するエネルギーの多くがテラヘルツ(THz)帯の光子エネルギーに対応する。そのため、不純物や格子欠陥を積極的に利用しデザインすることで、新たなTHzデバイスへの応用が期待できる。本研究では、不完全結晶電子材料ならではの特異な特徴を活かすことで、従来にはない新規なTHz機能デバイスを開拓する。
フラグメント法によるGPCR‐リガンド化合物の相互作用解析への新規展開

βアドレナリン受容体-リガンド複合体の活性部位を特定するため,β受容体内のアミノ酸残基とリガンド化合物との相互作用について,フラグメント密度汎関数理論(FDFT)を用いて解析した.β1,β2,β3サブタイプの同位のASPにおいて,作動薬/拮抗薬との非常に強い引力的な相互作用がみられた.同位のSERにおいては,作動薬と引力的な相互作用がみられたのに対し,拮抗薬との相互作用はほとんどみられなかった.さらに,このSERと作動薬の相互作用エネルギーには,EC50値との対応があった.したがって,β受容体の主な結合部位と作用部位は,それぞれ同位のASPとSERであることが明らかとなった.βアドレナリン受容体-リガンド複合体の活性部位を特定するため,β受容体内のアミノ酸残基とリガンド化合物との相互作用について,フラグメント密度汎関数理論(FDFT)を用いて解析した.β1,β2,β3サブタイプの同位のASPにおいて,作動薬/拮抗薬との非常に強い引力的な相互作用がみられた.同位のSERにおいては,作動薬と引力的な相互作用がみられたのに対し,拮抗薬との相互作用はほとんどみられなかった.さらに,このSERと作動薬の相互作用エネルギーには,EC50値との対応があった.したがって,β受容体の主な結合部位と作用部位は,それぞれ同位のASPとSERであることが明らかとなった.βアドレナリン受容体の各サブタイプとリガンド化合物との相互作用基盤を明らかにするため,フラグメント分子軌道(FMO)法による電子状態計算を実行し,受容体内のアミノ酸残基とリガンドとの相互作用について定量的に解析した.フラグメント間相互作用解析によると,各サブタイプと非選択的な作動薬epinephrine, isoproterenolとの相互作用エネルギーは,いずれも-45kcal/mol, -65kcal/mol程度であり,β受容体とこれら作動薬との親和性の関係(epinephrine<isoproterenol)を説明するものである.β1受容体において,作動薬・拮抗薬はともに,ASP138, ASN363から安定化に寄与する強い相互作用を受ける。ここで,SER229は,作動薬とは斥力,拮抗薬とは引力を示していることから,薬物の作用に関わる可能性がある.なお,β2およびβ3受容体についても,対応するアミノ酸残基で同様の結果が得られた.このように,薬物標的タンパク質内の各アミノ酸残基とリガンドとの作用について定量的に理解することは,創薬分野に新たな知見を与えるものであり,効率的で精密な分子設計に貢献するものと考える.論理的な薬物設計においては,標的タンパク質の立体構造情報だけでなく,リガンド化合物との相互作用基盤について理解することも不可欠である.本研究では,Gタンパク質共役受容体-リガンド複合体を対象に,活性の差異を決定付ける因子を電子レベルで明らかにすることを目指した.この因子の解明は,薬物設計において重要な知見を与えるものである.β受容体の各サブタイプ(β1,β2,β3)と種々の作動薬/拮抗薬との複合体について,フラグメント密度汎関数理論による電子状態計算を行い,受容体のアミノ酸残基とリガンドの相互作用エネルギーを解析した.これにより,β受容体の主な結合部位と作用部位は,それぞれ同位のASPとSERであり,これらは複合体構造上も合理的であることを明らかにした.また,脂肪分解を抑制する因子を明らかにするため,β3受容体の変異型と種々の作動薬との複合体について,同様にフラグメント間相互作用解析を行った.野生型の複合体に比べて,変異型の複合体はやや不安定化し,リガンドがプロトン化されることにより顕著になることを明らかにした.
Ｇジップを用いた志村多様体の幾何と法ｐ保型形式の研究

Gジップの理論とその応用,そしてテイト予想に関する研究を進めた. Gジップのスタックは志村多様体と呼ばれるモジュラー曲線の一般化に秘密につながっている.この程,無限成分が離散系列表現の極限である保型表現に伴うGalois表現をつくるWushi Goldringとの共同論文を完成した.この論文は, Inventiones Mathematicaeで最近出版された.さらに,Gジップのスタック上の保型ベクトル束の大域切断に関する論文も発表し,今年Results in Mathematicsに出版される.この論文の新しい側面は保型形式の理論と簡約代数群の表現理論の間のリンクを作ることである.これらの論文は志村多様体の標数p還元上の前の論文で作られた一般Hasse不変量に関連している.これらの研究について2019年1月にOberwolfachの数学研究所で開催された志村多様体についての研究会で講演した.パリのJussieu大学のChristophe Cornutと志村多様体の合同関係式に関するプロジェクトを始めた.Hecke多項式の因数の集合とあるp同種のモジュライ空間の既約成分のgeneric pointを含むNewton strataの集合の間に全単射が存在すると予想を立てた.その出張の後ロンドンのインペリアルカレッジのAmbrus Pal氏を訪問しStuhler多様体に対するテイト予想を証明した. Stuhler多様体は志村多様体に似ている等標数の大域函数体上の多様体である.二つの論文を出版し,いくつかの新しい研究をはじめることができたため,おおむね順調に進展していると考える.まずY. Brunebarbe, W.Goldring, B. Strohとの保型ベクトル束のコホモロジーの消滅に関する論文を完成させ投稿する.さらにStuhler多様体に対するテイト予想の研究を進める.五月には京都大学へ出張し研究発表を行う.さらに必要に応じて情報収集のための出張を行う.Gジップの理論とその応用,そしてテイト予想に関する研究を進めた. Gジップのスタックは志村多様体と呼ばれるモジュラー曲線の一般化に秘密につながっている.この程,無限成分が離散系列表現の極限である保型表現に伴うGalois表現をつくるWushi Goldringとの共同論文を完成した.この論文は, Inventiones Mathematicaeで最近出版された.さらに,Gジップのスタック上の保型ベクトル束の大域切断に関する論文も発表し,今年Results in Mathematicsに出版される.この論文の新しい側面は保型形式の理論と簡約代数群の表現理論の間のリンクを作ることである.これらの論文は志村多様体の標数p還元上の前の論文で作られた一般Hasse不変量に関連している.これらの研究について2019年1月にOberwolfachの数学研究所で開催された志村多様体についての研究会で講演した.パリのJussieu大学のChristophe Cornutと志村多様体の合同関係式に関するプロジェクトを始めた.Hecke多項式の因数の集合とあるp同種のモジュライ空間の既約成分のgeneric pointを含むNewton strataの集合の間に全単射が存在すると予想を立てた.その出張の後ロンドンのインペリアルカレッジのAmbrus Pal氏を訪問しStuhler多様体に対するテイト予想を証明した. Stuhler多様体は志村多様体に似ている等標数の大域函数体上の多様体である.二つの論文を出版し,いくつかの新しい研究をはじめることができたため,おおむね順調に進展していると考える.まずY. Brunebarbe, W.Goldring, B. Strohとの保型ベクトル束のコホモロジーの消滅に関する論文を完成させ投稿する.さらにStuhler多様体に対するテイト予想の研究を進める.五月には京都大学へ出張し研究発表を行う.さらに必要に応じて情報収集のための出張を行う.
歯胚基底膜の比較解剖学的研究

1.霊長類と齧歯類の歯牙形成初期には内エナメル上皮の基底膜は明帯と基底板、これには付随する線維層より構成されている。高分解能電顕的にこの繊維はアミロイドPコンポーネントを主成分とする直径815nmの管状構造(basotubules)を示し、これは結合組織に広く分布するmicrofibrilsと同様のものであることが理解された。幅1.53nmのフィラメントがbasotubulesに直角に配列分布し、しばしばこのフィラメントと歯乳頭細胞突起の細胞膜との連結が観察された。この所見から、基底膜の線維層はエナメル上皮と歯乳頭を結合するのみならず、細胞突起と強固に結合することにより象牙芽細胞の配列と分化にも重要な機能を担っていることが理解された。一方、軟骨魚類の歯胚基底膜では上記の線維層は欠如しており、代わりに基底板から歯乳頭に向けて比較的幅の広い基底板様の構造が網目状に垂れ下がり、しばしば歯乳頭細胞突起を取り囲むように分布していた。2.歯の形成が進み成熟期になると、霊長類ではエナメル質とエナメル芽細胞の間に基底膜様構造が出現する。これは明帯、基底板及び幅約200nmの繊維状構造(第3層)に区別され、高分解能で後者2つには共に基底膜の基本構造である"cord network"を認めた。非脱灰切片で観察すると、第3層の全層と基底板の一部は石灰化し、最表層エナメル質を形成していることが示唆された。すなわち、成熟期の基底膜は細胞とエナメル質の結合を強固にする特殊な基底膜であり、エナメル質の成熟に深く関与していることが示唆された。以上、歯胚基底膜は歯牙の発生、分化、形成と成熟に重要であり、機能に応じた特殊な構造を発達させてきたものであると考えられる。本年度は霊長類の歯胚基底膜について、その構造と機能を明らかにすることを目的として研究を施行した。材料にはニホンザル(Macaca fuscata)を用い、灌流固定を施した後、顎骨から歯胚採取、これを脱灰あるいは非脱灰のまま常法により脱水、エポキシ樹脂に包埋した。超薄切片を作製後、ウラン-鉛染色を施し透過電子顕微鏡にて観察した。試料の一部は凍結後、凍結切片を作製し酵素抗体法による免疫電顕法を施行した。歯牙形成の初期では、内エナメル上皮の基底膜は基底板とこれに付随する良く発達した微細線維層より構成され、しばしばこの線維層に歯乳頭細胞の突起が進入している。高分解能電顕て、微細線維は直径815nmの中空を有する管状構造(basotubules)でこれは結合組織に分布するmicrofibrilsと同様のものであることが示された。さらに詳細に観察すると、幅1.53nmのフィラメントがbasotubulesに直角に配列分布し、しばしばこのフィラメントと歯乳頭細胞突起の細胞膜は連結して観察された。免疫電顕的に、このフィラメントはフィブロネクチンであることが示唆された。この所見から、基底膜の線維層は象牙芽細胞の配列と分化に重要な機能を担っていることが理解された。成熟期になると、エナメル質とエナメル芽細胞の間に基底膜様構造が出現する。これはlaminalucida、lamina densa及び幅約200nmの線維状構造(第3層)に区別され、高分解能で後者二つには共に基底膜の基本構造である“cord network"を認めた。非脱灰切片で観察すると、第3層の全層とlaminadensaの一部は石灰化し、最表層エナメル質を形成していることが示唆された。

すなわち、成熟期の基底膜は細胞とエナメル質の結合を強固にする特殊な基底膜であることが明らかとなった。本年度は昨年度に得られたデータのまとめと論文作成、およびこのデータを基に軟骨魚類の歯牙歯胚基底膜の特徴を高分解能電子顕微鏡的に比較検討することを目的に研究を行った。霊長類と齧歯類では、歯牙形成初期には内エナメル上皮の基底膜は明帯と基底板、これに付随する線維層より構成されている。高分解能電顕的ならびに免疫電顕的にこの線維はアミロイドPコンポーネントを主成分とする直径815nmの管状構造(basotubules)を示し、これは結合組織に広く分布するmicrofibrilsと同様のものであることが理解された。幅1.53nmのフィラメントがbasotubulesに直角に配列分布し、しばしばこのフィラメントと歯乳頭細胞突起の細胞膜との連結が観察された。フィラメントは免疫電顕的にフィブロネクチンであることが確認された。この所見から、基底膜の線維層はエナメル上皮と歯乳頭を結合するのみならず、細胞突起と強固に連結することにより象牙芽細胞の配列と分化にも重要な機能を担っていることが理解された。一方、軟骨魚類の歯胚基底膜は明帯と基底板から構成され、先に述べた線維層は欠如していた。代わりに、基底板から歯乳頭に向けて比較的幅の広い基底板様の構造が網目状に垂れ下がり、しばしば歯乳頭細胞の突起を取り囲むように分布していることから、これが線維層と同じようにエナメル上皮と歯乳頭の結合および象牙芽細胞の配列・分化に関与するものと想像された。以上の結果、高等動物の歯胚基底膜にみられるbasotubulesからなる線維層は高度に組織化された構造物であることが理解される。一方、軟骨魚類でみられる基底板様の網目状構造は線維層と比べるとややルーズな構造ではあるが、機能的には線維層と同じく細胞の分化に関与しているものと推測される。
宇宙線生成核種の分析による山地源流域の土砂生産ポテンシャルの定量化

地表近傍の造岩鉱物中に蓄積する宇宙線生成核種を用いて,山地の削剥速度を決定する研究を行った.この手法を用いると,山地において,斜面崩壊の予備物質となる土層がどれほどの速度で形成されるか,また流域からどれほどの速度で土砂が生産されるかについて,千年から万年程度の長期スケールでの平均値を得ることができる.日本列島の全域で本手法を適用したところ,土層の形成速度として10-1000 g/m2/yrの値を,流域の削剥速度として100-10000 g/m2/yrの値を得た.大起伏山岳において,流域の削剥速度は土層の形成速度よりも大きく,基盤岩を削る崩壊によって山地の削剥が進行していることが明らかとなった.日本各地の花崗岩山地および堆積岩山地において,渓流堆砂試料を収集し,化学処理によって石英粒子を抽出して,加速器質量分析による宇宙線生成核種の定量を行った.宇宙線生成核種の濃度データは,国土地理院基盤地図情報の10-mメッシュデジタル標高モデル(DEM)から得られる緯度,標高および傾斜等の空間情報データから求めた核種生成率を用いて,流域斜面の長期的な空間平均侵食速度に換算した.得られた侵食速度の値は,80 mm/kyrから7000 mm/kyrまでの広い範囲に分布し,流域斜面の平均傾斜に対して非線型に対応していることが分かった.すなわち,流域斜面の平均傾斜が増大するとともに侵食速度も増大するが,傾斜が40°程度のしきい値に近づくと急激に侵食速度が大きくなり,それよりも傾斜の大きな流域では侵食速度がかえって小さくなるという傾向がみられた.これは,流域内に存在する,侵食されうる風化物質の量の変化に対応しているものとして解釈することができる.流域斜面を覆う土層の形成速度についても,宇宙線生成核種を用いた定量を行った.土層厚が定常状態にあるとみなすことのできる尾根型地斜面において,土層直下に存在するサプロライト最上部から試料を採取し,それに含まれる宇宙線生成核種の濃度から,サプロライトが土層へと変化する速度を求めた.その結果,土層形成速度は土層の厚みの増大に伴って指数関数的に減少し,その値は20 mm/kyrから400 mm/kyrの範囲であった.これは先に求めた流域平均の侵食速度よりも小さく,表層崩壊などによって斜面上の物質が土層化を待たずに削剥されていることを示すものであった.これらのデータは日本で初めて得られた,系統的な流域の長期侵食速度,土層形成速度の値であり,流域の土砂管理,砂防計画の立案に有益な情報をもたらすものである.昨年度までの調査対象地域をさらに拡充して,流域削剥速度の決定を行った.これまでにデータのある阿武隈山地,北アルプス芦間・高瀬川流域,六甲山地に加え,岩手県遠野,関東山地瑞牆山周辺,中央アルプス木曽駒ケ岳周辺,京都府白川流域,山口県宇部周辺を対象に,渓流堆砂中の宇宙線生成核種を分析して,流域の空間平均削剥速度に換算した.また,阿武隈山地,北アルプス,および京都白川流域において,土層直下の風化基盤岩を採取して分析し,斜面での土層形成速度を求めた.試料採取地点は土層の厚みを定常状態と仮定できる尾根部を対象とし,土層の厚さと土層形成速度の関係(土層形成速度関数)を整理した.これらの調査の結果,日本列島の花崗岩山地流域の削剥速度は100 - 10000 g/m2/yrの範囲であることが分かり,各地域の山容やダム堆砂データから推定される相対的な侵食の活発さと調和的であった.求められた流域削剥速度は流域内斜面の平均勾配に非線型に対応しており,勾配1付近をしきい値として削剥速度が無限大に発散するような関数との適合性が高いことが明らかとなった.また土層の形成速度は10 - 1000 g/m2/yrの範囲であり,土層の厚みが増大するほど土層形成速度が小さくなるという土層形成速度関数が求められた.北アルプスの一部の場所では,流域の削剥速度は土層の形成速度よりも一桁大きく,崩壊などのマスムーブメントによって基盤岩が直接削剥されていることが明らかとなった.このことは,北アルプスのような山岳地形においては,サプロライト中にしか存在しないような巨礫が渓流に散在しているという観察事実と調和的であり,土層の形成を凌駕する速度での河川の下刻と斜面の削剥によって,山体が土に覆われた状態から,露岩の卓越する状態へと変貌していく過程を捉えているものと解釈された.地表近傍の造岩鉱物中に蓄積する宇宙線生成核種を用いて,山地の削剥速度を決定する研究を行った.この手法を用いると,山地において,斜面崩壊の予備物質となる土層がどれほどの速度で形成されるか,また流域からどれほどの速度で土砂が生産されるかについて,千年から万年程度の長期スケールでの平均値を得ることができる.日本列島の全域で本手法を適用したところ,土層の形成速度として10-1000 g/m2/yrの値を,流域の削剥速度として100-10000 g/m2/yrの値を得た.大起伏山岳において,流域の削剥速度は土層の形成速度よりも大きく,基盤岩を削る崩壊によって山地の削剥が進行していることが明らかとなった.