京都工芸繊維大学 産学公連携推進センター

■研究の概要

　緑化樹木は緑陰や蒸散による冷却効果によりヒートアイランドを緩和します。しかし夏の高温による乾燥化と大気汚染は「都市環境ストレス」を緑化樹木に与え、冷却効果を減損している可能性が高くなっています。都市環境ストレス耐性が高くヒートアイランド化を抑制する効果が高い緑化樹木を見いだし、植栽計画の立案に活かすことが必要となっています。本研究では「炭素安定同位体比」というユニークな指標を用いて、緑化樹木の都市環境ストレス評価を行いました。

■研究の概要

　京都には、伝統と文化を継承しながらも先端的な技術を生み出し、それを取り入れる環境があります。人々は生活の中で季節の変化を感じ自然と共生してきました。本学のある松ヶ崎は、背後に五山の送り火の「妙・法」が灯る西山（万灯籠山）と東山（大黒天山）、宝ヶ池や深泥池など、市街地に近いながらも豊かな里山の自然が残されています。また、本学には上賀茂本山に環境教育研究の野外実習場として整備されたエコフィールドがあり、里山を代表する動植物が数多く生息しており、身近に自然を感じることができます。この里山の環境を教育研究に活かすプログラムを進めています。
　現在、ヤママユAntheraea yamamaiをはじめ、シンジュサンSamia cynthia pryeri、オオミズアオActias alienaなど京都市産ヤママユガ科類の系統化に成功しています。里山の虫たちの代表で日本固有種のヤママユの保護とその生息環境の保全にも積極的に取り組んでいます。2011年からは、ヤママユの飼育を通じて自然とふれあい、身近な自然環境の大切さを学ぶ活動を広げるために、「京都北山やままゆ塾」を開塾しました。活動目標は、(1)北山の自然に親しみ、環境をみつめ、(2)ヤママユなどの虫たちを育てることで生命の大切さを知り、(3)環境を守る気持ちと地域のコミュニケーションを育み、豊かな未来につなげる環境教育研究を展開することです。

■研究の概要

　大気圧雰囲気で対向電極により高電界を加えると、電子が加速され、雰囲気ガスの電離や解離、励起が起こります。ここで、定常的に生成される電子、イオンや励起種の集合体をプラズマと呼んでいます。プラズマを芽胞菌に照射することにより、殺菌できることがわかっています。主にプラズマにより生成される化学的活性種（ラジカル）が殺菌に寄与すると考えられます。また、プラズマ中に水滴（ミスト）を導入すると（図１）、生菌数が大幅に減少し、殺菌の効果がより高められます（図２）。このとき、ヒドロキシラジカル（OH）が生成されることが確認されています。一方で、人体の健康を害するオゾンの発生は抑制されることが経験的に知られています。ミストの添加により、酸素由来のラジカル（スーパーオキシドアニオンラジカル（O2-）、ヒドロペルオキシルラジカル（HO2）、過酸化水素（H2O2）、一重項酸素（1O2））の生成量も同時に生成され、殺菌に寄与すると予想されます。ミストプラズマを用いると、適度に水分が供給されるので、保湿しながら殺菌をすることができます。肌や生鮮品、植物など、あらゆる表面で乾燥を防ぎながら、衛生環境を保つことができます。

■研究・技術のプロセス／研究事例

■組換えタンパク質を生産して機能解析します。
[ 実施例 ]
植物の活性酸素消去酵素アスコルビン酸パーオキシダーゼ(APX)の酸化損傷部位を質量分析法により同定して、その部位を改変することにより活性酸素耐性型APXを開発しました。この改変型APXは砂漠緑化の遺伝子ツールとしての利用が見込まれます。
■環境試料に含まれる微生物・動植物をDNA分析技術により同定します。
[ 実施例 ]
日本家屋の土壁の熟成中に増殖する微生物を同定しました。クロストリジウムは稲ワラのセルロースを分解、ジオバクターは粘土の酸化鉄 (III)を還元すると推定されます。このように土壁の熟成には、微生物が重要な働きを担っていることが分かりました。

■研究の概要

　スマート農業、あるいは精密農業と呼ばれるものが注目を集めています。農場において、気温・湿度・照度・日照時間・土壌温度・土壌含水量・pHなど環境諸量の測定データ、灌水・施肥・剪定・農薬散布などの農作業内容の記録、作物の糖度・酸度・その他栄養素の測定データを集め、それらの解析等によって熟練者の栽培ノウハウを暗黙知から形式知に変えて栽培管理を行い、収量・品質の向上及び環境負荷低減を総合的に達成しようとするものです。
　集積したデータを解析すること、その活用法、および農業従事者にわかりやすい形で提示することなどについては多くの方が取り組んでいます。圃場情報獲得のためには、比較的小さな区画毎に設置した多数のセンサーからの計測データを逐次集め、ビッグデータとして扱わなければならないほどの多量のデータを分析しなければなりません。計測機能と無線機能をもったセンサノードはネットワークに接続されますが、ワイヤレスネットワーク設計のためには、電波伝搬特性、特に電力損失を知ることが重要です。ビルが建ち並ぶ市街地においては古くより調査・解析され、LTE、4Gなど移動通信網の設計に使用されてきました。しかし農場における電波伝搬については十分な資料があるとはいえず、実際に無線センサノードを設置する際に、その配置や送信電力の設計ができない状況です。作物(植物)が電波伝搬を妨げる環境における無線通信システム構築のために、その環境に特化した電波伝搬特性の調査・解析が必要です。

■研究の概要

　自然界には数多くの食植生昆虫が存在します。それらは、私たちの生活圏に侵入すると、例えば農作物や園芸植物に直接の食害をもたらし、時に健康被害をもたらします。直接の害は無くても、不快さを与える原因になります。その要因を取り除くため、ヒトはこれまでに数多の化学農薬を開発し、それを使用することで、いわゆる「害虫」を駆除してきました。しかし、それらの化学農薬の多用が、結果として駆除対象である「害虫」に薬剤抵抗性の発達を促してしまいました。抵抗性害虫の駆除にはより薬効の強い成分開発が必要です。薬効が強まれば、ヒトへの健康被害も懸念され、自然環境に対する負荷も増大します。
　ライフサイクルが短く薬剤抵抗性が発達しやすいハダニ類は、このシナリオをたどる典型例で、化学農薬による防除が難しい重要農業害虫です。ハダニによる実害を効果的に抑えつつ、薬剤開発の無限ループから脱けだすには、発想を転換する必要があります。
　私たちが着目したのは、「食植生昆虫は数多存在しているにもかかわらず緑の植物が食い尽くされないのはなぜか」という点です。一つは、植物自身による物理的・化学的な自衛力、すなわち様々な摂食阻害効果によるものでしょう。それに加えて、食物連鎖を牛耳る捕食者の効果が挙げられます。アリ類は、多種の食植生昆虫に対し高い捕食圧を及ぼす絶対的な捕食者に挙げることができます。世界で1 万種、日本では350 種以上の種の多様性を示し、組織的に捕食を行う生物だからです。

■研究の概要

　アリ類は、集団で社会生活を営む昆虫で、自然生態系では様々な植食性昆虫や捕食性昆虫などに対する潜在的捕食者として機能しています。近年、人間の経済活動が急速に拡大するにつれ、汎世界的に分布を広げる侵略性外来アリ種の国内侵入や、様々なアリ害の拡大が確認されるようになりました。害虫化したアリへの対処策は、薬剤による駆除・防除が進められていますが、自然生態系でアリ類が担う役割を考えると、排除によって生じる負の影響を無視することはできません。そこで、私たちの研究室では、自然界でアリと関わりを持つ生物種が講じている「アリ対策」に注目しています。そのような生物種による化学的・物理的な対アリ戦術は、人とアリとの間に生じる問題を解決するヒントを与えてくれます。