山崎 秀雄 (ヤマサキ ヒデオ)

Yamasaki Hideo

写真a

職名

教授

科研費研究者番号

40222369

研究分野・キーワード

活性酸素, 活性窒素, 活性硫黄, 環境生物学, ストレス生理学, 光合成

ホームページ

http://www.biology.sci.u-ryukyu.ac.jp

プロフィール

琉球列島は生物多様性のホットスポットとして国際的にも有名です。様々な分類群で、今も新種や未記載種の発見が続いています。この生物多様性を研究する「自然史分野」に比べ、沖縄の生物を使って普遍性を探究する「生命科学分野」の研究は未熟です。1992年に沖縄に赴任して以降、フィールド(陸上、土壌、浅海、深海)で見られるマクロ事象と、実験室で観察されるミクロ現象の橋渡しをする「境界領域」の研究を続けてきました。植物ポリフェノールの抗酸化機能研究は、植物生理学、食品化学、薬学などの複合領域にまたがるもので、始まりは派手な彩りを持つ熱帯植物を材料としたものでした。サンゴや藻類を用いて生物の高温障害機構を探究し、一酸化窒素NOおよび活性窒素の生成メカニズムを明らかにしてきました。今後も、沖縄の生き物を使って、モデル生物では見えない「新しい生命現象」を発信していきたいと考えています。

現在の所属組織 【 表示 / 非表示

  • 専任   琉球大学   理学部   海洋自然科学科   教授  

出身大学 【 表示 / 非表示

  • 1980年04月
    -
    1985年03月

    九州大学   理学部   生物学科   卒業

出身大学院 【 表示 / 非表示

  • 1985年04月
    -
    1987年03月

    九州大学  理学研究科  生物学  修士課程  修了

  • 1987年04月
    -
    1991年11月

    九州大学  理学研究科  生物学  博士課程  修了

留学歴 【 表示 / 非表示

  • 1997年04月
    -
    1998年03月

    オーストラリア国立大学、生物科学研究所  

取得学位 【 表示 / 非表示

  • 九州大学 -  博士(理学)  植物分子・生理科学

職歴 【 表示 / 非表示

  • 1990年04月
    -
    1992年03月

      日本学術振興会 特別研究員  

  • 1992年04月
    -
    1996年06月

      琉球大学 理学部 生物学科 生理生化学講座 助手  

  • 1996年07月
    -
    2000年06月

      琉球大学 理学部 海洋自然科学科 熱帯生命機能学講座、 助教授  

  • 1997年04月
    -
    1998年03月

      オーストラリア国立大学 生物科学研究所 客員研究員  

  • 2000年07月
    -
    2005年07月

      琉球大学 遺伝子実験センター 教授  

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専門分野(科研費分類) 【 表示 / 非表示

  • 環境農学

  • 植物生理・分子

  • 環境技術・環境材料

  • 環境技術・環境材料

  • 作物生産科学

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主たる研究テーマ 【 表示 / 非表示

  • 活性酸素・活性窒素・活性硫黄の生化学および生物学

  • 植物の抗酸化機能

  • 生物による環境修復

  • 造礁性サンゴのストレス耐性機構

論文 【 表示 / 非表示

  • D-Cysteine-Induced Rapid Root Abscission in the Water Fern Azolla Pinnata: Implications for the Linkage between D-Amino Acid and Reactive Sulfur Species (RSS) in Plant Environmental Responses.

    Yamasaki H, Ogura MP, Kingjoe KA, Cohen MF

    Antioxidants ( Antioxidants )  8 ( 9 )   2019年09月

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    Reactive Oxygen Species (ROS) and Reactive Nitrogen Species (RNS) have been proposed as universal signaling molecules in plant stress responses. There are a growing number of studies suggesting that hydrogen sulfide (H#D2#DRS) or Reactive Sulfur Species (RSS) are also involved in plant abiotic as well as biotic stress responses. However, it is still a matter of debate as to how plants utilize those RSS in their signaling cascades. Here, we demonstrate that d-cysteine is a novel candidate for bridging our gap in understanding. In the genus of the tiny water-floating fern #IAzolla#IR, a rapid root abscission occurs in response to a wide variety of environmental stimuli as well as chemical inducers. We tested five H#D2#DRS chemical donors, Na#D2#DRS, GYY4137, 5a, 8l, and 8o, and found that 5a showed a significant abscission activity. Root abscission also occurred with the polysulfides Na#D2#DRS#D2#DR, Na#D2#DRS#D3#DR, and Na#D2#DRS#D4#DR. Rapid root abscission comparable to other known chemical inducers was observed in the presence of d-cysteine, whereasLl-cysteine showed no effect. We suggest that D-cysteine is a physiologically relevant substrate to induce root abscission in the water fern #IAzolla#IR.

  • Dynamics of nitrite content in fresh spinach leaves: evidence for nitrite formation caused by microbial nitrate reductase activity

    Naoko S Watanabe, Hideo Yamasaki

    Journal of Nutrition & Food Sciences   7   1 - 7   2017年02月

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    Nitrite (NO#D2#DR#U-#UR) contained in dietary foods has long been recognized for its toxicity as the causative agent of methemoglobinemia and also as a source of mutagenic nitrosamines. Because of these potential toxicities, nitrite as well as nitrate contained in foods and drinks are strictly limited by regulations in many countries. Recent studies have offered us to update our recognition of nitrite; nitrite is an important precursor for nitric oxide (NO) that is required for fundamental physiological activities including vasorelaxation. Although it is well established that green vegetables contain high amounts of nitrate, there has been controversy regarding the source of nitrite accumulation in fresh green vegetables. In this study, we investigated the dynamics of nitrite and nitrate contents in spinach leaf extracts to verify the mechanisms of nitrite formation. The time course of nitrite production in leaf extracts showed a reciprocal relationship with nitrate degradation, suggesting a conversion from nitrate to nitrite. The reaction strongly depended on temperature and it was suppressed at a low temperature. Sodium tungstate, a nitrate reductase enzyme inhibitor, was effective to suppress the conversion. Pre-sterilization by autoclaving or filter sterilization completely prevented the formation of nitrite as well as degradation of nitrate. We suggest that previous reports of nitrite accumulation can be attributed to microbial nitrate reductase activities that occur during the degradation spinach leaves.

  • Biological consilience of hydrogen sulfide and nitric oxide in plants: Gases of primordial earth linking plant, microbial and animal physiologies.

    Yamasaki H, Cohen MF

    Nitric oxide: biology and chemistry   55-56   91 - 100   2016年05月

     概要を見る

    Hydrogen sulfide (H#D2#DRS) is produced in the mammalian body through the enzymatic activities of cystathionine β-synthase (CBS), cystathionine γ-lyase (CSE) and 3-mercaptopyruvate sulfurtransferase (3MST). A growing number of studies have revealed that biogenic H#D2#DRS produced in tissues is involved in a variety of physiological responses in mammals including vasorelaxation and neurotransmission. It is now evident that mammals utilize H#D2#DRS to regulate multiple signaling systems, echoing the research history of the gaseous signaling molecules nitric oxide (NO) and carbon monoxide (CO) that had previously only been recognized for their cytotoxicity. In the human diet, meats (mammals, birds and fishes) and vegetables (plants) containing cysteine and other sulfur compounds are the major dietary sources for endogenous production of H#D2#DRS. Plants are primary producers in ecosystems on the earth and they synthesize organic sulfur compounds through the activity of sulfur assimilation. Although plant H#D2#DRS-producing activities have been known for a long time, our knowledge of H#D2#DRS biology in plant systems has not been updated to the extent of mammalian studies. Here we review recent progress on H#D2#DRS studies, highlighting plants and bacteria. Scoping the future integration of H#D2#DRS, NO and O#D2#DR biology, we discuss a possible linkage between physiology, ecology and evolutional biology of gas metabolisms that may reflect the historical changes of the Earth's atmospheric composition.

  • An Overview of Methods in Plant Nitric Oxide (NO) Research: Why Do We Always Need to Use Multiple Methods?

    Yamasaki H, Watanabe NS, Sakihama Y, Cohen MF

    Methods in molecular biology   1424   1 - 14   2016年

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    The free radical nitric oxide (NO) is a universal signaling molecule among living organisms. To investigate versatile functions of NO in plants it is essential to analyze biologically produced NO with an appropriate method. Owing to the uniqueness of NO, plant researchers may encounter difficulties in applying methods that have been developed for mammalian study. Based on our experience, we present here a practical guide to NO measurement fitted to plant biology.

  • Bimodal effect of hydrogen peroxide and oxidative events in nitrite-induced rapid root abscission by the water fern Azolla pinnata.

    Cohen MF, Gurung S, Birarda G, Holman HY, Yamasaki H

    Frontiers in plant science   6 ( 518 ) 1 - 8   2015年07月

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    In the genus #IAzolla#IR rapid abscission of roots from floating fronds occurs within minutes in response to a variety of stresses, including exposure to nitrite. We found that hydrogen peroxide, though itself not an inducer of root abscission, modulates nitrite-induced root abscission by #IAzolla pinnata#IR in a dose-dependent manner, with 2 mM H#D2#DRO#D2#DR significantly diminishing the responsiveness to 2 mM NaNO#D2#DR, and 10 mM H#D2#DRO#D2#DR slightly enhancing it. Hypoxia, which has been found in other plants to result in autogenic production of H#D2#DRO#D2#DR, dramatically stimulated root abscission of #IA. pinnata#IR in response to nitrite, especially for plants previously cultivated in medium containing 5 mM KNO#D3#DR compared to plants cultivated under N#D2#DR-fixing conditions without combined nitrogen. Plants, including #IAzolla#IR, produce the small signaling molecule nitric oxide (NO) from nitrite using nitrate reductase. We found #IAzolla#IR plants to display dose-dependent root abscission in response to the NO donor spermine NONOate. Treatment of plants with the thiol-modifying agents #IS#IR-methyl methanethiosulfonate or glutathione inhibited the nitrite-induced root abscission response. Synchrotron radiation-based Fourier transform infrared spectromicroscopy revealed higher levels of carbonylation in the abscission zone of dropped roots, indicative of reaction products of polysaccharides with potent free radical oxidants. We hypothesize that metabolic products of nitrite and NO react with H#D2#DRO#D2#DR in the apoplast leading to free-radical-mediated cleavage of structural polysaccharides and consequent rapid root abscission.

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著書 【 表示 / 非表示

  • Plant organ abscission: from models to crops

    Michael F Cohen, Sushma Gurung, Giovanni Birarda, Hoi-Ying N Holman, Hideo Yamasaki ( 担当: 共著 , 担当範囲: Bimodal effect of hydrogen peroxide and oxidative events in nitrite-induced rapid root abscission by the water fern Azolla pinnata )

    Frontiers in Plant Science  2017年 ( ページ数: 271 ,  担当ページ: p.237-244 )

  • Oxidative stress in applied basic research and clinical practice: studies on pediatric disorders

    Yamasaki H, Watanabe NS, Fukuto J, Cohen MF ( 担当: 共著 , 担当範囲: Nitrite-dependent nitric oxide production pathway: diversity of NO production systems, )

    Springer  2014年 ( ページ数: 494 ,  担当ページ: p.35-54 )

  • やわらかい南の学と思想4・普遍への牽引力

    大城貞俊, 大城肇, 親川兼勇, 山崎秀雄, 川本康博, 喜納育江 ( 担当: 共編著 )

    沖縄タイムス  2012年03月 ( ページ数: 351 )

  • Annual Plant Reviews Volume 42, Nitrogen Metabolism plants in the Post-Genomic Era

    Yamasaki H, Itoh RD, Bouchard JN, Dghim AA, Hossain KK, Gurung, S, Cohen MF ( 担当: 共著 , 担当範囲: Nitric oxide synthase-like activities in plants )

    Wiley-Blackwell Publishing  2011年 ( ページ数: 384 ,  担当ページ: p.103-125 )

  • Nitric oxide in plant physiology

    Cohen MF, Lamattina, L, Yamasaki H ( 担当: 共著 , 担当範囲: Nitric oxide signaling by plant-associated bacteria. )

    Wiley-Blackwell  2010年 ( ページ数: 210 ,  担当ページ: p.161-172 )

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MISC(その他業績・査読無し論文等) 【 表示 / 非表示

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研究発表等の成果普及活動 【 表示 / 非表示

  • 植物一酸化窒素NO研究の現在・過去・未来

    山崎秀雄

    2019年度日本農芸化学会大会  (東京)  2019年03月  -  2019年03月   

  • Yin-Yang of bioactive gaseous molecules: Bridging the gap between Western science and traditional Eastern philosophies

    Hideo Yamasaki

    Special Lecture  (Chinese Culture University, Taiwan)  2018年05月  -  2018年05月   

  • ONS biology for bridging the gaps

    Hideo Yamasaki

    9th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric Oxide  (Sendai International Center, Sendai, Japan)  2016年05月  -  2016年05月   

  • Nitric oxide research in living organisms

    Hideo Yamasaki

    Special Lecture  (Chinese Culture University, Taiwan)  2014年11月  -  2014年11月   

  • Nitrite as a crossroad of multidisciplines: its past, present and future

    Hideo Yamasaki

    The International Symposium on Food, Nutrition and Vascular Function 2013  ( Tokushima, Japan)  2013年12月  -  2013年12月   

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科研費獲得情報 【 表示 / 非表示

  • D-アミノ酸によるアカウキクサの分離拡散機構

    基盤研究(C)

    課題番号: 19K06339

    研究期間: 2019年04月  -  2022年03月 

    代表者: 山崎秀雄 

    直接経費: 3,300,000(円)  間接経費: 990,000(円)  金額合計: 4,290,000(円)

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    アカウキクサ(#IAzolla#IR)は、水田や池に浮遊している水生シダ植物である。繁殖力の強い外来種は、外来生物法上の特定外来生物に指定されており、大量発生の防止および駆除が国内外での検討課題となっている。アカウキクサは、環境の変化を検知すると、根を自切して分離拡散する特異な生理応答を示す。この特徴的な環境応答がアカウキクサの広域分散を可能にしている。しかし、アカウキクサに見られる根脱離応答機構は不明のままである。本研究では、D-アミノ酸誘導性の根脱離メカニズムを明らかにし、アカウキクサ大量発生抑制技術の開発、および有害アカウキクサ駆除対策の立案に資する生物学的学術基盤の確立を行う。

  • 環境変動に伴って増加する造礁サンゴの病変予防技術の基盤研究

    基盤研究(B)

    課題番号: 15H02843

    研究期間: 2015年04月  -  2018年03月 

    代表者: 山崎秀雄  研究分担者: 山城 秀之 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 教授 (80341676) 須田 彰一郎 琉球大学, 理学部, 教授 (00359986) 日高 道雄 琉球大学, 理学部, 教授 (00128498)

    直接経費: 13,000,000(円)  間接経費: 3,900,000(円)  金額合計: 16,900,000(円)

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    近年、世界各地でサンゴ病変が拡大しており、サンゴ礁生態系衰退の要因として危惧されている。本研究では、ブラックバンド病(BBD)を対象に、サンゴ病変予防技術確立に必要な生物学的基礎知見を得ることを目的とした。調査の結果、沖永良部島、宮古島、台湾緑島の広域でBBD発症サンゴが確認され、被覆状コモンサンゴの高率罹患が沖縄近海で認められた。沖縄で見られるBBDに関与するシアノバクテリアとして、#IRoseofilum reptotaenium#IRを同定し、他にも数多くの未記載種の存在が確認された。BBDの治癒を促す各種処理を検討した結果、連続暗黒処理が現時点で最も有効な手段である事が明らかになった。

  • サンゴ礁における海水富栄養化の慢性毒性評価法の確立

    基盤研究(B)

    課題番号: 23310025

    研究期間: 2011年04月  -  2014年03月 

    代表者: 山崎秀雄  研究分担者: 須田 彰一郎 琉球大学, 理学部, 教授 (00359986)

    直接経費: 9,700,000(円)  間接経費: 2,910,000(円)  金額合計: 12,610,000(円)

     概要を見る

    本研究課題では、海水の富栄養化によってサンゴが受ける「慢性ストレス」の評価技術の確立を目的として、生化学的な新規定量法の開発を試みた。「活性酸素」と良く似た性質を持つ「活性窒素」の生成と消去のバランス崩壊が、ヒトの慢性ストレス障害に関与していることが指摘されている。そこで、富栄養化に伴う活性窒素障害(窒素毒性)の生化学的痕跡として生体成分のニトロ化に着目し、普及を念頭においた簡便技術の開発を検討した。ニトロ化合物を酸化分解処理し、遊離してくる硝酸イオンをイオンクロマトフラフィーによって検出することで、ニトロ化レベルが定量化できることが明らかとなった。

  • サンゴ礁生態系基礎生物のストレス耐性・分布・生態系フィードバックに関する総合研究

    特別研究員奨励費

    課題番号: 07J01622

    研究期間: 2007年04月  -  2010年03月 

    代表者: 中村崇 

    直接経費: 3,300,000(円)  金額合計: 3,300,000(円)

  • 沖縄のサンゴ礁保全を目的としたサンゴ-骨格内微生物共生システムの実態解明

    特別研究員奨励費

    課題番号: 07J08050

    研究期間: 2007年04月  -  2010年03月 

    代表者: 山崎 征太郎 琉球大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1) 

    直接経費: 2,700,000(円)  金額合計: 2,700,000(円)

     概要を見る

    白化耐性サンゴ種#IGoniastrea aspera#IR骨格内から分離培養法を用いて、極限環境耐性シアノバクテリアの単離に成功した。また、富栄養な環境に比べ、貧栄養な環境に生息する#IG.aspera#IR骨格内の微生物層はシアノバクテリアマットに酷似していることが分かり、宿主サンゴと共生関係にあることが示唆された。#IAcropora digitifera#IRを用いた実験では、高栄養塩に暴露した状態で、塊状サンゴと同様に骨格内微生物を有する、無節サンゴ藻がサンゴに近接して存在することで有益な影響を与えることがわかった。またRT-PCRを用いた測定から、無節サンゴ藻の骨格内で硝化酵素と脱窒酵素のmRNAの発現が観察された。これはサンゴにとって骨格内微生物群集が必要不可欠であることを示すとともに、サンゴ藻のバイオリメディエーターとしての役割を示唆する結果となった。沖縄県備瀬崎で2年間にわたり骨格内微生物が感染した#IAcroporid#IRサンゴをコドラート法を用いてモニタリングをおこなった結果、2年前には非感染#IAcroporid#IRサンゴは290群体で、感染群体は27群体であった。それが、2年後には非感染群体は112群体まで減少したのに対し、感染群体は21群体と減少率が少なかった。両者の生存率を比較すると非感染群体が39%であるのに対し、感染群体では78%と高い値を示した。これらの結果から、研究計画の3年目の目標であるフィールドへの還元につながる結果を得られたと言え、造礁サンゴ骨格内の微生物群集は造礁サンゴの生存率を上昇させる、褐虫藻に次いで第二の共生体であると言うことができるだろう。

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その他研究費獲得情報 【 表示 / 非表示

  • University of Northern British Columbia (UNBC)との国際教育研究連携の可能性調査

    研究費種類: 学内助成(後援会・財団含む)  参画方法: 研究代表者

    研究種別: 研究助成  事業名: 琉球大学超域研究

    研究期間: 2009年04月  -  2010年03月 

    代表者: 山崎秀雄  資金配分機関: 琉球大学

    直接経費: 1,000,000(円)  金額合計: 1,000,000(円)

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    カナダのUniversity of Northern British Columbia (UNBC)と琉球大学との国際連携の可能性を調査

  • 地化浸透海水を用いたサンゴ白化抑制技術の開発

    研究費種類: 公的研究費(省庁・独法・大学等)  参画方法: 研究分担者

    研究種別: 受託研究  事業名: 地下浸透海水を利用した低コストサンゴ生産による環境保全技術の開発、及び生態系リサイクル養殖システムによる高商品価値の水産物養殖技術の開発

    研究期間: 2005年04月  -  2006年03月 

    代表者: 諸喜田茂充  資金配分機関: 沖縄県

    直接経費: 3,000,000(円)  金額合計: 3,000,000(円)

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    地下浸透海水を利用してサンゴ養殖方法を確立するとともに,養殖の高収益性を目指してアワビ等高い商品価値を有する水産物の同時養殖システムを開発した。また,生産されたサンゴを用いて継続使用が可能な無性生殖方法を開発し,効率的なサンゴ造園技術を検討した。サンゴの養殖では適正光条件の解明と遮光技術の検討,高栄養塩水質の影響などの知見により,歩留まりの向上が見込まれた。同時養殖システムではアワビや海ブドウを検討し,ハイブリッドアワビや夏季の海ブドウの生産を可能にした。今後の課題として,天然海域で親サンゴが減少しているため,有性生殖による種苗生産の必要性を指摘した。

  • 地球温暖化の影響と対策

    研究費種類: 学内助成(後援会・財団含む)  参画方法: 研究代表者

    研究種別: 研究助成  事業名: 琉球大学学内重点化研究経費

    研究期間: 2003年04月  -  2005年03月 

    代表者: 山崎秀雄  資金配分機関: 琉球大学

    直接経費: 2,000,000(円)  金額合計: 2,000,000(円)

  • 薬草および抗酸化成分の活性窒素消去作用

    研究費種類: 公的研究費(省庁・独法・大学等)  参画方法: 研究分担者

    研究種別: 受託研究  事業名: 沖縄産薬草を活用した独創的な生活習慣病予防食品の開発

    研究期間: 2002年04月  -  2003年03月 

    代表者: 安仁屋洋子  資金配分機関: 沖縄県

    直接経費: 1,160,000(円)  金額合計: 1,160,000(円)

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    植物フェノールを用いて、ニトロ化物の生成反応を検討した。その結果、ペルオキシナイトライト(活性窒素の一種)による化学的な付加反応を、酵素を用いて再現することに世界で初めて成功した。

  • 熱帯・亜熱帯生物の機能探索とその活用

    研究費種類: 公的研究費(省庁・独法・大学等)  参画方法: 研究分担者

    研究種別: 研究助成  事業名: 平成12年度内閣府委託調査研究 亜熱帯特性研究プロジェクト

    研究期間: 2000年04月  -  2001年03月 

    代表者: 亜熱帯総合研究所  資金配分機関: 内閣府

    直接経費: 200,000(円)  金額合計: 200,000(円)

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    沖縄は「東洋のガラパゴス」と例えられるように他種多様な動植物が陸域及び海域に生息している。沖縄の固有性、耐用性をもつ生物相は、亜熱帯島嶼域の特異な環境に適応した結果と考えられ、動植物には未同定の新種生物も多く、未知の機能遺伝子が多く含まれている可能性がある。特異な機能遺伝子を有する動植物の機能解明は、地域産業創出の基盤づくりのためにも大きく寄与することが期待される。本研究は沖縄在来生物を含めた熱帯・亜熱帯生物の未知機能を探索し、それらの機能の活用を図るため、生物の細胞内共生および寄生関係における分子統御機構、ストレス耐性機構、並びに生物多様性創出機構を解明することを目的としている。

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担当授業科目(学内) 【 表示 / 非表示

  • 2019年度  熱帯生物科学概論  講義

  • 2019年度  生物学Ⅱ  講義

  • 2019年度  Oxygen Biology  講義

  • 2019年度  Stress Physiology  講義

  • 2019年度  酸素大気適応機構論  講義

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学外の社会活動(高大・地域連携等) 【 表示 / 非表示

  • 日本NO学会 理事

    日本NO学会 

    2016年06月
    -
    継続中

  • 沖縄科学技術大学院大学(OIST) 評議員 (BOC)

    沖縄科学技術大学院大学(OIST) 

    2014年11月
    -
    継続中

  • 沖縄県公害審査会 会長代理

    沖縄県 

    2014年08月
    -
    継続中

  • 沖縄県自然環境再生指針検討委員会 委員長

    沖縄県 

    2014年07月
    -
    2015年03月

  • 日本植物学会 代議員

    日本植物学会 

    2013年01月
    -
    継続中

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