どうやら \globaldefs が1になっていたようです．とりあえず，\ltj@@set@stackfont 内では 和文フォントを取得するのに local な代入が必要なので，次の修正を施せばよいような気がします：
Fork--- ../git-repo/luatexja/src/luatexja-core.sty 2011-08-30 19:13:36.568647400 +0900
+++ luatexja-core.sty 2011-08-30 20:01:30.591017244 +0900
@@ -245,8 +245,8 @@
\define@key[ltj]{japaram}{jascriptscriptfont}{%
\expandafter\ltj@@set@stackfont#1:{mjss}}
\def\ltj@@set@stackfont#1,#2:#3{%
- {\ltj@tempcntb=\ltj@curjfnt\ltj@curjfnt=-1 #2%
- \global\ltj@tempcnta=\ltj@curjfnt\global\ltj@curjfnt=\ltj@tempcntb}%
+ \ltj@tempcntb=\globaldefs{\globaldefs0 \ltj@curjfnt=-1 #2%
+ \global\ltj@tempcnta=\ltj@curjfnt}\globaldefs\ltj@tempcntb%
\ifnum\ltj@tempcnta=-1
\@PackageError{luatexja-core}%
{\string#2 is not a control sequence that represents \MessageBreak
すると，\ltjsetparameter, \jfont も \globaldefs に対応するように改良しないといけませんね．
まとめたら commit します．kitagawa_math ブランチ上の commit 48f4f117 で修正できたと思います．
# 本来は master で修正すべきものですが……いつか全てのブランチをマージしましょうか．
以下の source (scope.tex) において，「お」のサイズが \tiny となります． （LuaTeX SVN r4345 on Gentoo ~amd64 で確認しました）
%#!lualatex \documentclass{article} \usepackage{luatextra,luatexja} \makeatletter %% modified from luatex-core.sty \def\ltj@@set@stackfont#1,#2:#3{% \tracingassigns1\immediate\write15{>>>}% {\ltj@curjfnt=-1\relax#2\global\ltj@tempcnta=\ltj@curjfnt}% \immediate\write15{<<<}\tracingassigns0% \ifnum\ltj@tempcnta=-1 \@PackageError{luatexja-core}% {\string#2 is not a control sequence that represents \MessageBreak a Japanese font}{}% \else \directlua{luatexja.stack.set_stack_font(ltj.isglobal, \asluastring{#3}, \ltj@safe@num@or\ltj@defnum{#1}, \the\ltj@tempcnta)}% \fi} \begin{document} \tracingonline1\makeatletter% \tracingassigns1 {\ltj@curjfnt=100}\tracingassigns0% bう\LaTeX おb． \end{document}log の表示を見るに，\ltj@@set@stackfont 内で \ltj@curjfnt = \attribute9 が なぜか global に変更されているようです．