hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
異なる移動体流間で情報の拡散・共有を行うための情報フローティングフェリーの開発

移動端末による直接無線通信だけで情報を拡散するエピデミック通信において,無駄な情報拡散を防ぐために情報を拡散させる領域を限定する手法である情報フローティングが提案されている.本研究では,複数の移動体流(自動車と無人航空機など)が存在する場合に,移動体流間で情報を運び情報フローティングを開始・継続させるための手法を開発する.ここでは,エピデミック通信において情報を効率的に運ぶことに特化して考案された特殊移動端末である情報フェリーを活用した手法を開発する.移動端末による直接無線通信だけで情報を拡散するエピデミック通信において,無駄な情報拡散を防ぐために情報を拡散させる領域を限定する手法である情報フローティングが提案されている.本研究では,複数の移動体流(自動車と無人航空機など)が存在する場合に,移動体流間で情報を運び情報フローティングを開始・継続させるための手法を開発する.ここでは,エピデミック通信において情報を効率的に運ぶことに特化して考案された特殊移動端末である情報フェリーを活用した手法を開発する.
ウシ肝類洞構成細胞株の協働による肝機能向上機序の解明

本研究では、申請者らが樹立したウシ肝実質細胞由来株(BH-4、BH-5)およびウシ非実質細胞の類洞内皮細胞株(B46)、筋線維芽細胞株(A26)の共培養系を用いて、薬物代謝や蛋白合成、糖および脂質代謝等の肝臓特有の機能を解析するとともに、肝実質細胞株と非実質細胞株の共培養による肝臓機能向上の機序を解明し、ウシの肝臓機能を評価可能な簡便な培養細胞によるvitroの肝実質細胞培養モデルの確立を目指す。
立体構造を基にした長鎖脂肪酸伸長酵素の触媒反応機構と基質特異性の決定要因の解明

本研究では、小胞体膜に存在する長鎖脂肪酸伸長酵素(ELOVLファミリータンパク質)の立体構造に基づいた触媒反応機構を明らかにすることを目的として研究を進めた。ELOVLファミリータンパク質は、糖尿病治療に関与する可能性が示唆される一方で、ホモログを含めて立体構造解析の成功例はなく、論理的な創薬の基盤となる構造情報が待ち望まれている。研究開始時点ではすでに、ヒトのELOVLと相同性を持つ複数の遺伝子をGFP融合タンパク質としてHEK細胞にて発現させ、GFP蛍光を指標としたFSECにてスクリーニングした結果、好熱性紅藻由来のホモログが構造解析に適していることを見出していた。そこで、本年度は、同遺伝子由来タンパク質の結晶化に適した大量発現精製系を構築するための条件検討を行った。コンストラクト・発現系・発現条件・精製法についての条件検討を行った結果、P. pastoris発現系にて発現させ、Niアフィニティークロマトグラフィーと陰イオン交換カラムにより精製することにより、1 L培養あたり約1 mgの精製標品を取得できる系の構築に成功した。ELOVLタンパク質はP. pastoris中で小胞体膜に局在しており、精製標品はゲル濾過分析にて単分散のピークを示した。そこで、所属機関に設置されている大規模結晶化装置を用いて、蒸気拡散法とLCP法にて約1000条件の結晶化の初期スクリーニングを行った。得られた結晶を用いてPFのBL17AにてX線回折実験を行ったが、回折点は得られなかった。
ナノ空間規制生体触媒の開発研究

既存化学プロセスをグリーン化学プロセスへ転換する方法の一つとして,バイオ触媒プロセスの活用があげられる.本研究は,酵素をナノ次元疎水環境場に取り込ませ,酵素の三次元構造を包括的に安定化して,有機媒体中での変性を抑制しながら,効率よく酵素反応を行わせることを目的とした.従来,有機溶媒に不溶な酵素触媒を,有機溶媒中での有機反応に利用するために,珪藻土のセライトに酵素を担持させ,有機媒体中で分散させる方法がとられている.固定化された酵素には,反応基質との分離が容易になる長所が生じる反面,セライトには高密度で酵素を担持できないために,固定化酵素は非常にかさばり,大規模の化学合成反応には利用しにくいこと,セライトが酵素を二次元的表面で固定することから,固定化力が比較的弱く,酵素がセライト表面から徐々に脱離するなどの欠点をもつ.そこで,酵素を三次元的に取り込める疎水環境場の設計・作製を行った.ナノメートルサイズの均一な三次元空間を提供する素材として,高規則性メソポーラスシリカを選択した.ナノポーラスシリカは,シリカ源としてテトラエトキシシラン(Si(OEt)_4),鋳型剤として両親媒性のトリブロックポリマー(HO(C_2H_4O)_<20>(C_3H_6O)_<70>(C_2H_4O)_<20>H)を用いて,ゾルーゲル反応により合成した.合成条件を調節することにより,細孔径の異なる(6-9nm)メソポーラスシリカを調製した.メソポーラスシリカの固有の一次元トンネル状細孔の表面に存在するシラノール基を,種々のシランカップリング剤((RO)_3Si(CH_2)_nX))と化学反応させることにより,細孔内部を疎水性にすると同時に,シランカップリング剤の末端部位がもつ特定の官能基(X)と酵素の官能基(アミノ基,水酸基,カルボキシル基など)との相互作用により,酵素を強固に固定化できる三次元疎水環境場を構築した.エステルの加水分解反応の触媒となる酵素リパーゼについて,今回作製した三次元疎水環境場をもつメソポーラスシリカの固定可能と,市販のセライトの固定化能とを比較した.その結果,三次元疎水環境場をもつシリカは,セライトの約20倍のリパーゼを固定化できる能力をもち,しかも担持リパーゼの嵩が非常に小さくなることを見出した.また,この担持リパーゼを長時間有機溶媒と接触させても,その酵素活性は低下しないこと,また,有機溶媒中へ散逸しないことも見出した.上で見出した加水分解酵素を固定した複合体の触媒作用を,エステル化反応を用いて調べた.特にメソポーラスシリカのもつナノメートルサイズの反応場を活かす反応として,長鎖カルボン酸のエステル化反応を選び,エステル化速度が向上することを確認した.既存化学プロセスをグリーン化学プロセスへ転換する方法の一つとして,バイオ触媒プロセスの活用があげられる.本研究は,酵素をナノ次元疎水環境場に取り込ませ,酵素の三次元構造を包括的に安定化して,有機媒体中での変性を抑制しながら,効率よく酵素反応を行わせることを目的とした.従来,有機溶媒に不溶な酵素触媒を,有機溶媒中での有機反応に利用するために,珪藻土のセライトに酵素を担持させ,有機媒体中で分散させる方法がとられている.固定化された酵素には,反応基質との分離が容易になる長所が生じる反面,セライトには高密度で酵素を担持できないために,固定化酵素は非常にかさばり,大規模の化学合成反応には利用しにくいこと,セライトが酵素を二次元的表面で固定することから,固定化力が比較的弱く,酵素がセライト表面から徐々に脱離するなどの欠点をもつ.そこで,酵素を三次元的に取り込める疎水環境場の設計・作製を行った.ナノメートルサイズの均一な三次元空間を提供する素材として,高規則性メソポーラスシリカを選択した.ナノポーラスシリカは,シリカ源としてテトラエトキシシラン(Si(OEt)_4),鋳型剤として両親媒性のトリブロックポリマー(HO(C_2H_4O)_<20>(C_3H_6O)_<70>(C_2H_4O)_<20>H)を用いて,ゾルーゲル反応により合成した.合成条件を調節することにより,細孔径の異なる(6-9nm)メソポーラスシリカを調製した.メソポーラスシリカの固有の一次元トンネル状細孔の表面に存在するシラノール基を,種々のシランカップリング剤((RO)_3Si(CH_2)_nX))と化学反応させることにより,細孔内部を疎水性にすると同時に,シランカップリング剤の末端部位がもつ特定の官能基(X)と酵素の官能基(アミノ基,水酸基,カルボキシル基など)との相互作用により,酵素を強固に固定化できる三次元疎水環境場を構築した.エステルの加水分解反応の触媒となる酵素リパーゼについて,今回作製した三次元疎水環境場をもつメソポーラスシリカの固定可能と,市販のセライトの固定化能とを比較した.その結果,三次元疎水環境場をもつシリカは,セライトの約20倍のリパーゼを固定化できる能力をもち,しかも担持リパーゼの嵩が非常に小さくなることを見出した.また,この担持リパーゼを長時間有機溶媒と接触させても,その酵素活性は低下しないこと,また,有機溶媒中へ散逸しないことも見出した.上で見出した加水分解酵素を固定した複合体の触媒作用を,エステル化反応を用いて調べた.

特にメソポーラスシリカのもつナノメートルサイズの反応場を活かす反応として,長鎖カルボン酸のエステル化反応を選び,エステル化速度が向上することを確認した.クリーンでグリーンな化学プロセスヘの転換の有力候補として,酵素などの生体触媒を利用するプロセスヘの転換が考えられる.現在までに,種々の生体触媒利用プロセスが開発されている.しかし,現状では高温条件下,有機媒体下,高pH・低pH条件下などの極限反応条件下では生体触媒が容易に失活するなどの未解決の大きな問題が残されている.一方,微細な孔を持つ多孔質物質は,その細孔構造に起因する分離,吸着,触媒などの機能を示すことから,様々な分野で利用されている.最近,規則的に配列し,15100Aにも及ぶ大孔径の均一な細孔をもち,しかもゼオライトとは孔内部の構造が異なるメソ多孔体と呼ばれる新しい多孔質シリケートの合成法が見出された.この新規物質の応用の模索が,様々な研究分野の観点から始まっている.本研究では,酵素分子に適した細孔径を有し,しかも化学修飾したメソ多孔体シリカを用意し,酵素に対する吸着特性を調べ,有機媒体中でのメソ多孔体に固定化した酵素の安定性をまず明らかにし,メソ多孔体固定化酵素によるグリーン反応プロセスを開発した.1)各種酵素に対して高い吸着能をもつメソ多孔体の探索.ゾルーゲル法に従って,トリブロックコポリマーを鋳型剤,テトラエトキシシランを主原料としメソ多孔体シリカを調製した.細孔壁面のシラノールをシランカップリング剤を加えて,種々の官能基を導入し,シリカ表面の官能基と酵素の持つ官能基の相互作用により酵素の固定化を図った.このとき酵素の取り込みに最適な空間サイズ,官能基の種類を見出すために,ゾルーゲル法で調製する際に鋳型剤の鎖長およびシランカップリング剤の種類を変え,異なる細孔径および官能基もつメソ多孔体シリカを調製した.2)メソ多孔体シリケート固定化加水分解酵素の調製とその触媒作用の研究.1)で見出した加水分解酵素を固定した複合体の触媒作用をエステル化反応を用いて調べた.特にメソ多孔体のもつナノメートルサイズの反応場を活かす反応として,長鎖カルボン酸のエステル化反応を選び,エステル化速度が向上することを確認した.既存化学プロセスをグリーン化学プロセスへ転換する方法の一つとして,バイオ触媒プロセスの活用があげられる.本研究は,酵素をナノ次元疎水環境場に取り込ませ,酵素の三次元構造を包括的に安定化して,有機媒体中での変性を抑制しながら,効率よく酵素反応を行わせることを目的とした.従来,有機溶媒に不溶な酵素触媒を,有機溶媒中での有機反応に利用するために,珪藻土のセライトに酵素を担持させ,有機媒体中で分散させる方法がとられている.固定化された酵素には,反応基質との分離が容易になる長所が生じる反面セライトには高密度で酵素を担持できないために,固定化酵素は非常にかさばり,大規模の化学合成反応には利用しにくいこと,セライトが酵素を二次元的表面で固定することから,固定化力が比較的弱く,酵素がセライト表面から徐々に脱離するなどの欠点をもつ.そこで,酵素を三次元的に取り込める疎水環境場の設計・作製を行った.ナノメートルサイズの均一な三次元空間を提供する素材として,高規則性メソポーラスシリカを選択した.ナノポーラスシリカは,シリカ源としてテトラエトキシシラン(Si(OEt)_4),鋳型剤として両親媒性のトリブロックポリマー(HO(C_2H_4O)_<20>(C_3H_6O)_<70>(C_2H_4O)_<20>H)を用いて,ゾルーゲル反応により合成した.合成条件を調節することにより,細孔径の異なる(6-9nm)メソポーラスシリカを調製した.
干渉雑音を利用した資源調査方法の開発

音響を用いた資源量調査において、計量魚群探知機と音響ドップラー流行流速計(Acoustic Doppler Current profiler,ADCP)の同時利用は、従来は相互の音波干渉により同時に難しかった。本研究では、それぞれの機能を損なわずに両者が同時使用でき、ADCPからの干渉エコーを魚群計測に積極的に利用できるようにする手法の開発を試みた。複数の音響機器を駆使し、擬似的に干渉エコーを発生させ、その音源を推定する手法を開発した。本方法をADCPに適応させることで、今までは雑音として排除してきた干渉エコーの活用が可能となる。また、音響資源調査の探索範囲に繋がることが示唆された。平成27年度は,水槽における音波伝搬モデル検証実験のための基礎システム構築と,調査船を用いた干渉雑音データの取得を行った.まず,水槽実験では,リアルタイムで観測が可能になる複数観測地点での音波可視化システムを構築した.これにより,干渉雑音を人工的に発信しながら,広帯域計量魚群探知機での受信と,ハイドロフォンによる受信を計測・可視化できるようにした.また,複数(2個)の広帯域計量魚群探知機を用いて,斜方向の音波の送受波を行い,音源位置確認実験を行った.本実験結果は,干渉波分離アルゴリズムの根底となるデータを取得した.次に海上実験では,たか丸(水産工学研究所所属,61トン),若鷹丸(東北区水産研究所所属,692トン)を用いて基礎実験を行った.船底装備の狭帯域の計量魚群探知機,潮流計を活用し,同時に広帯域計量魚群探知機を用いて干渉雑音を記録した.また,その際に一部曳網を行い,魚類からの広帯域反射波と干渉雑音を利用した魚類からの反射波と思われるものを計測した.今後,前述の水槽実験で提案した音源位置確認結果を用いて,魚類からの他の音響機器を用いた干渉エコーの定位を行う.たか丸に関しては,平成27年度末に,計量魚群探知機の交換が実施されたため,若干の調整が必要になる.また,シップタイムと装備機器交換の関係で年度をまたぎ,平成28年度4月の実施ではあったが,若鷹丸に新設(平成27年度末に実施)した潮流計の較正を試みた.計量魚群探知機の較正に用いられる標準球を用いた方法で,斜め方向へ送受波する潮流計の音波の較正(レベル)を実施した.斜方向で送波したシステムで,球のエコーを3方向で捉えることに成功し,定量化した上での観測範囲の拡大を確認した.平成27年度に宣言した音波伝搬モデルとの検証がうまくいっていない.水槽における実験方法構築は完了したが,簡易モデルによる計算結果(時間領域における伝搬モデル)が実験結果と一致しない.一つの原因は,モデル計算内で,音源に指向性をつけておらず,全方位への音波伝搬としたためである.これを考慮した上で,音波伝搬モデルの再構築が必要であると考えられ,現在再構築中である.また,船のシステム交換(たか丸:計量魚群探知機,若鷹丸:潮流計)に伴い,使用周波数の変更(受信部フィルターの変更等)若干の調整が必要になっている.ただし,海上実験など(海上実験における干渉エコーを利用した資源計測方法の構築のための基礎データの取得等)他の部分を加速させて実施しており,総合的な研究進捗には問題が無い.計量魚群探知機(以下,計量魚探)は漁業資源調査機器として世界的に使われている。また,多層音響ドップラー流向流速計(以下,ADCP)も調査船では一般的に搭載されるようになった。計量魚探はエコーレベルを定量的に扱うため,他の機器からの音波干渉が入ると推定値に極めて大きな誤差を与えるため,ADCPとの音波干渉が問題となり同時使用ができなかった。一方で,計量魚探は広帯域化し,情報量と分解能(距離)を向上させる方向で進化したが,他の機器からの音波干渉が大きいという弱点があった.本研究では,広帯域音響技術の弱点である,音波干渉の問題点を逆手にとり,雑音として除去されてきた干渉波を信号(情報)として積極的に活用・利用した。まず干渉雑音の元となるADCPの計量アルゴリズムを開発した.ADCPからの直接波をマイクで計測し,計量魚探に用いる較正方法とほぼ同様の手順で,干渉波を計測し,ADCPの音波を定量的に扱えるようにした.次に,干渉波がどこから来たか,つまり干渉波の方位推定方法の提案を試みた.音波伝搬のモデルを使用して,シミュレーションを行い,水槽で広帯域魚探を用いた推定結果と比較した.しかし,推定結果は,水面や壁面からの多重散乱が多く,シミュレーションと実測結果は一致しなかった.そこで,多重散乱の少ない海での実験を行った.トランスポンダを海中に垂下し,このダ信号を干渉信号と見立て,音源方位推定を広帯域魚探を用いて試みた.この結果と,広帯域計量魚探で計測して推定した干渉信号の音源方位を推定した結果を比較し,概ねではあるが良好な推定結果を得た.これにより干渉雑音がどの方位から来たのかが推定可能となった.信号対雑音比の適応制限はあるが,音波を斜方向に放出するADCPに本方法を適応させることで,今までは雑音として排除してきた干渉波の活用が可能となり,探索範囲の拡大に繋がる可能性がある.音響を用いた資源量調査において、計量魚群探知機と音響ドップラー流行流速計(Acoustic Doppler Current profiler,ADCP)の同時利用は、従来は相互の音波干渉により同時に難しかった。

本研究では、それぞれの機能を損なわずに両者が同時使用でき、ADCPからの干渉エコーを魚群計測に積極的に利用できるようにする手法の開発を試みた。複数の音響機器を駆使し、擬似的に干渉エコーを発生させ、その音源を推定する手法を開発した。本方法をADCPに適応させることで、今までは雑音として排除してきた干渉エコーの活用が可能となる。また、音響資源調査の探索範囲に繋がることが示唆された。まず,水槽における干渉波分離アルゴリズムの開発を加速させる.上述した水槽におけるモデルを改良し,斜方向における音源定位,干渉雑音による音源定位をより精度良く実施する.具体的には,音源に指向性をつけモデル計算を行う.実際のADCPの送受波器の指向性は,各メーカーがユーザーに概算値のみをユーザーに提供しており(今泉,メーカー私信),正確な指向性とビーム幅が不明でである.そこで,水槽実験にて係留式のADCPのビーム幅,指向性などのパラメータを参考値として計測を行う.計測した値をモデルに入れ込み,計算を行う予定である.上記改良したアルゴリズムを今まで取った海上実験のデータに適応させ,ブラインド信号処理を試みる.さらに,漁獲,と音響を用いた資源量推定結果による結果と,本方法を用いて推定した資源量の妥当性と検証する予定である.また,広帯域音響技術に関する議論を各所で行い,知見を深めた上で,学会発表,論文作成を行う.水産音響まず物品費は,前年度,本所の研究者者移動に伴った所内備品の移管があり,所内の物品の一部を活用したため,一部を繰り越した.本所物品を改良,較正,調整を実施して実験を行った.また,旅費に関しては,船(若鷹丸)のシップタイムの関係で,28年度に実験自体が繰り越しになった.たか丸での実験は,他事業の一部に実験項目を埋め込み実施を行った.つまり,漁獲などを伴わない干渉雑音データに関しては,ネットワークを通じた広帯域計量魚群探知機のシステムや,他事業のシップタイムを活用して取得した.人件費に関しては,水槽での実験が1人で出来る範囲での実施であったため,1ヶ月の雇用は実施しなかった.海上実験を行う上で必要なたか丸の広帯域計量魚群探知機の感度が落ちてきているのが,昨年度末に確認された.本所が所有している送受波器は,プロトタイプの評価機であるため,新たな送受波器を設置する可能性がある.工事費を含めると,約180万程度の使用が見込まれている.また,モデル計算を加速させるため,ソフトウェアのバージョンアップを行う可能性が有り,10万円程度を予定している.人件費は計上せずに,1人での実験を実施する予定である.また,本年度11月末より開催される広帯域音響技術に関する国際シンポジウム,国際トレーニングコースに参加する予定である.2件を併せ約50万円程度を予定している.
非局所2階完全非線形偏微分方程式に対する粘性解理論

本年度は,Hamilton-Jacobi(HJ)方程式,非局所非線形偏微分方程式について,数学の基礎研究(粘性解理論,弱KAM理論)を進める目的で以下の通り実施した.研究1.非定常HJ方程式の弱結合系の解の時間無限大での漸近挙動について考察した.この問題は,切り替えコスト問題を背景に持つシステム特有の難しさが生じ,単方程式の研究において使われた技術のアナロジーだけでは解決しないことが分かった.まだ明らかになっていない部分があるが,一部満足のいく結果を得る事ができた.研究2.非定常HJ方程式の非線形Neumann境界値問題の解の時間無限大での漸近挙動について考察した.この問題の動機も制御問題にある.非凸型HJ方程式の場合には,解の漸近的単調性を偏微分方程式的手法により得ることに成功した.凸型HJ方程式の場合には,弱KAM理論を導入する事で,収束先の表現公式まで与えることに成功した.研究3.研究1と同じ方程式系の均質化問題を考察し,解が均質化される事を解明した,同システムにおいて,異なった初期値を考えると,初期遷移層が現れる事を発見した.更に,解が均質化された時に現れる有効的ハミルトニアンの表現公式や形状に関して,吟味した.研究実施計画通り,昨年度に引き続き4月から8月前半にかけて,カリフォルニア大学バークレー校(アメリカ)に滞在し,研究を進めた.また,研究実施計画に記述した研究集会に予定通り参加し,研究発表を行った.研究集会の参加者と生産的な討論を行うことができ,且つ,最新の情報を得ることができた.次の3点を中心に研究を実施した.1.速度が曲面の非局所的性質に依存して決まる曲面の発展方程式.(Guy Barles教授(Tours大学),Olivier Ley教授(Rennes大学)との共同研究)2.結晶成長をモデルとした非強圧的Hamilton-Jacobi(HJ)方程式の解の時間無限大での漸近挙動.(儀我美一教授(東大),Qing Liu氏(東大)との共同研究)3.非定常HJ方程式の境界値問題の解の時間無限大での漸近挙動.(Guy Barles教授との共同研究)研究1では,非局所性を含んだ一般的な曲面の発展方程式の等高面方程式について考察し,その解の一意性に関する結果を得た,この結果は,同方程式に対する等高面の方法の正当性を保証する基礎的結果である.その応用例として,材料工学に現れる転位の時間発展を記述するモデル方程式,神経細胞学に現れるFitzHugh-Nagumo方程式のある極限方程式を含む.同方程式は,解の比較定理が成り立たないため,一意性を示すのが大変難しい,解の安定性に関する詳細な結果を利用する事で成功した.研究2では,結晶成長のモデルを動機とした方程式を解析し,非常に薄いファセット成長に起こる不安定性に対して,数学的な裏付けとなる説明を与える事に成功した.この際に現れる方程式は,非強圧的なハミルトニアンを持つHJ方程式である.同方程式に対する時間無限大での漸近挙動の研究は今までに大変少なく,純粋数学の観点からも大変意義がある.研究3では,非凸型HJ方程式について考察した.非凸型HJ方程式は応用上の観点からも大変重要な方程式にもかかわらず,凸型HJ方程式に対する研究に比べて,それほど多くの研究があるとは言えない.本研究は,境界条件が,どのように解の時間無限大での漸近挙動に影響を与えるかを解明した.本年度は,Hamilton-Jacobi(HJ)方程式,非局所非線形偏微分方程式について,数学の基礎研究(粘性解理論,弱KAM理論)を進める目的で以下の通り実施した.研究1.非定常HJ方程式の弱結合系の解の時間無限大での漸近挙動について考察した.この問題は,切り替えコスト問題を背景に持つシステム特有の難しさが生じ,単方程式の研究において使われた技術のアナロジーだけでは解決しないことが分かった.まだ明らかになっていない部分があるが,一部満足のいく結果を得る事ができた.研究2.非定常HJ方程式の非線形Neumann境界値問題の解の時間無限大での漸近挙動について考察した.この問題の動機も制御問題にある.非凸型HJ方程式の場合には,解の漸近的単調性を偏微分方程式的手法により得ることに成功した.凸型HJ方程式の場合には,弱KAM理論を導入する事で,収束先の表現公式まで与えることに成功した.研究3.研究1と同じ方程式系の均質化問題を考察し,解が均質化される事を解明した,同システムにおいて,異なった初期値を考えると,初期遷移層が現れる事を発見した.更に,解が均質化された時に現れる有効的ハミルトニアンの表現公式や形状に関して,吟味した.研究実施計画通り,昨年度に引き続き4月から8月前半にかけて,カリフォルニア大学バークレー校(アメリカ)に滞在し,研究を進めた.また,研究実施計画に記述した研究集会に予定通り参加し,研究発表を行った.研究集会の参加者と生産的な討論を行うことができ,且つ,最新の情報を得ることができた.
ランダムスピン系の臨界現象と準安定状態の研究

本プロジェクトでは、スピングラス等のランダムスピン系の臨界現象と準安定状態の性質を研究してきた。特に、準安定状態の影響が顕著に現れるのは動的性質である。本年は主にスピングラス系の動的性質を幾つかの異なった視点から研究した。(1)等方的3次元ハイゼンベルグスピングラスの動的臨界現象これまでは通常のスピングラス相転移は有限温度では起きず、鏡映対称性だけが自発的に破れるカイラルグラス相転移が起きると考えられてきた。実験的に観測されるスピングラスはこのカイラルグラスが異方性の効果で現れるとする描像と整合していた。しかし、最近、有限温度スピングラス転移の可能性が再び議論されてきている。我々は今回あらためてこの模型の臨界現象を動的な側面から調べ直してみた。これまで調べられていなかったカイラルグラスの動的相関関数も同時に調べることで、スピングラス臨界現象と詳しく比較した。我々の動的有限サイズスケーリング解析の結果から、スピングラス転移温度がもし起こったとしても、カイラルグラス転移温度よりも有意に低いことが明らかになった。これは、先の相転移描像において、大変重要な点ある。(2)スピングラス描像の液滴描像の拡張実験的にスピングラスが観測された当初より、磁場中冷却磁化と零磁場冷却磁化との大きな履歴はスピングラスの特徴的な非平衡現象としてとらえられてきた。一方で、その理由は、平衡状態の平均場理論の結果からの類推する議論しかなく、必ずしも明らかではなかった。また、スピングラス描像の1つであるドロップレット描像の枠内ではこの問題に答えることはできなかった。我々はモンテカルロ法によるエイジング数値実験を行い、非平衡帯磁率を詳しく調べ、ドロップレット理論の定量的な検証を行った。動的な相関長を基礎とする様々なスケーリング解析より、ドロップレット理論と整合する多くの結果を得た。一方で、線形磁化率に異常な応答が準平衡時間領域とエイジング領域のクロスオーバ領域に存在することがわかり、これが先の履歴と関係していることが明らかになった。この異常な応答は、元来のドロップレット理論では考慮されておらず、その拡張の必要性と物理的な原因を議論した。本研究では、準安定状態を帯磁率行列(相関行列)の固有モードとしてとらえようとした。この考え方はすでに提案されたものであり、固有値分布の特性や固有モードの性質は定性的に議論されている。数値的に調べる際には、まずモンテカルロ法によって相関行列を計算し、その後で対角化することになるが、「拡張アンサンブル法」を用いることで精度良く相関行列を計算できたとしても、その行列次元が系の大きさの2乗になるために大きな系で調べるには困難である。これまでにランダムスピン系について、数値的に調べられているが、固有モードの局在・非局在を議論できるほどに大きな系の計算には至っていない。本研究では、扱う行列次元の大きさと対角化に要する計算時間を大幅に改善する2つの方法を提案した。一つは、双対法と呼ばれる方法で、モンテカルロサンプリング軸に対して計算した相関行列と帯磁率行列との双対関係式を用いている。この方法により、従来の計算よりも一桁大きいサイズの計算が可能になった。具体的には、4次元スピングラス模型の計算により、低温相で第一固有値だけでなく、第二固有値もサイズの大きさに比例することを明らかにした。これは、以前の結果とは異なり、スピングラス平均場描像と矛盾しない結果である。また、固有関数が、温度とともに変化する結果を得ており、温度カオスと呼ばれる現象を示唆している(投稿準備中)。もう一つの方法として、計算しながら固有モード解析を行うことで、行列の扱いを仮想的に見えなくするオンライン法を考案した。また、準安定状態を多数もつ、より簡単な系として、数学パズルの一つであるNクイーン問題についてもモンテカルロ法で詳しく調べた。特に解の個数に着目し、その評価を行った。再重率法を併用することにより、従来の応用数学の研究者の厳密数え上げ法(N<24))と対照的に、大きなクイーン数(N=64)まで調べることができた。この結果は、解の個数はN^N程度あるとする予想を示唆する。

(2)スピングラス描像の液滴描像の拡張実験的にスピングラスが観測された当初より、磁場中冷却磁化と零磁場冷却磁化との大きな履歴はスピングラスの特徴的な非平衡現象としてとらえられてきた。一方で、その理由は、平衡状態の平均場理論の結果からの類推する議論しかなく、必ずしも明らかではなかった。また、スピングラス描像の1つであるドロップレット描像の枠内ではこの問題に答えることはできなかった。我々はモンテカルロ法によるエイジング数値実験を行い、非平衡帯磁率を詳しく調べ、ドロップレット理論の定量的な検証を行った。動的な相関長を基礎とする様々なスケーリング解析より、ドロップレット理論と整合する多くの結果を得た。一方で、線形磁化率に異常な応答が準平衡時間領域とエイジング領域のクロスオーバ領域に存在することがわかり、これが先の履歴と関係していることが明らかになった。この異常な応答は、元来のドロップレット理論では考慮されておらず、その拡張の必要性と物理的な原因を議論した。
テラヘルツ分光を用いた細胞評価

本研究課題は,テラヘルツ分光を用いてキセノンが圧入された際に生じる水分子の構造化を評価し,植物中における水の構造化が細胞の生理状態に与える影響に新たな知見を見出すことを目的としている.平成28年度は,細胞の分光測定に適した全反射減衰テラヘルツ時間領域分光(THz TD-ATR)測定系を自作し,それを用いてヒト由来のHeLa細胞中の細胞内水を詳細に評価できることを示した.しかし,植物細胞にキセノンを圧入し,細胞内水の構造化を評価するには至らなかった.テラヘルツ帯の複素誘電率はブロードな誘電応答の重ね合わせで表現されるため,水の動態・構造に関する詳細な情報を正確に得るためには広帯域にわたる分光測定が必要不可欠である.そこで本研究では超短フェムト秒パルスを用いたTHz TD-ATR測定系の自作を行い,0.27.0 THzまで測定領域を広帯域化することに成功した.このTHz TD-ATR測定系の妥当性検証のため270-340 Kの温度範囲で純水の複素誘電率測定を行ったところ,昇温に伴って水の複素誘電率は大きくなる傾向が認められ,さらに270 Kの過冷却水が相転移して氷Ihに変化すると複素誘電率が非常に大きく変化するという結果が得られた.これらの結果は先行研究の報告例ともよく一致しており,本測定系で得られる複素誘電率が妥当であることを確認することができた.基板に接着して分裂し,細胞単層を形成するHeLa細胞はTHz TD-ATR測定に適した細胞試料であるため,構築したTHz TD-ATR測定系を用いてHeLa細胞の複素誘電率測定を行い,その結果から細胞内の水和状態ならびに水素結合環境の定量評価を行った.その結果,HeLa細胞内の水の約25 %が水和水として存在しており,残りの75 %の細胞内水は通常の水に比べて極めて無秩序な水素結合構造を形成していることが示された.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では,テラヘルツ分光を用いてキセノンが圧入された際に生じる水分子の構造化を評価し,植物中における水の構造化が細胞の生理状態に与える影響に新たな知見を見出すことを目的としている.そこで本年度は,主に1テラヘルツ分光を用いて水-疎水基の相互作用を定量的に評価するためのプラットフォーム構築,および2テラヘルツ分光を用いた植物細胞測定の最適化に取り組んだ.解析プラットフォームの構築:キセノンのような疎水性分子が水中に導入されると,水分子はその表面で氷のような構造を形成することが知られている.この水の構造化は水素結合の安定化に由来すると推測されているが,従来の実験的手法では水の水素結合ネットワークを直接的に評価することが困難であったため,分子レベルで疎水基周辺の水分子がどのような動的振る舞いを示しているかは十分に理解されていない.そこで,疎水基を含むモデル試料としてアミノ酸水溶液とポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(P-NIPAAm)水溶液のテラヘルツ分光を実施し,分光情報を解析する手法を最適化することで疎水基周辺の水素結合ネットワーク定量的な評価を試みた.その結果,アミノ酸やP-NIPAAm中に含まれる疎水性メチル基(-CH3)周辺では2個の水分子が動的に拘束されており,それらは通常の水に比べてより氷に近い配置を有することが明らかになった.テラヘルツ分光を用いた植物細胞測定:全反射減衰フーリエ変換分光法を用いてタマネギ細胞単層の分光測定を行った.その結果,植物細胞のテラヘルツスペクトルはセルロースなどの生体分子の由来する吸収ピークを示さず,水と同様のスペクトルの形状であることが明らかになった.これは植物細胞が多様な構成要素から成り立っているにもかかわらず,テラヘルツ帯のスペクトルにはそれらが寄与せず,水の状態のみを選択的に反映していることを示唆している.キセノンが水中に導かれるとキセノン分子の周辺には“構造化した"水分子が現れることが示唆されており,植物細胞中にキセノンガスを圧入すると細胞内の水が構造化することで植物の鮮度の長期間保持が可能になることが報告されている.ここで,テラヘルツ(THz)帯の誘電応答はピコ秒オーダーの動態のみを反映するため,THz分光では水分子間で形成される水素結合を介した水分子の動的振る舞いを定量化できることが示されている.そこで本研究では,THz帯の誘電応答から植物細胞中における水の構造化状態を定量的に見積もるための測定系構築及び解析技術確立を行い,植物細胞中の水⇔生体分子の相互作用の関係性を評価し,植物細胞中における整理状態に関わる水の役割について考察を行う.テラヘルツ(THz)帯の誘電応答は水素結合性自由水の遅い緩和,非水素結合性水分子の速い緩和および水の分子間伸縮振動,水の分子間秤動の4成分から成り立っている.

このうち5 THzに位置する分子間伸縮振動は水の水素結合ネッットワーク構造を直接的に反映すると考えられているため,5 THz周辺の水の誘電応答はキセノンの圧入に伴う水分子の構造化を直接的に評価する有効な指標になりうると期待できる.しかし一般的なテラヘルツ時間領域(THz-TDS)分光測定では3 THzより高周波側の分光情報を得ることが困難であるため,当該年度はキセノン圧入時の水の構造化評価に特化した広帯域なTHz-TDS測定系の構築に着手した.パルス幅が10 fsの超短パルスパルスレーザー光を[110]GaP結晶に照射して広帯域なTHzパルス発生を行うTHz-TDS測定系を構築したところ,パワースペクトル上では7 THzにおいても4桁程度の高い信号対雑音比が得られており,0.27 THzに及ぶ広帯域なTHz分光を実現することができた.THz帯の誘電応答は水分子の動態や構造を直接反映する指標であるものの,水の複素誘電率はブロードな複素感受率成分から構成されているため,水分子の情報を正確に解析するためには広帯域な複素誘電率測定を行うことが必要不可欠である.実際に,一般的なTHz-TDS測定系では5 THzに位置する水の分子間伸縮振動を観測できないため水分子が形成する水素結合ネットワークの四面体型構造を評価することはできないうえ,測定帯域が狭く解析精度が不十分なため水素結合性自由水の遅い緩和や非水素結合性水分子の速い緩和の複素感受率成分を正確に抽出するのが困難である.そこで平成27年度には7 THzまで測定可能範囲を高周波化させたTHz-TDS測定系を自作したことで,水の分子間伸縮振動を解析することで水分子の水素結合構造を直接評価できるようになったうえ,水分子の動態及び構造の情報を解析する精度も向上させることができた.このような独自のTHz分光システムを用いて今後キセノンを圧入した水の測定を行うことで,キセノンが水の水素結合ネットワークに及ぼす影響をより多面的に評価することが可能になると期待できる.本研究課題は,テラヘルツ分光を用いてキセノンが圧入された際に生じる水分子の構造化を評価し,植物中における水の構造化が細胞の生理状態に与える影響に新たな知見を見出すことを目的としている.平成28年度は,細胞の分光測定に適した全反射減衰テラヘルツ時間領域分光(THz TD-ATR)測定系を自作し,それを用いてヒト由来のHeLa細胞中の細胞内水を詳細に評価できることを示した.しかし,植物細胞にキセノンを圧入し,細胞内水の構造化を評価するには至らなかった.テラヘルツ帯の複素誘電率はブロードな誘電応答の重ね合わせで表現されるため,水の動態・構造に関する詳細な情報を正確に得るためには広帯域にわたる分光測定が必要不可欠である.そこで本研究では超短フェムト秒パルスを用いたTHz TD-ATR測定系の自作を行い,0.27.0 THzまで測定領域を広帯域化することに成功した.このTHz TD-ATR測定系の妥当性検証のため270-340 Kの温度範囲で純水の複素誘電率測定を行ったところ,昇温に伴って水の複素誘電率は大きくなる傾向が認められ,さらに270 Kの過冷却水が相転移して氷Ihに変化すると複素誘電率が非常に大きく変化するという結果が得られた.これらの結果は先行研究の報告例ともよく一致しており,本測定系で得られる複素誘電率が妥当であることを確認することができた.基板に接着して分裂し,細胞単層を形成するHeLa細胞はTHz TD-ATR測定に適した細胞試料であるため,構築したTHz TD-ATR測定系を用いてHeLa細胞の複素誘電率測定を行い,その結果から細胞内の水和状態ならびに水素結合環境の定量評価を行った.その結果,HeLa細胞内の水の約25 %が水和水として存在しており,残りの75 %の細胞内水は通常の水に比べて極めて無秩序な水素結合構造を形成していることが示された.
サイトカインは直接的に細菌に作用するのか?

サイトカインの新しい機能について明らかにすることを目的とした研究であり、サイトカインの細菌への直接的作用として、サイトカインの抗菌作用、細菌への結合能、細菌感染性への影響について検討した。ポジティブチャージの強いMIP3αおよびIL-8について検討した結果、両サイトカインとも細菌結合能、弱い抗菌活性は認められたが、サイトカイン処理した細菌の細胞付着能については著名な変化は認められなかった。本研究結果から、ポジティブチャージのサイトカインは細菌に結合することで、免疫応答に影響を及ぼす可能性が示唆された。サイトカインの新しい機能について明らかにすることを目的とした研究であり、サイトカインの細菌への直接的作用の検討として、サイトカインの抗菌作用、細菌への結合能、細菌感染性への影響について明らかにすることを目的とする。本年度においてはまず、ケモカインの一つであるMIP-3αが抗菌性ペプチドであるヒトβ-ディフェンシン2と同一の分子であることから、β-ディフェンシンおよび抗菌性ペプチドの一つであるLL37について細胞への結合能、細菌処理時における細菌の上皮細胞への付着・侵入能について検討を行った。その結果、黄色ブドウ球菌および歯周病菌であるAggregatibacter actinomycetemcomitans (Aa)について検討したところ、抗菌性ペプチドの細菌表層への結合が確認されたが、併せて上皮細胞への結合も確認された。また、抗菌性ペプチド処理をした菌の上皮細胞への付着・侵入能は菌種・菌株および抗菌性ペプチドの濃度によって大きく変化し、一定の傾向が得られなかった。しかし、抗菌性ペプチドを処理することで細菌の感染性に変化を及ぼすことが明らかとなった。次に、サイトカイン・ケモカインの中でプラスチャージが強いものを検討し、CXCL-10およびCXCL-16をピックアップした。このケモカインは以前に黄色ブドウ球菌および大腸菌に対して抗菌活性を有することを確認している。現在、両ケモカインの菌体への結合能、感染性について検討を行っている。また、神経ペプチドの一つであるOrexinBが抗菌性ペプチドとの併用により相乗的に抗菌力を有することを明らかにした。本年度においては種々のサイトカインの中から、炎症性サイトカインの一つであり細菌感染症などの炎症性部位にその発現が認められており、また、サイトカインの中で陽性チャージの強いInterleukin-8(IL-8)に着目し、研究を進めることとした。黄色ブドウ球菌株を用いIL-8と反応させることで菌体への結合能についてウェスタンブロッティング法を用いて解析を行った。結果、IL-8は黄色ブドウ球菌菌体に濃度依存的に結合することが認められた。また、同様の実験をう蝕原因菌であるStreptococcus mutansについても行い、同様の結果を得た。さらに、S.mutans株において表層のチャージがより強く陰性になるdlt欠損株を用いて検討したところ、IL-8の結合は親株に比べて著名に増加した。以上の結果から、IL-8は菌体表層に結合することが明らかとなった。次にIL-8処理をした細菌のヒト歯肉上皮細胞への結合能について検討を行った。その結果、IL-8処理菌と未処理菌で有意な差は認められなかった。また、抗菌活性についても検討した結果、ディフェンシン等のヒトの産生する抗菌性ペプチドに比較すると著名な抗菌力は認められなかった。本研究から、生体に感染した細菌は炎症部位で産生される免疫システムの活性化に関与するサイトカインを吸着させることで、免疫システムの活性化の抑制に働く可能性が示唆された。したがって、本研究の目的である新しい機能について提唱できたと考える。
生徒が科学的概念の理解に到る認識メカニズムの研究(多変量解析法による解析)

生徒の科学的概念の理解に到る認識メカニズムを明確にするために、学習過程における理解困難な分野、概念を抽出し、その要因を多変量解析により分析した。調査対象者は、小中学校教師約420名,小中高生徒、1800名である。その結果、教師側及び学習者側が一致して、もっとも学習困難な分野として挙げたのは、中学校の力学教材であった。そこで、力学教材の学習困難な要因を明確にするために、生徒の学習状況をより分析的に捉えていると思われる中学校教師側から見た学習者の力学教材におけるつまづきやすさの原因を因子分析法により分析した。その結果、以下の要因が抽出された。第1因子:エネルギー、仕事といった抽象度の高い新概念、第2因子:論理的思考方法、モデル化等の力学教材固有の特徴、第3因子:速度、加速度といった動的感念の概念、等々の因子が抽出された。これらの主要因子をもとに、力学教材の理解困難な要因項目を洗い出し、数量化理論第【II】類により、その中でももっとも障害となっている問題点を明確化することを試みた。これらは力学教材を学んでまもない中学校3年生を対象にして調査した。その結果、力学教材に特有な数学的取り扱いといった操作上の問題とは異なり、力学教材の基本概念、及び論理構成そのものが学習の障害となっていることがわかった。まとめると、直接的に測定した物理量を、間接的な物理量に変換して、抽象的な量のまま議論を重ね、視覚的に認識し難い結論を引き出すといった思考方法が力学教材を理解困難にしている最大の要因であることが判明した。こうした論理の展開方法は我々の一般的な生活体験とは著しくかけ離れたものと思われ、学習者の考え方そのものを根底から変革することを要求するものと考えられる。こうした全く未体験の思考方法を我々の生活体験にまで高め、体得させる方策が今後の理科指導方法における一つの重要な課題となるであろう。
侵入の遺伝的パラドックスは存在するか？年縞堆積物と絶対単為生殖ミジンコによる検証

本研究は、生物の侵入成功機構の解明に向けた知見を取得するため、湖沼堆積物中に残るミジンコ(Daphnia pulex)の休眠卵とその孵化個体を用い、調査湖沼におけるミジンコ個体群の侵入から現在までの遺伝的構造と形質の時系列変動を解明することを目的としている。本研究は主に(1)堆積物中の休眠卵の取得とこれに基づく侵入動態の推定、(2)休眠卵を材料とした集団遺伝解析、(3)定着に関係し得た形質の測定実験からなる。本年度は(1)、(2)に取り組んだ。(1)において、調査湖沼の深見池(長野県)におけるミジンコ個体群侵入動態の推定を完了した。湖沼形成期の1662年から2017年までの堆積物コアサンプル各層で休眠卵を包む卵鞘を計数した結果、ミジンコ個体群は19301950年頃に出現したと示唆された。その後、低密度で存在したか絶滅したとみられ、定着は2000年初頭と推定された。しかし、2015年以降の層では卵鞘が検出されず、近年での減少・絶滅の可能性が示唆された。休眠卵の入った卵鞘を取得できた2000年2014年の層において、(2)休眠卵を材料とした集団遺伝解析を行った。MIG-seq法により、ゲノムワイドに数百数千のSNPを取得し解析を行った。この結果、先行研究で示されている日本生息ミジンコの核遺伝子系統レベルで、深見池生息ミジンコ個体群の遺伝的構造の時系列変動を明らかにした。深見池ではミジンコ核遺伝子系統4つの内2系統(JPN1、JPN2)の生息が報告されている。本研究ではSNP情報から2系統の識別に成功し、結果、深見池においてJPN1は2012年頃に出現し、それまではJPN2のみが存在したと示唆された。JPN2内では年代ごとの遺伝的差異は見られなかった。更に、同一系統に属する休眠卵間でのSNP数を解析した結果、各系統の遺伝的多様性は低いまま維持されてきた可能性が示唆された。本年度は、(1)堆積物中の休眠卵の取得とこれに基づく侵入動態の推定、(2)休眠卵を材料とした集団遺伝解析を終了させる計画を立てていた。(1)については完了し、深見池に生息するミジンコの個体群動態を湖沼形成期及びミジンコ出現・定着初期から近年まで推定することができた。(2)について、低質・少量のDNAサンプルからゲノムワイドにSNPを取得できるMIG-seq法を用い、ミジンコ個体群定着から近年にかけての遺伝的構造の変化を明らかにした。この結果、核遺伝子系統レベルでの侵入動態を明らかにできたに加え、深見池で生息が報告されていた核遺伝子型2系統(JPN1, JPN2)は、深見池においてそれぞれ遺伝的多様性が低いまま維持されてきた可能性が示唆された。この推定を裏付けるための追加解析、および、定着以前に見られた少数個体の解析を要するものの、生物の侵入過程における遺伝的構造の時系列変動という従来取得が困難であったデータの取得を進行でき、また、今後解決するべき課題を明瞭にできたといえる。これらに加え、(3)定着に関係し得た形質の測定実験に向けた孵化個体の確保も同時に進行した。以上のことから、本年度はおおむね順調な進展が得られたと判断した。本年度の研究において、定着から近年にかけてのミジンコ個体群の遺伝的構造変化を明らかにした。この結果、深見池で生息が報告されていた核遺伝子型2系統(JPN1, JPN2)は、深見池においてそれぞれ低い遺伝的多様性で維持されてきた可能性が示唆された。今後は、この推定をより強固に裏付けるため、核遺伝子系統レベルからさらに解像度を上げ、系統内多型レベルでの集団遺伝解析を試みる。また、定着に至る2000年以前の層については、取得した卵鞘がいずれも空であり、休眠卵を用いた遺伝解析を実施できていない。このため、次年度はまず解析する堆積物コアサンプルを増やし2000年以前の層からの休眠卵取得を目指す。これらを通し、深見池におけるミジンコ個体群の遺伝的構造の時系列変化を、侵入初期から定着、現在までの全体を通して明らかにする。この結果から、ミジンコの侵入イベント発生回数や各遺伝子型のソースの推定も試みる。このように、生物侵入における遺伝的構造の変動を、遺伝的にも時間的にも詳細な解像度で明らかにできれば、生物侵入学における未解明事項の一つである「遺伝的多様性の減少の有無、およびその後の回復の有無とその機構」について有益な知見をもたらすと期待できる。併せて、実験に使用する培養系統の確立を進める。これが終了次第、定着に関係し得た形質の測定を行う。当初は、まず、関連要因の一つとして寄生関係に着目し、ミジンコの寄生耐性の変動を推定する予定としていた。しかし、深見池に現存する枝角類において寄生を受けているものがほとんど観察されず、まずは寄生生物の在不在を確認する必要がある。そこで計画を変更し、当初は3年目に行う予定としていた、ミジンコの体捕食者防御形質の測定を先行して実施する。また、他に定着に関与しえた形質についても検討を進め、形質測定の実施を検討していく予定である。

本研究は、生物の侵入成功機構の解明に向けた知見を取得するため、湖沼堆積物中に残るミジンコ(Daphnia pulex)の休眠卵とその孵化個体を用い、調査湖沼におけるミジンコ個体群の侵入から現在までの遺伝的構造と形質の時系列変動を解明することを目的としている。本研究は主に(1)堆積物中の休眠卵の取得とこれに基づく侵入動態の推定、(2)休眠卵を材料とした集団遺伝解析、(3)定着に関係し得た形質の測定実験からなる。本年度は(1)、(2)に取り組んだ。(1)において、調査湖沼の深見池(長野県)におけるミジンコ個体群侵入動態の推定を完了した。湖沼形成期の1662年から2017年までの堆積物コアサンプル各層で休眠卵を包む卵鞘を計数した結果、ミジンコ個体群は19301950年頃に出現したと示唆された。その後、低密度で存在したか絶滅したとみられ、定着は2000年初頭と推定された。しかし、2015年以降の層では卵鞘が検出されず、近年での減少・絶滅の可能性が示唆された。休眠卵の入った卵鞘を取得できた2000年2014年の層において、(2)休眠卵を材料とした集団遺伝解析を行った。MIG-seq法により、ゲノムワイドに数百数千のSNPを取得し解析を行った。この結果、先行研究で示されている日本生息ミジンコの核遺伝子系統レベルで、深見池生息ミジンコ個体群の遺伝的構造の時系列変動を明らかにした。深見池ではミジンコ核遺伝子系統4つの内2系統(JPN1、JPN2)の生息が報告されている。本研究ではSNP情報から2系統の識別に成功し、結果、深見池においてJPN1は2012年頃に出現し、それまではJPN2のみが存在したと示唆された。JPN2内では年代ごとの遺伝的差異は見られなかった。更に、同一系統に属する休眠卵間でのSNP数を解析した結果、各系統の遺伝的多様性は低いまま維持されてきた可能性が示唆された。本年度は、(1)堆積物中の休眠卵の取得とこれに基づく侵入動態の推定、(2)休眠卵を材料とした集団遺伝解析を終了させる計画を立てていた。(1)については完了し、深見池に生息するミジンコの個体群動態を湖沼形成期及びミジンコ出現・定着初期から近年まで推定することができた。(2)について、低質・少量のDNAサンプルからゲノムワイドにSNPを取得できるMIG-seq法を用い、ミジンコ個体群定着から近年にかけての遺伝的構造の変化を明らかにした。この結果、核遺伝子系統レベルでの侵入動態を明らかにできたに加え、深見池で生息が報告されていた核遺伝子型2系統(JPN1, JPN2)は、深見池においてそれぞれ遺伝的多様性が低いまま維持されてきた可能性が示唆された。この推定を裏付けるための追加解析、および、定着以前に見られた少数個体の解析を要するものの、生物の侵入過程における遺伝的構造の時系列変動という従来取得が困難であったデータの取得を進行でき、また、今後解決するべき課題を明瞭にできたといえる。これらに加え、(3)定着に関係し得た形質の測定実験に向けた孵化個体の確保も同時に進行した。以上のことから、本年度はおおむね順調な進展が得られたと判断した。本年度の研究において、定着から近年にかけてのミジンコ個体群の遺伝的構造変化を明らかにした。この結果、深見池で生息が報告されていた核遺伝子型2系統(JPN1, JPN2)は、深見池においてそれぞれ低い遺伝的多様性で維持されてきた可能性が示唆された。今後は、この推定をより強固に裏付けるため、核遺伝子系統レベルからさらに解像度を上げ、系統内多型レベルでの集団遺伝解析を試みる。また、定着に至る2000年以前の層については、取得した卵鞘がいずれも空であり、休眠卵を用いた遺伝解析を実施できていない。