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インド型コーポレート・ガバナンスと家族企業

また、インド以外のコーポレート・ガバナンス研究の成果との比較を行い、インド企業のコーポレート・ガバナンスの特質を明らかにする。上述した研究を、所属する学会や学内の紀要に論文を投稿し、学会にて口頭発表するなど、積極的にその成果を報告している。しかし、インド・ネパールの企業にアンケート調査を行ったが、、回収率は非常に悪くてなっている現状にある。留意点とは、今も、南アジア(インド・ネパール)の企業の経営者が情報公開に非常に積極的ではないことである。コーポレートガバナンス,家族経営まず、平成27年度には、過去2年に渡り収集してきた、インドの生のデータやそれに関連する文献や資料を再整理する。具体的には、現地調査を踏まえ再整理したインド企業のコーポレート・ガバナンスと平成25年度に整理した日本、韓国、アメリカなど諸外国のコーポレート・ガバナンスの比較研究を行う。これにより、インド型コーポレート・ガバナンスの特徴と、インドの企業経営の問題点を明らかにする。そして、これまでの研究成果を日本の国内学会や海外の学会で発表する。そこから得られたさまざまなコメントや指導・助言を踏まえ、新たなインド型コーポレート・ガバナンスを導き出す。さらに、27年の後半から、これまで行ってきたインド企業のコーポレート・ガバナンス研究を基に、著書の執筆に取り掛かる。27年度末に、3年間の研究成果を著書としてまとめた『インド型コーポレート・ガバナンスと家族企業(仮題)』を出版する。インド企業の資料や先行研究を分析しているのが現状である。2014年4月からインド国内において総選挙が実施されていたために、治安悪化のリスクを考慮し、2014年の2・3月に現地調査へ赴く予定を実行に移すことができなかった。具体的には、総選挙の時期は治安の問題により訪問予定企業との日程調整が困難を極め、中止を余儀なくされた。さらに、新たな政権が誕生して間もないため、新政権の政策方針等がある程度明らかになり分析を行うには多少の時間のが必要である。以上の理由により、当初の計画通りの日程で研究を実施することが出来なかった。前年度の聞き取り調査ができなかった。今年、インド現地において企業の聞き取り調査を実施する。具体的には、インドにおける企業経営と法的制度の一体化について研究を行う。まず、新たな政権の政策発表を正確に把握し、コーポレート・ガバナンス論やコーポレート・ガバナンス原則論との親密性を考察する。そして、インドの経営学と法学との強い関連性を考察さることが今後のインド経営学において重要な課題であることを示す。また、インドの企業経営の法的制度と実態を明らかにし、今後の企業法制度の改正や上場規則などに活用させていくべきことを明確に論ずる。今年度は聞き取り調査をするためにインドへ行く予定があります。
光合成能喪失藻類をモデルとした従属栄養性への進化を駆動する因子の提唱

従属栄養性珪藻類のみが有する遺伝子を同定するため、比較ゲノム解析を行った。従属栄養性珪藻類Nitzschia sp. NIES-3581株のゲノム中に存在する遺伝子と、これまでに報告されている光合成種5種のゲノム中に存在する遺伝子のオーソログ比較をOrthofinderを用いて行った。その結果、44,457のOrthogroupが同定され、その内、上述6種の珪藻類に保存されて存在するOrthogroupは3,782であった。従属栄養性珪藻類にのみ存在するOrthogroupは4,757であり、これらのOrthogroupには遺伝子水平伝播により獲得された遺伝子が含まれ、従属栄養性の獲得に貢献したと予想される。そこで遺伝子水平伝播により従属栄養性珪藻に特異的に存在する遺伝子をより詳細に特定するために、様々な海洋性真核微生物のトランスクリプトームデータ(MMETSP)に対して相動性検索を行い、珪藻類の配列とホモロジーが高い配列を除いたところ、153配列のみが従属栄養性珪藻類のみに存在し、様々な光合成種からは検出されなかった。すなわち遺伝子水平伝播により獲得された候補遺伝子であると推定された。環境中の従属栄養性珪藻類の分布を培養ベースで調査したところ、特定の種が太陽光の当たりにくいマングローブ林内からのみ得られていることが分かった。これはその他の種がマングローブ林の外側の太陽光が当たるサイトからも得られていることと明確に異なる性質である。そこで従属栄養性種4種について光量と増殖能について調べたところ、マングローブ林内からのみ培養ベースで発見される種については2050μmol photons/m2/sの光量が存在すると増殖が抑制され、100 μmol photons/m2/sの光量では増殖が観察されないことが分かった。また、環境サンプルから従属栄養性藻類培養株を確立した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。非光合成性珪藻類1株について、葉緑体ゲノムおよびミトコンドリアゲノムの全長を決定した。ミトコンドリアゲノムにはほとんど光合成種との間に特筆すべき違いは見いだせなかったが、葉緑体ゲノムはゲノムサイズや遺伝子数に著しい縮退が見られた。その縮退の主要要因は光合成関連遺伝子の喪失であることが分かった。その一方で、葉緑体ゲノム上にはATP合成酵素遺伝子、鉄硫黄クラスター合成遺伝子、タンパク質分解酵素遺伝子、リボソームタンパク質遺伝子、タンパク質輸送装置遺伝子などがコードされていた。これらの機能が、非光合成性珪藻類の生存・増殖にとって未だに必須であるために、葉緑体ゲノムが消失していないのだと考えられた。また、トランスクリプトーム解析を行い、非光合成性珪藻類葉緑体にはATPが輸送されるためのトランスポーターがあることが分かった。現在、さらにトランスクリプトームの解析を進めている。入手した環境サンプルから、新たな株の確立を行うと同時に、これらのサンプルからDNAを抽出し、存在する生物種の同定・定量を種々の分子生物学的手法により進めている。また、環境サンプル中に存在する従属栄養性珪藻類の分子生物学的手法による定量を現在進めている。計画されていたオルガネラゲノム解読ならびにトランスクリプトーム解析は順調に進んでいる。また、新たに株を作成するなど、実験材料の蓄積も進んでいる。環境データの蓄積も今後順調に進むことが予想されることから、上記の区分を選択した。本年度は、従属栄養性珪藻類における細胞内代謝を明らかとするため、エネルギー産生に着目してその経路を明らかとした。得られたトランスクリプトームデータからタンパク質配列を推定し、発現タンパク質データセットを作成した。それを用いた配列ホモロジー検索によりKOIDを得、代謝マップを作成した。モデル珪藻類のKOID種や代謝マップと比較したところ、明確な違いは見られなかった。そこで光合成能の喪失に着目し、葉緑体内代謝経路を探索した。その結果、ルビスコによる炭酸固定能およびイソプレノイド合成系を失っているものの、それ以外の葉緑体ペントースリン酸経路や葉緑体解糖系、葉緑体アミノ酸合成経路などは保持されていた。また、葉緑体局在基質トランスポーターが同定された。このことは、細胞質の解糖系およびペントースリン酸経路などで産生された糖リン酸を葉緑体内に輸送し、上述した代謝経路を機能させているという可能性を強く示唆している。従属栄養性珪藻類の一種を用いて栄養要求性の実験を行ったところ、グルコースの資化性は有していないことが分かった。しかしアミノ酸は資化可能であった。また、上述したトランスクリプトーム解析からトランスポータータンパク質データを抽出した。その結果、他の光合成性珪藻類がもたない炭素源トランスポーターが同定された。分子系統解析を行ったところ、単細胞寄生性真核生物2種と単系統となり、その統計的支持は最大であった。この3配列以外に、真核生物からは本遺伝子は同定できなかった。この3種のクレードはバクテリアのものと単系統となったため、バクテリアから真核生物への遺伝子水平伝播が起き、その後、真核生物間で同様に遺伝子水平伝播が起きたと考えられる。現在、本トランスポーターが細胞膜に局在し、配列から推定される基質で増殖可能かどうか実験を進めている。計画書通りもしくは計画書で予定していたよりも少し早い段階でデータが得られている。昨年度までに同定した炭素源トランスポーター

遺伝子のうち、従属栄養性珪藻類はもつが光合成性珪藻類はもたない2つの遺伝子をGFP遺伝子と融合させ、モデル光合成性珪藻類細胞内で発現させた。その結果、GFP蛍光はクロロフィル蛍光と重なる部位に観察されたため、今回の実験に用いた炭素源トランスポーターは葉緑体膜に局在している可能性が示唆された。そのため、外部からの炭素源取り込みに寄与していることは示すことができなかった。従属栄養性珪藻類が利用できる炭素源の探索を昨年度に引き続き行った。コントロールとして用いた光合成性珪藻類の一種はグルコースを利用できないことを確認した。従属栄養性珪藻類の一種もグルコースは利用できないので、この性質は光合成性であった祖先から受け継いだ形質であると考えられる。また、従属栄養性珪藻類は金属イオンのキレート剤として用いられる物質が炭素源およびエネルギー源として利用可能であることが示唆された。この可能性については、引き続き追加確認実験を行う。あらたに行ったマングローブ林での従属栄養性珪藻類の分布調査に関連して、マングローブ林の光量および光質の解析を行った。その結果、サンプリングを行っているサイト付近のマングローブ林内では、林外部の100分一程度の光量しかなく、また700 nm以上の赤外光がほとんどを占めていた。マングローブ内の従属栄養性珪藻類の分布・増殖と光の関係について、今後研究をしていく必要があることを示唆している。炭素源の取り込みに重要な、従属栄養性珪藻類特異的トランスポーターは同定できていないものの、来年度に別の候補遺伝子の詳細な解析を進める予定である。その一方で利用可能な炭素源の同定や生態に関するデータの蓄積は進んでいることから順調に研究が進展していると考えている。従属栄養性珪藻類のみが有する遺伝子を同定するため、比較ゲノム解析を行った。従属栄養性珪藻類Nitzschia sp. NIES-3581株のゲノム中に存在する遺伝子と、これまでに報告されている光合成種5種のゲノム中に存在する遺伝子のオーソログ比較をOrthofinderを用いて行った。その結果、44,457のOrthogroupが同定され、その内、上述6種の珪藻類に保存されて存在するOrthogroupは3,782であった。従属栄養性珪藻類にのみ存在するOrthogroupは4,757であり、これらのOrthogroupには遺伝子水平伝播により獲得された遺伝子が含まれ、従属栄養性の獲得に貢献したと予想される。そこで遺伝子水平伝播により従属栄養性珪藻に特異的に存在する遺伝子をより詳細に特定するために、様々な海洋性真核微生物のトランスクリプトームデータ(MMETSP)に対して相動性検索を行い、珪藻類の配列とホモロジーが高い配列を除いたところ、153配列のみが従属栄養性珪藻類のみに存在し、様々な光合成種からは検出されなかった。すなわち遺伝子水平伝播により獲得された候補遺伝子であると推定された。環境中の従属栄養性珪藻類の分布を培養ベースで調査したところ、特定の種が太陽光の当たりにくいマングローブ林内からのみ得られていることが分かった。これはその他の種がマングローブ林の外側の太陽光が当たるサイトからも得られていることと明確に異なる性質である。
離島社会における「環境共生」とサステナビリティ

「豊島事件」(有害産業廃棄物不法投棄事件)からの地域再生の現状・課題について調査研究を行った。研究焦点となったのは、環境対策と定住対策の関連である。公害調停成立後、廃棄物処理事業や都市住民との環境学習事業で一定の成果がみられる一方で、高齢化や新自由主義的な政策展開を背景に島の生活維持条件は医療、交通等の面で危機的な状態に陥っていることを明らかにし、公害からの地域再生は環境対策的な観点だけでなく総合的な地域政策の観点が必要であることを主張した。本研究は、近年注目を集めつつある「環境再生を通じた地域再生」という地域づくり理念を離島という地域的文脈において検証し、その実態と課題を明らかにすることを目的としている。調査対象地は豊島と直島であるが、まずは瀬戸内の離島が置かれている一般的な社会経済的現状を幅広く把握するため、女木島、男木島、広島、与島で地域の現状に関する簡単な現地調査を行った。このうち与島については、瀬戸大橋架橋に伴って人口流出と通行料金問題が深刻化していることに関心をもち、自治会の協力を得てそれに関する質問紙調査を行った。また、日本離島センターに赴き、離島統計年報を中心に瀬戸内の離島に関する社会経済的な統計データの収集に努めた。これらは豊島や直島の事業・政策展開を分析する際の背景としての意義をもつものである。豊島と直島については各々34回現地に赴き、環境関連事業(廃棄物処理事業、リサイクル事業、環境学習事業等)の現状や課題、交通、医療、教育、産業といった生活の基本要件の充足度についてヒアリング調査を行った。また、豊島事件やその後の地域・環境再生に向けた取り組みに関する新聞記事の収集作業を行った。これらは21年度に実施予定の質問紙調査の調査票を作成する際の予備知識となるものである。また、近年の地方分権改革が離島に及ぼしている影響をテーマとした論文を、2007年に豊島で実施した質問紙調査のデータを元に作成した。・2009年6月に直島、7月に豊島で離島の生活環境や地域課題に関する意識調査を実施した。選挙人名簿と電話帳から無作為抽出した成人男女285名(豊島)、305名(直島)に対して郵送法で調査票を配布し、豊島163票、直島250票の回収を得た(単純集計結果冊子にまとめ、現地にお返しした)。また、意識調査と平行して豊島と直島の環境事業や生活状況に関する聞き取り調査を継続的に行った。これらの調査から得られた成果のうち、豊島事件後の地域再生をめぐる環境対策と過疎対策の関係についてとりまとめ、「離島における環境再生-香川県豊島を中心に-」という題目で地域社会学会大会で報告した。また、この報告に依拠して論文執筆した(2010年5月刊行予定)。・香川県の離島、および瀬戸内地域(香川、徳島、愛媛、岡山、広島)と阪神地域(兵庫、大阪)の社会経済統計データの収集と整理し、それを地図化する作業に着手した。この作業は離島社会の現状、および離島とマクロな社会経済情勢の関連性を可視的に表現することを目的とするものであり、上述の事例研究にマクロ社会学的な含意を付与するという点で重要性をもつものである。現在は人口や産業立地に関わるセンサスデータをエクセル整理する作業を行っているが、今後はそれ以外の統計データにも目配りし、来年度半ばを目途に瀬戸内・阪神地方の基礎的な社会地図を完成させる予定である高齢化や近年の新自由主義的な政策動向を背景に、離島の定住条件はこれまでになく悪化している一方で、環境や観光への関心の高まりから、都市住民と離島との交流事業が活発化している。本研究は離島の生活維持条件の実態把握を行うとともに、「環境共生」をキーワードに都市との関係を視野に入れて離島振興の糸口を探ることにある。この点に関し、豊島事件(有害廃棄物不法投棄事件)からの地域再生過程に関する調査を行い、以下の知見を得た。1.離島の生活維持条件については、特に交通条件面での制約が大きくなっている。この点に関し、高齢化と無医地区化を背景とした島外への通院ニーズの増加とそれに関連した交通費負担の深刻化、島内における車に乗れない交通弱者の増加(自家用車の非保有層)とその実態について計量的に明らかにした。これらのデータは離島の今日的状況を把握する上で政策資料的な価値をもつものである。

2.豊島事件からの再生過程については、廃棄物処理にかかる環境政策が環境「産業」政策的な性格を強めていったこと、公害調停の最終合意で「離島振興を視野に入れた環境再生」が謳われたにもかかわらず、その後の政策的対応過程で離島振興対策(定住政策)は環境対策から切り離され、事実上放置されたこと、豊島事件後、島では都市住民との交流事業が展開し地域の活性化に一定の効果を挙げているが、それは主に環境問題や離島の自然環境に対する関心に根ざすものであり、離島の定住条件の改善には必ずしも資するものにはなっていないこと、等を明らかにした。これらは過疎対策と環境対策のジレンマを照射する意義をもつものである。
ひずみ経路制御K_0圧密時の構造変化の検討による洪積粘土異常沈下現象の原因究明

大阪湾などの海底地盤に堆積する洪積粘土の圧密特性,特に先行圧密圧付近の特異な沈下挙動を解明することが現在も進行する沈下の原因解明と対策の検討に不可欠であり,学術的・社会的な意味も大きいと考えられる.本研究では,この洪積粘土のひずみ経路制御K_0圧密試験を行い,K_0圧密過程における土の力学的挙動と構造変化を調べることを目的としている.またベンダーエレメントシステムを用いて,洪積粘土のK_0圧密中のせん断弾性係数を求め,間接的に粒子構造変化を考察した.さらに走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察を行い,直接,粒子構造の変化を確認した.本研究の結果,次のような結論を得た.(1)ひずみ経路制御K_0圧密三軸試験では,DPVCを使って体積変化を直接制御することにより,精密かつ効率的に通常の非排水試験とほぼ同じ速度でK_0圧密を行えることが明らかになった.(2)試験の結果,洪積粘土の圧密特性,特に先行圧密圧p_c付近の挙動は間隙比が急激に減少するという,年代効果を受けた粘土特有の非常に特徴的なものであることがわかった.これは再構成粘土(カオリン)には見られない挙動である.また,K_0値はp_c付近まで減少し,その後急激に増加して一定値になるという変化が示され,このp_c付近で粘土粒子に構造変化が起きたと考えられる.(3)K_0圧密中のせん断弾性係数はG=100MPaあたりまでは増加を続けるが,それ以降はあまり変化がない.これはp_c付近での間隙比の急激な変化と関連しており,洪積粘土の構造自体が大きく変化したことがわかる.(4)SEMの観察結果について,試験前にはあまり破壊していなかった珪藻類が,試験後には多数破壊しており,p_c付近での間隙の急激な減少の原因の一つとして,珪藻類の外骨格で保たれていた間隙が破壊されることにより起こる現象であると考えられる.1)新たに作製したひずみ経路制御中圧三軸試験装置のVisualBASICによる制御プログラムを作成した。2)荷重計・変位計・間隙水圧計などの電気変換器の較正係数を求める装置を新たに作製し、これを用いて較正係数を求め、出荷時の値と比較検証を行った。3)ベンダーエレメントのペデスタルおよびキャップへの組み込みと配線を行い、せん断波計測プログラムを作成した。性能確認試験も行い、正常に動作することを確認した。4)豊浦標準砂を用いて、ひずみ経路制御三軸試験装置の性能試験(圧密排水三軸試験)を行い、設計当初の性能を有することを確認した。5)練返し藤ノ森粘土・豊浦砂・珪砂を用いて、ひずみ経路制御三軸K_0圧密試験を行い、側方ひずみが±0.02%以内で制御できることや圧密開始時の背圧をできるだけ高くしないと間隙水圧が負となる問題が生じることがわかった。6)大阪湾沖積粘土のひずみ経路制御K_0圧密試験を行い、K_0値が最初低下した後に増加し、一定値となる挙動を示し、このK_0最低値の軸応力は先行圧密圧よりも小さいことがわかった。また、従来のオエドメータ圧密試験結果と比較すると、e-logp'曲線はひずみ速度の違いによってほぼ平行になることも判明した。7)大阪湾洪積粘土のひずみ経路制御K_0圧密試験を行い、K_0値は沖積粘土のときとほぼ同じが挙動を示すが、このK_0最低値の軸応力は先行圧密圧にほぼ等しいことがわかった。8)大阪湾洪積粘土のベンダーエレメント試験を行い、圧密途中におけるせん断波到達時間からせん断弾性係数を計測した結果、先行圧密圧付近でせん断弾性係数の変化正常が変化することがわかった。この結果、先行圧密圧付近で、粘土構造の変化がおこることが示唆される。大阪湾などの海底地盤に堆積する洪積粘土の圧密特性,特に先行圧密圧付近の特異な沈下挙動を解明することが現在も進行する沈下の原因解明と対策の検討に不可欠であり,学術的・社会的な意味も大きいと考えられる.本研究では,この洪積粘土のひずみ経路制御K_0圧密試験を行い,K_0圧密過程における土の力学的挙動と構造変化を調べることを目的としている.またベンダーエレメントシステムを用いて,洪積粘土のK_0圧密中のせん断弾性係数を求め,間接的に粒子構造変化を考察した.さらに走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察を行い,直接,粒子構造の変化を確認した.本研究の結果,次のような結論を得た.(1)ひずみ経路制御K_0圧密三軸試験では,DPVCを使って体積変化を直接制御することにより,精密かつ効率的に通常の非排水試験とほぼ同じ速度でK_0圧密を行えることが明らかになった.(2)試験の結果,洪積粘土の圧密特性,特に先行圧密圧p_c付近の挙動は間隙比が急激に減少するという,年代効果を受けた粘土特有の非常に特徴的なものであることがわかった.これは再構成粘土(カオリン)には見られない挙動である.また,K_0値はp_c付近まで減少し,その後急激に増加して一定値になるという変化が示され,このp_c付近で粘土粒子に構造変化が起きたと考えられる.

(3)K_0圧密中のせん断弾性係数はG=100MPaあたりまでは増加を続けるが,それ以降はあまり変化がない.これはp_c付近での間隙比の急激な変化と関連しており,洪積粘土の構造自体が大きく変化したことがわかる.(4)SEMの観察結果について,試験前にはあまり破壊していなかった珪藻類が,試験後には多数破壊しており,p_c付近での間隙の急激な減少の原因の一つとして,珪藻類の外骨格で保たれていた間隙が破壊されることにより起こる現象であると考えられる.
植物寄生における、寄生―宿主植物間のシンプラスト輸送路の構築

ハマウツボ科の寄生植物は、根に吸器と呼ばれる器官を形成し、宿主植物から水や光合成産物を獲得する。このとき、光合成産物の輸送路である維管束篩部様組織がどのように構築されるかは全く不明である。本研究では、寄生植物のモデル植物としてハマウツボ科のコシオガマを、宿主植物のモデル植物としてシロイヌナズナを用い、植物寄生における篩部様輸送経路の構築機構を明らかにすることを目的としている。本年度はまず、吸器内の篩部様輸送路の細胞の性質を解明するために、コシオガマをシロイヌナズナに寄生させたときのコシオガマのRNA-seqのデータを解析した。この解析により、吸器内において一部の篩部関連遺伝子のコシオガマのホモログが発現誘導されることが見出された。これまで、シロイヌナズナの篩部形成に必要な因子がコシオガマの吸器形成においては発現しないことが報告されていたが、本解析により吸器における篩部様細胞の構築の可能性が見出された。また同時に、コシオガマをシロイヌナズナに寄生させたときのシロイヌナズナのRNA-seqのデータを解析した。その結果、宿主植物の篩部で選択的に発現している遺伝子の一部が寄生により発現変動することが明らかになり、寄生により宿主植物の篩部の形態や機能が変化する可能性が見出された。また、コシオガマを篩部機能に異常のある宿主植物の突然変異体に、条件を変えて寄生させる実験を行った結果、一部の条件においては寄生プロセスが遅れることが分かり、寄生プロセスにおける宿主植物の篩部の重要性が示唆された。さらに、寄生ー宿主植物間のシンプラスト経路の構築において、寄生植物の吸器と宿主植物の維管束篩部の細胞配置を詳細に解析するために、共焦点顕微鏡を用いた3次元イメージングを行った。本年度は、寄生プロセスにおける宿主植物の篩部の形態変化やその分子機構を解明するために、まず宿主植物の篩部マーカーが、寄生においてどのように変化するかを明らかにする計画を立てていた。これに関しては、計画通り、コシオガマをシロイヌナズナに寄生させたときの宿主植物のRNA-seqのデータを解析した。また、寄生プロセスにおける宿主植物の篩部マーカーの発現変化の観察も開始した。さらに、篩部機能異常を示す宿主植物の突然変異体を用いて、寄生プロセスにおける宿主植物の篩部の重要性を検証する実験を計画通り行った。また、寄生において吸器形成は開始されるが、シンプラスト輸送路が構築できないような宿主植物の突然変異体スクリーニングを計画していた。これにはまず、突然変異体スクリーニングに用いる指標を探索する必要があると考え、本年度は、寄生プロセスにおける宿主植物のRNA-seqデータの解析や、維管束篩部によってシンプラスト輸送されると報告されている物質を用いてシンプラスト輸送の可視化を行った。さらに、吸器内のシンプラスト輸送路の細胞の性質を解析するために、吸器のシンプラスト輸送路を構成する細胞で特徴的に発現するマーカーを探索する計画を立てていた。これに関して、計画通り、コシオガマをシロイヌナズナに寄生させたときのコシオガマのRNA-seqデータを解析し、発現誘導される篩部特異的遺伝子のホモログを見出した。また、見出した一部の篩部関連遺伝子については、マーカーをコシオガマへ導入する実験を開始した。まず、寄生プロセスにおける宿主植物の篩部の形態変化やその分子機構を解明するために、宿主植物の篩部マーカーが、寄生においてどのように変化するかを明らかにする。これまでに、コシオガマをシロイヌナズナに寄生させたときの宿主植物のRNA-seqのデータ解析から、寄生において宿主植物で発現変動する篩部関連遺伝子が見出されているため、その発現様式や機能を詳細に解析していく。また、このプロセスにおける宿主植物の篩部の必要性についても検証していく。さらに、寄生におけるシンプラスト輸送路の構築の分子機構を解明するために、吸器形成は開始されるがシンプラスト輸送路が構築できないような宿主植物の突然変異体スクリーニングを行う。現在、突然変異体スクリーニングの指標を探索しているが、指標が見つかり次第宿主植物に変異原処理を行い、突然変異体をスクリーニングする。得られた突然変異体については、原因遺伝子の同定や発現解析などの分子生物学的な解析を行う。また、寄生ー宿主植物間において、シンプラスト輸送路がどのように構築されているかを明らかにするために、コシオガマ吸器とシロイヌナズナの維管束組織との連結部位について観察を行う。特に、原形質連絡などの細胞内微細構造を見るために、SBF-SEMを用いた3次元電子顕微鏡イメージングを行う。さらに、コシオガマ吸器内のシンプラスト輸送路の構築機構を明らかにする。まず、吸器におけるシンプラスト輸送路の細胞の性質を解析するため、引き続き、RNA-seqデータから吸器のシンプラスト輸送路を構成する細胞で特徴的に発現するマーカーを探索する。発現するマーカー遺伝子を指標に、セルソーティングとRNA-seqを組み合わせたトランスクリプトーム解析を行う。このトランスクリプトーム解析により見出された遺伝子の機能解析を行い、吸器のシンプラスト輸送路の細胞の性質を記述する。

本研究では、寄生植物のモデル植物としてハマウツボ科のコシオガマを、宿主植物のモデル植物としてシロイヌナズナを用い、植物寄生における篩部様輸送経路の構築機構を明らかにすることを目的としている。本年度はまず、吸器内の篩部様輸送路の細胞の性質を解明するために、コシオガマをシロイヌナズナに寄生させたときのコシオガマのRNA-seqのデータを解析した。この解析により、吸器内において一部の篩部関連遺伝子のコシオガマのホモログが発現誘導されることが見出された。これまで、シロイヌナズナの篩部形成に必要な因子がコシオガマの吸器形成においては発現しないことが報告されていたが、本解析により吸器における篩部様細胞の構築の可能性が見出された。また同時に、コシオガマをシロイヌナズナに寄生させたときのシロイヌナズナのRNA-seqのデータを解析した。その結果、宿主植物の篩部で選択的に発現している遺伝子の一部が寄生により発現変動することが明らかになり、寄生により宿主植物の篩部の形態や機能が変化する可能性が見出された。また、コシオガマを篩部機能に異常のある宿主植物の突然変異体に、条件を変えて寄生させる実験を行った結果、一部の条件においては寄生プロセスが遅れることが分かり、寄生プロセスにおける宿主植物の篩部の重要性が示唆された。さらに、寄生ー宿主植物間のシンプラスト経路の構築において、寄生植物の吸器と宿主植物の維管束篩部の細胞配置を詳細に解析するために、共焦点顕微鏡を用いた3次元イメージングを行った。本年度は、寄生プロセスにおける宿主植物の篩部の形態変化やその分子機構を解明するために、まず宿主植物の篩部マーカーが、寄生においてどのように変化するかを明らかにする計画を立てていた。これに関しては、計画通り、コシオガマをシロイヌナズナに寄生させたときの宿主植物のRNA-seqのデータを解析した。また、寄生プロセスにおける宿主植物の篩部マーカーの発現変化の観察も開始した。さらに、篩部機能異常を示す宿主植物の突然変異体を用いて、寄生プロセスにおける宿主植物の篩部の重要性を検証する実験を計画通り行った。また、寄生において吸器形成は開始されるが、シンプラスト輸送路が構築できないような宿主植物の突然変異体スクリーニングを計画していた。これにはまず、突然変異体スクリーニングに用いる指標を探索する必要があると考え、本年度は、寄生プロセスにおける宿主植物のRNA-seqデータの解析や、維管束篩部によってシンプラスト輸送されると報告されている物質を用いてシンプラスト輸送の可視化を行った。さらに、吸器内のシンプラスト輸送路の細胞の性質を解析するために、吸器のシンプラスト輸送路を構成する細胞で特徴的に発現するマーカーを探索する計画を立てていた。これに関して、計画通り、コシオガマをシロイヌナズナに寄生させたときのコシオガマのRNA-seqデータを解析し、発現誘導される篩部特異的遺伝子のホモログを見出した。また、見出した一部の篩部関連遺伝子については、マーカーをコシオガマへ導入する実験を開始した。まず、寄生プロセスにおける宿主植物の篩部の形態変化やその分子機構を解明するために、宿主植物の篩部マーカーが、寄生においてどのように変化するかを明らかにする。
計測・制御学習における、システム思考を取り入れた思考力・判断力・表現力等の育成

研究の目的:グローバル化の進展により,知識や技術・情報は日進月歩となり,競争とイノベーションが絶え間なく生まれ,その進展が旧来のパラダイムの転換を伴うことが多くなり,幅広い知識と柔軟な思考力をもって判断する力が一層重要となっており,教育における課題ともなっている。そこで,本研究では中学校技術科「情報に関する技術」の学習内容において,「システム思考」と呼ばれる,独立した事象に目を奪われずに各要素間の相互依存性、相互関連性に着目し全体像とその動きをとらえる思考法を授業に導入し,中学校現場で活用可能な教材・教具,カリキュラムやルーブリック等の開発による教育方法を確立することを目的とした。研究方法:ピーターセンゲが提唱するシステム思考には7つのツールがあり,この中で最も技術科の学習過程に適応していると判断した「氷山モデル」を改変し,「氷山モデルカード」を開発した。カードを,計測・制御学習のプログラム作成場面において,思考の際のヒントとして使用させ,ワークシート等に思考順序通りに組み込むなどの方法で導入し,技術科の最終目標である「技術を適切に評価し活用する能力」について,事前・事後調査を行い,導入時の教育的効果(各視点毎の平均記述数の伸び)を検証した。研究成果:本研究を進める中で, 2種類のカード教材や計測・制御学習(11時間)にシステム思考を導入したカリキュラム,氷山モデルカードを組み込んだワークシートなどを開発し,授業研究会時に,全ての開発教材を記録したデータDVDを参加した教員約50名に配布した。他にも,制御教材となる「自動ドアのモデル」を開発し,東京書籍株式会社の実践集の書籍に掲載され,授業研究会時にキット化したものを配布した。調査結果としては,授業内容に関連させて導入をした方が,関連させない方法よりも生徒の評価・活用能力は高く,今後の効果的な導入方法についての一指針を示すことができた。
アブラナ科植物の自家不和合反応におけるシグナル伝達経路の解明

アブラナ科植物の自家受粉では,花粉由来のペプチドSP11が柱頭の乳頭細胞膜上にある受容体SRKに結合し,その下流で細胞内Ca2+濃度の低下を含む不和合反応が起こる.その結果,花粉の発芽・伸長が阻害される.本研究は,不和合反応におけるシグナル伝達経路の解明を目的とする.植物材料の準備と実験の一部については受入研究室の方々の協力を得つつ,研究を行った.不和合反応ではたらく主なCa2+チャネルの有力候補だったグルタミン酸受容体(GLR)の四重変異体を作出した.自家受粉の結果,その変異体では自家不和合性は喪失しなかった.不和合反応に関与するGLR以外のCa2+チャネルが存在する可能性が浮上したため,別のCa2+チャネル遺伝子に着目し,多重変異体を作出した.その変異体の解析により,不和合反応にはたらく新たなCa2+チャネルが発見される可能性がある.乳頭細胞由来のプロトプラストにSP11を添加する系を用いて,Ca2+濃度とpHの変化を観察した.このとき,Ca2+モニター系とpHモニター系を融合させて両因子を同時に測定できる系を確立した.具体的には,各センサータンパク質が発現しているプロトプラストを混合し,スライドグラスに展開後マイクロマニピュレーターで細胞を移動させて同視野に2種類の細胞を配置する.この同時モニター系の確立により,2つの変化が起こる順序を厳密に調べることが可能になった.観察の結果,自家不和合反応時のCa2+とpHの変化はほぼ同時だった.SRKの下流で機能する新規因子の探索のために,AtS1pro:SRKb-eCFP発現体を作出した.植物材料(乳頭細胞)のサイズの小ささと効率的な採取の難しさを考え,まず共同研究先(海外)で目的タンパク質の濃縮と検出に関する技術指導を受け,技術改善に成功した.これはSRKb-eCFPの共免疫沈降実験に応用可能である.今年度は,不和合反応時のCa2+とpHの変化を同時にモニターする系の確立に成功した.また,当初の計画にはなかった新たなCa2+チャネル候補遺伝子の変異体取得に至った.さらに,SRK下流の新規因子探索のための植物材料の準備と技術改善を進めた.これらのことから,ある程度の進展はあったと言える.ただし,当初計画していたpHの変化を抑制する阻害剤の特定とその関連遺伝子変異体の単離や,SRK下流の新規因子同定には至らなかった.また,当初の計画の前半部分で,シグナル伝達経路において一般的に重要だと考えられる核酸(主にDNA)ータンパク質間相互作用を,蛍光寿命顕微鏡法(Fluorescence Lifetime Imaging; FLIM)で検出する方法の確立を目指したが(海外での共同研究),解析中の因子(未発表)のGFP融合型タンパク質の蛍光が低いためにうまくいかなかった.これらの結果を総合的に見て,進歩状況は「やや遅れている」であると判断した.次年度は,以下の「1.膜脱分極経路の検証」および「2.SRK下流で機能する新規因子の探索」を行う.1.膜脱分極経路の検証:乳頭細胞プロトプラストのCa2+濃度・pH同時モニター系を用いて,不和合反応時にどちらの変化が先に起こるかを調べる.今年度の研究から両者がほぼ同時に起こることが分かったため,より短時間間隔での撮像や阻害剤の使用を検討する.特に,カルシウムイオンチャネルの阻害剤処理によりカルシウムイオン流入を抑制したときに不和合反応時のpHの変化が見られるかを調べる.膜電位マーカーを用いて,同様の実験を行う.それらの結果から,カルシウムイオン流入とpH変化/膜脱分極の関係を考察する.不和合反応時のpH低下に影響を与える阻害剤を探索し,上記同様の実験を行うとともに,標的因子の変異体を単離・解析する.2.SRK下流で機能する新規因子の探索:SRK-HaloTag発現体およびSRK-CFP発現体の乳頭細胞由来の懸濁液を用いてイムノブロットを行い,タグ付きSRKの発現がより高い系統を選抜する.選抜した系統を用いて,人工的に自家不和合反応を誘起し,乳頭細胞(柱頭またはプロトプラスト)を大量に回収して,免疫沈降実験に供する.免疫沈降産物の質量分析によりSRK相互作用因子を新規に同定し,同定した因子の機能解析を行う.本研究は,アブラナ科植物の自家不和合反応における雌ずい乳頭細胞内の「自己」情報の流れを,各種ライブイメージング技術を駆使して解明することを目的とする.本研究を推進するにあたり,最先端のライブイメージング技術を習得することが重要であると判断し,初年度である今年度は顕微鏡プラットフォームが完備された仏国植物分子生物学研究所(IBMP)の,Marie-Edith Chaboute博士の研究室に長期滞在し共同研究を進めた.共同研究先での共焦点レーザー顕微鏡観察により,解析中のタンパク質が核に局在することを示唆する結果を得た.観察を共同作業で行った際,これまで検出が困難であった,根端での解析対象タンパク質の核小体への蓄積が比較的明瞭な状態で検出された.これは共同研究による技術改善としての成果であり,今後予定している自家不和合反応時の細胞内Ca2+等の綿密なモニタリング(蛍光タンパク質を利用)に応用可能である.最近,核酸ータンパク質間の相互作用を蛍光寿命顕微法(Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy : FLIM)によりタバコの葉で検出する実験系が発表された(Camborde et al. 2017. nature protocols)

.これを参考に,シロイヌナズナの根で同様の相互作用を検出する系の確立を試みている.現在までに,ポジティブコントロールであるH2B-YFP発現体で,核酸ータンパク質間相互作用が検出されるという予備的な結果を得た.この系は,シロイヌナズナにおけるシグナル伝達経路研究の発展に寄与することが期待される.上記の蛍光顕微鏡技術の習得と並行して,自家不和合性情報伝達系解明のための各種植物材料の準備を,受入研究室の方々の協力を得て進めている.今年度は海外の共同研究先での蛍光顕微鏡技術の習得を優先して行った.そのため,当初の計画のうち約半分にあたる観察および新規相互作用因子の同定はほとんど進んでいない.しかし,計画の約半分にあたる植物材料の準備は受入研究室の教員・技術補佐員の方々の協力によりほぼ滞りなく進んでおり,加えて当初は予期していなかった技術改善により別の成果が得られた.これらのことを総合して考え,進歩状況は「おおむね順調に進展している」であると判断した.アブラナ科植物の自家受粉では,花粉由来のペプチドSP11が柱頭の乳頭細胞膜上にある受容体SRKに結合し,その下流で細胞内Ca2+濃度の低下を含む不和合反応が起こる.その結果,花粉の発芽・伸長が阻害される.本研究は,不和合反応におけるシグナル伝達経路の解明を目的とする.植物材料の準備と実験の一部については受入研究室の方々の協力を得つつ,研究を行った.不和合反応ではたらく主なCa2+チャネルの有力候補だったグルタミン酸受容体(GLR)の四重変異体を作出した.自家受粉の結果,その変異体では自家不和合性は喪失しなかった.不和合反応に関与するGLR以外のCa2+チャネルが存在する可能性が浮上したため,別のCa2+チャネル遺伝子に着目し,多重変異体を作出した.その変異体の解析により,不和合反応にはたらく新たなCa2+チャネルが発見される可能性がある.乳頭細胞由来のプロトプラストにSP11を添加する系を用いて,Ca2+濃度とpHの変化を観察した.このとき,Ca2+モニター系とpHモニター系を融合させて両因子を同時に測定できる系を確立した.具体的には,各センサータンパク質が発現しているプロトプラストを混合し,スライドグラスに展開後マイクロマニピュレーターで細胞を移動させて同視野に2種類の細胞を配置する.この同時モニター系の確立により,2つの変化が起こる順序を厳密に調べることが可能になった.観察の結果,自家不和合反応時のCa2+とpHの変化はほぼ同時だった.SRKの下流で機能する新規因子の探索のために,AtS1pro:SRKb-eCFP発現体を作出した.植物材料(乳頭細胞)のサイズの小ささと効率的な採取の難しさを考え,まず共同研究先(海外)で目的タンパク質の濃縮と検出に関する技術指導を受け,技術改善に成功した.これはSRKb-eCFPの共免疫沈降実験に応用可能である.今年度は,不和合反応時のCa2+とpHの変化を同時にモニターする系の確立に成功した.また,当初の計画にはなかった新たなCa2+チャネル候補遺伝子の変異体取得に至った.さらに,SRK下流の新規因子探索のための植物材料の準備と技術改善を進めた.
イネ細胞の核マトリックスとマトリックス結合領域DNAの特異的結合

細胞核の核マトリックスと結合しているDNA領域はMatrix attachmentregion(MAR)と呼ばれ、転写や複製などに深く関与する。しかし、MAR全長に渡る塩基配列の保存性は見出されていない。本研究では、MARと結合蛋白質の相互作用に注目し、MARのクローニング法の確立からスタートし、その立体構造に基いた特徴の一端を明らかにした。まず、イネ培養細胞から単離した細胞核から核マトリックスを調製し、MARのクローニングを行った。それらのMARにはCAAAAAあるいはTTTTTGという配列が頻繁に出現したことから、これが蛋白質との相互作用に重要であることが推察された。繰り返されるアデニンあるいはチミン残基は二本鎖DNA分子を湾曲させることから、次の段階では、データベース上に公開されているすべてのMARの立体構造を算出した。そして、第一にMARおよびトランスポゾンは、遺伝子やプロモータなどに比べ湾曲した領域を持つものが有意に多いことを明らかにした。第二に、DNAの湾曲を引き起こす主要な要因である4残基以上のアデニンの連続部位である(dA)トラクトの分布を解析した。その結果、ほとんどのMARにおいて(dA)トラクトがクラスター状に分布していることを明らかにした。これらから、MARがその全長に渡って特徴的な構造をもつことが示唆された。こらは今後、MARとMAR結合蛋白質の特異的結合の様式を明らかにするための足がかりとなる結果である。なお研究の具体的な成果と同時に、ゲノムプロジェクトによって膨大な塩基配列情報が蓄積しつつあるデータベースを活用したin silicoの手法によって、あらたな発見が可能であることと、研究の効率を高めることが可能であることをも示すことができた。高等植物の遺伝子発現や複製について詳細を明らかにし利用するための基礎として、クロマチンの核内での存在形態、DNAと核マトリックスの相互作用などの一端を明らかにするため、両者の結合部位ついて蛋白質側、DNA側の双方から解析を行い、DNA結合蛋白質、核マトリックス結合DNA領域についてその分子種あるいは配列を明かにすることを目的として研究を行った。イネでは、核マトリックスを調製する際に制限酵素でゲノムDNAを消化した場合には5002000塩基対のDNA断片が残存するが、制限酵素処理後にDNasc Iでさらに処理すると1000塩基対以下の断片しか残存しないことが明らかになった。このことから、核マトリックスに結合しているDNAの近傍まで含めて解析するためには制限酵素処理によって核マトリックスを得ることが効果的であることが明らかになった。次に、核マトリックスに残存しているDNAを回収してクローニングした。クローニングされたDNA断片はいずれもデータベース上に登録されているイネの塩基配列とは一致しなかった。それらのDNA断片の多くにはCAAAAAとTTTTTGという6塩基対からなる領域が存在した。このCAAAAAとTTTTTGという6塩基対からなる領域はすでにデータベース上に登録されている植物の核マトリックス結合領域の塩基配列の多くのものにも存在していた。なお、研究経過のレヴューを受けるためにタイ王国への海外出張を行った。高等植物の遺伝子発現や複製について詳細を明らかにするためには、クロマチンの核内での存在形態、DNAと核マトリックスの相互作用など明らかにすることが欠かせない。そこでクロマチンDNAと核マトリックス構成蛋白質の結合部位について蛋白質側、DNA側の双方から解析を行い、DNA結合蛋白質、核マトリックス結合DNA領域についてその分子種あるいは配列を明らかにすることを目的として研究を行っている。前年度の研究から、イネ細胞核の核マトリックス結合領域(MAR)を含む5002000塩基対のDNA断片の多くにはCAAAAAとTTTTTGという6塩基対からなる領域が存在することが明らかになった。

そこで、本年度は、この6塩基対を合成してイネ核マトリックスを構成する蛋白質との結合能の検討を試みた。現在、メンブレン上にブロットされた核マトリックス構成蛋白質に対して、この6塩基対を含むDNA断片を標識して結合させその特異性を解析しているが、安定した実験結果を得るためには緩衝液の組成などのさらなる改善が必要である。一方でコンピュータによるシミュレーションによって塩基配列によるDNA分子自身の立体的な折れ曲がり構造の解析を開始した。これまでに得られているMARのDNA自身の立体構造のデータベース化はほぼ完了した。現在、上述の6塩基対など特定の塩基配列に特徴的な立体構造の検出を試みている。細胞核の核マトリックスと結合しているDNA領域はMatrix attachmentregion(MAR)と呼ばれ、転写や複製などに深く関与する。MAR中にはモチーフ様配列が存在することがあるが、全長に渡る塩基配列の保存性は見出されていない。本年度は、DNAと蛋白質の相互作用には塩基配列自体よりも、それによって作られるDNA分子の立体構造が重要であることに注目し、MARの機能を立体構造上の特徴を明らかにした。まず、塩基配列からDNAの立体構造を推定する既存のモデルに基づいたプログラムを開発し、データベース上に公開されている123個のすべてのMARの立体構造を算出した。その結果MARの立体構造が多様であることが明かにされた。このことは、MARを立体構造によって分類し、機能と関連付けることへの道を切り開いた。第二に、MARの立体構造を遺伝子、プロモーター、エンハンサー、トランスポゾンのそれと比較した。そして、配列の長いMARおよびトランスポゾンにおいて、湾曲した領域を持つものが有意に多いことを明らかにした。第三に、DNAの湾曲を引き起こす主要な要因である4残基以上のアデニンの連続部位である(dA)トラクトの分布を解析した。その結果、ほとんどのMARにおいて(dA)トラクトがクラスター状に分布していることを明らかにした。これらから、MARがその全長に渡って特徴的な構造をもつことが示唆された。こらは今後、MARとMAR結合蛋白質の特異的結合の様式を明らかにするための足がかりとなる結果である。なお研究の具体的な成果と同時に、ゲノムプロジェクトによって膨大な塩基配列情報が蓄積しつつあるデータベースを活用したin silicoの手法によって、あらたな発見が可能であることと、研究の効率を高めることが可能であることをも示すことができた。
３次元加速度センサーを用いた新たな放牧家畜エネルギー消費量推定法の確立

放牧家畜のエネルギー消費量を推定することは、効率的に家畜管理を行う上で重要である。本研究では、動物の加速度指標の1つである動的体加速度(DBA)が放牧家畜(ウシ・ヤギ・ヒツジ)のエネルギー消費量の推定指標として利用可能かどうかを、従来の指標である心拍数と同時測定を行うことで検証した。まず、家畜動物種を超えて成り立つDBAと心拍数との共通関係式を新たに開発し、心拍数あたりのエネルギー消費量既報値と組み合わせることで、種や品種を超えて放牧家畜のエネルギー消費量が推定できることを示した。さらに、DBAを従来の代謝エネルギーシステムに組み込んだ簡易なエネルギー消費量推定法を開発することができた。本研究は、放牧家畜のエネルギー消費量の推定において、3次元加速度センサーから算出される動的体加速度(ODBA)の利用が、従来の心拍数測定の代替手法となりうるかを検証することを目的としている。初年度においてODBAと心拍数変動との関連性を検討した結果、ODBAが簡易なエネルギー消費量推定法の代替法となり得ることが示されたことを背景に、2年度である当該年度は、ODBAからエネルギー消費量の基本指標である酸素消費量を直接推定するためのキャリブレーションを目的として研究を実施した。具体的には、東海大学農学部(熊本県)の附属試験牧場にて、牛に加速度センサーおよび呼気採取用マスクを装着し、戸外にて自由歩行をさせながら呼気を採取し、加速度センサーにより得られたODBA測定値と呼気採取により得られた酸素消費量測定との関係を解析することを目的として試験を実施した。しかしながら当該試験では戸外の自由歩行下における牛の呼気採取を必要としており、当該年度は、牛の自由行動によらず安定的に戸外で呼気を採取することができず、キャリブレーション解析を行えるほどのデータ数を採取することが困難となった。その結果、当該年度においては十分な研究成果を得ることが出来なかった。なお、初年度で得られたデータおよび2年度で追加して得られたキャリブレーション用データ以外のデータを基に追加解析を実施しており、その検討に対しては結果をまとめ現在論文を草稿中である。本研究は、放牧家畜のエネルギー消費量(EE)の推定において、3次元加速度センサーから算出される動的体加速度(ODBA)の利用が、従来の心拍数測定の代替手法となりうるかを検証することを目的としている。初年度である当該年度は、まず個体の運動指標として3次元加速度が有効であることを確認するため、放牧牛にGPS、歩数計および心拍計を装着して同時にデータを収集し、解析を行った。その結果、申請者らが以前に開発したGPSから算出した移動距離と移動傾斜角度を用いた推定法よりも、個体運動をより直接的に表す歩数の方が心拍数によるEE推定とより相関が高いことが明らかとなった。このことから、歩数よりもさらに直接的に運動の指標となり得るODBAがEE推定に有効である可能性が確認された。次に、山羊および牛それぞれに対し、同時に3次元加速度センサーと心拍計を装着して放牧させ、ODBAと心拍数変動のデータを取得してそれらの関係性を解析した。その結果、従来EE指標として用いられている心拍数変動とODBAにおいて、個体レベルで中高程度の相関があること、ODBAを独立変数、心拍数を従属変数とした際、個体レベルでは回帰式の作成が可能であることが認められた。また、ODBA以外の心拍数変動要因としては気温と体重が主要因であること、さらにはそれらを変数として導入すれば個体や家畜種(山羊・牛)の違いを超えてODBAから心拍数を推定し、申請者らが先行研究で用いた心拍数によるEE推定式と統合すればODBAから放牧家畜のEEを推定することが可能であることが示された。放牧家畜に対して、従来の心拍数測定と比較してODBAの測定は著しく容易であり、これらのことから、大幅に簡易化した放牧家畜のEE推定法を確立し、その方法を様々な放牧家畜・放牧条件下で用いることが可能となると考えられる。初年度においてODBAと心拍数変動との関連性を検討した結果、ODBAが簡易なエネルギー消費量推定法の代替法となり得ることが示されたことを背景に、2年度では、ODBAからエネルギー消費量の基本指標である酸素消費量を直接推定するためのキャリブレーションを目的として研究を実施した。しかしながら当該試験では戸外の自由歩行下における牛の呼気採取を必要としており、牛の自由行動によらず安定的に戸外で呼気を採取することができず、キャリブレーション解析を行えるほどのデータ数を採取することが困難となった。キャリブレーションに対し十分な成果が得られなかったことを踏まえ、3年度は方法論的な視点をやや変更し、従来家畜生産に用いられているイギリス飼養標準(ARC)の理論を応用し、安静時のエネルギー消費量にODBAを用いた行動指標を加算的に利用し、放牧活動時のエネルギー消費量を推定するという間接的なキャリブレーションの方法を検討した。牛や山羊、めん羊などの反芻放牧家畜に対して、幾つかの放牧条件下でODBAのデータを採取し、先述の理論を基にエネルギー消費量を推定することを実施した。現在、2年度までの成果を国際論文誌に投稿中であり、3年度の成果の一部はすでに国際学会で報告しており、その後の追加取得データの分析及び再検討を含め論文にまとめ、国際論文誌に投稿予定するである。

本研究は、放牧家畜のエネルギー消費量の推定において、3次元加速度センサーから算出される動的体加速度(ODBA)の利用が、従来の心拍数測定の代替手法となりうるかを検証することを目的としている。初年度においてODBAと心拍数変動との関連性を検討した結果、ODBAが簡易なエネルギー消費量推定法の代替法となり得ることが示されたことを背景に、2年度では、ODBAからエネルギー消費量の基本指標である酸素消費量を直接推定するためのキャリブレーションを目的として研究を実施した。しかしながら当該試験では戸外の自由歩行下における牛の呼気採取を必要としており、当該年度は、牛の自由行動によらず安定的に戸外で呼気を採取することができず、キャリブレーション解析を行えるほどのデータ数を採取することが困難となった。キャリブレーションに対し十分な研究成果が得られなかったことを踏まえ、3年度は方法論的な視点をやや変更し、従来家畜生産に用いられているイギリス飼養標準(ARC)の理論を応用し、安静時のエネルギー消費量にODBAを用いた行動指標を加算的に利用し、放牧活動時のエネルギー消費量を推定するという間接的なキャリブレーションの方法を検討した。牛や山羊、めん羊といった反芻放牧家畜に対して、幾つかの放牧条件下でODBAのデータを採取し、先述の新規理論を基にエネルギー消費量を推定することを実施した。最終年度は追加データの取得およびこれら成果をまとめ国際論文誌に投稿した。放牧家畜のエネルギー消費量を推定することは、効率的に家畜管理を行う上で重要である。本研究では、動物の加速度指標の1つである動的体加速度(DBA)が放牧家畜(ウシ・ヤギ・ヒツジ)のエネルギー消費量の推定指標として利用可能かどうかを、従来の指標である心拍数と同時測定を行うことで検証した。まず、家畜動物種を超えて成り立つDBAと心拍数との共通関係式を新たに開発し、心拍数あたりのエネルギー消費量既報値と組み合わせることで、種や品種を超えて放牧家畜のエネルギー消費量が推定できることを示した。さらに、DBAを従来の代謝エネルギーシステムに組み込んだ簡易なエネルギー消費量推定法を開発することができた。初年度の研究計画は、「放牧家畜における心拍数変動とODBAの関係解析」を目的としており、具体的に、山羊による予備試験と放牧牛による本試験にて、心拍数と3次元加速度センサーを装着して心拍数変動とODBA、さらには本試験では行動センサー(IceTag)やGPSも装着し、ODBAと心拍数変動の関係性の検討や、ODBAと行動センサーとの関係解析、GPSデータとの関係解析を実際に実施することができた。しかしながら、2年度において計画していた「ODBAを用いた酸素消費量推定式の作成と検証」に対し、初年度の段階で何度か予備試験を実施することができたにも関わらず、想定以上に呼気採取マスクの故障やその固定等に問題が生じ、結果として解析を行うに十分なデータを採取することが出来なかった。それに対し3年度においては、方法論を一部修正することで2年度での目的であった呼気実測による検証の代替法を実施することができ、結果として従来の目的を概ね遂行することができたと考えられる。なお、本来この課題は3年次が最終年度と想定していたが、成果をまとめた論文を投稿後、国際論文誌での審査がやや遅れたため、4年次に最終年度を延長した。