hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
硫黄高含有生態系における硫黄脱窒による窒素循環と硫黄循環のリンク

有機物を電子供与体とする一般の脱窒と異なり、還元型硫黄を電子供与体とする硫黄脱窒と呼ばれる過程がある。しかし、生態系の硫黄脱窒の報告例は限られる。本研究では、高硫黄含有生態系における硫黄脱窒の検出を目的とした。(1)秋田八幡平では、培養試験による硫黄脱窒のシグナルと細菌群集構造の解析による硫黄酸化細菌の存在を確認し、硫黄脱窒の証拠を得た。(2)流域レベルでは、脱窒は集水域の地形と電子供与体の分布に制御され、渓流水NO3-濃度の空間分布をもたらした。八郎湖流域では硫化物が硫黄脱窒を促進し、NO3-濃度の低下に寄与した可能性があった。(3)八郎潟干拓地内の堆積物からは硫黄脱窒のシグナルを確認した。これまでの既往の多くの研究では、脱窒の電子供与体として有機物が注目されてきたが、還元型の硫黄も脱窒の電子供与体となりうる。したがって、含硫鉱物の豊富な秋田県では、還元型の硫黄を電子供与体とした脱窒(硫黄脱窒)が卓越しているかもしれない。しかし、生態系における堆積物や土壌中の還元型の硫黄(例えば、パイライト)の酸化に伴う硝酸イオンの消費および亜酸化窒素(N2O)の発生に関する報告例は限られる。本研究の目的は、生態系における硫黄脱窒の可能性と生態系内におけるそのプロセスの相対的な大きさを評価し、水質およびN2O発生へおよぼす影響を明らかにすることである。本年度は、パイライトを含有していると考えられる秋田県大潟村内において、0-2 mにおける深度別の脱窒能と土壌の理化学性を測定し、硫黄脱窒の可能性を検討した。その結果、脱窒の電子供与体となりうる還元型の易酸化性硫黄含量が40-120 cmで増加した。深度60-80 cmでは、NO3-N含量の急激な減少とSO4-S含量の増加が見られ、易酸化性硫黄含量も高かったことから、硫黄脱窒が示唆された。既往の多くの研究では、脱窒の電子供与体として有機物が注目されてきたが、還元型の硫黄も脱窒の電子供与体となりうる。しかし、生態系における堆積物や土壌中の還元型の硫黄脱窒に関する報告例は限られる。本研究の目的は、生態系における硫黄脱窒の可能性とそのプロセスの相対的な大きさを評価し、地下水や河川水質へおよぼす影響を明らかにすることである。H25年度は、パイライトを含有していると考えられる秋田県大潟村干拓地内において、30 mのコア試料を用いて深度別の脱窒能と堆積物の理化学性、微生物の群集構造を測定し、干拓地下層土の硫黄脱窒の可能性を検討した。脱窒能は表層で最も高かったが、下層においても、1.6から5 mおよび10.5 m付近にチオ硫酸添加処理において炭素添加処理を上回る脱窒能のピークが認められ、還元型硫黄を電子供与体とする脱窒のシグナルを検出した。微生物組成の解析の結果、下層では硫黄酸化細菌が優占し、脱窒能の高かった深度には脱窒能力を持つ細菌も検出され、土壌の脱窒能と細菌の組成が良く一致した。大潟村干拓地下層では、微生物を介した硫黄循環と窒素循環の密接なリンクが示唆され、窒素の負荷された農耕地土壌では硫黄脱窒の相対的な寄与が大きいと推察された。本年度は、秋田八幡平(2地点)と秋田県八郎湖流域(33地点)の渓流域の渓流水質とともに河床堆積物の脱窒活性を測定した。その結果、含硫鉱物を含む秋田八幡平の堆積物の脱窒活性は、八郎湖流域のそれの平均値の12倍と極めて高いことを発見した。還元型の硫黄を代表すると考えられる堆積物の易酸化性硫黄含量には、秋田八幡平と八郎湖流域の平均値の間に100倍以上の差があった。

また、八郎湖流域内の渓流水の硝酸イオン濃度は、河床堆積物中の易酸化性硫黄含量と負の相間傾向にあり、易酸化性硫黄含量は渓流水の硫酸イオン濃度と正の相関にあったことから、堆積物の硫黄の酸化に伴う硝酸イオンの消費が示唆された。硫黄を電子供与体とする脱窒が、従属栄養性の脱窒とともに生態系の脱窒速度を制御している可能性を示唆するデータが得られてきた。既往の多くの研究では、脱窒の電子供与体として有機物が注目されてきたが、還元型の硫黄も脱窒の電子供与体となりうる。したがって、含硫鉱物の豊富な秋田県では、還元型の硫黄を電子供与体とした脱窒(硫黄脱窒)が卓越しているかもしれない。しかし、生態系における堆積物や土壌中の還元型の硫黄脱窒に関する報告例は限られる。本研究の目的は、生態系における硫黄脱窒の可能性とそのプロセスの相対的な大きさを評価し、地下水や河川水質へおよぼす影響を明らかにすることである。期間を延長したH26年度は、世界土壌科学会議(WCSS World Congress of Soil Science)にて研究成果を発表した。研究期間全体を通した成果として、八郎湖流域内の河川源流域および八郎潟干拓地内において堆積物の脱窒活性を測定した結果、硫黄脱窒のシグナルを検出することに成功した。河川源流域においても硫黄含量の高い地点が認められ、海成起源の堆積岩の分布を反映したものと考えられ、硫黄酸化細菌の存在が示唆された。八郎潟干拓地土壌では、30 mのコア試料を用いて深度別の脱窒能と堆積物の理化学性、微生物の群集構造を測定し、1.6から5 mおよび10.5 m付近にチオ硫酸添加処理において炭素添加処理を上回る脱窒能のピークが認められ、還元型硫黄を電子供与体とする脱窒のシグナルを検出した。微生物組成の解析の結果、下層では硫黄酸化細菌が優占し、脱窒能の高かった深度には脱窒能力を持つ細菌も検出され、土壌の脱窒能と細菌の組成が良く一致した。大潟村干拓地下層では、微生物を介した硫黄循環と窒素循環の密接なリンクが示唆され、窒素の負荷された農耕地土壌では硫黄脱窒の相対的な寄与が大きいと推察された。生物地球化学大潟村内の0-2 mにおける深度別の脱窒能を測定し、堆積物の理化学性(易酸化性硫黄含量、X線回折による鉱物組成の解析)の測定も概ね予定通り実施できた。微生物群集構造の解析にも着手し、培養・分析条件はほぼ確立できた。大潟村内の0-30 mにおける深度別の脱窒能を測定し、堆積物の質(全硫黄、易酸化性硫黄含量)の測定も概ね予定通り実施できた。微生物群集構造の解析も実施することができ、概ね順調である。八郎湖流域内33地点に加え含硫鉱物の分布する秋田八幡平という広域かつ多点数の堆積物の脱窒活性を評価できたとともに、堆積物の質(全硫黄、易酸化性硫黄含量)の測定も概ね予定通り実施できた。次年度は、硫黄脱窒の下層深度30 mまでの鉛直分布を測定し、さらに大潟村内における深度0-2 mにおける空間分布の評価を実施する。パイライトを含有していると考えられる大潟村内1地点において、表層から下層(0-30 m)までの土壌をボーリングにより採取し、深度別の脱窒活性を測定するとともに、土壌の理化学性を測定する。また、硫黄脱窒の空間分布を評価するために、大潟村内10地点ほどで、0-2 mまでの土壌をエンジン付き採土器により採取し、脱窒能および理化学性を測定する。本年度は、追加実験の他、研究成果の発表と学術誌への投稿を中心に研究を実施する。パイライトを含有していると考えられる大潟村耕作放棄地内の表層から下層(2 mほど)までの土壌を、エンジン付き採土器により採取し、深度別の脱窒活性を測定するとともに、土壌の理化学性を測定する。
バラ科ナシとアブラナ科植物の自家和合性変異に関する比較研究

昨年度にスモモ8品種における10種類のSハプロタイプについて花粉側因子様のF-box遺伝子の塩基配列を決定したが、今年度は、これらの遺伝子が花粉特異的に発現していることを明らかにするとともに、雌蕊側因子S-RNaseの遺伝子の近傍にあることを見出した。このことから、これら塩基配列はSFB(S-locus F box)の対立遺伝子であることが証明され、この遺伝子の変異を論文にまとめ公表した。チュウゴクナシ品種`金墜梨'の自家和合性原因は花粉側の認識分子遺伝子の機能不全であることが推定されたため、この和合性変異を明らかにするにはチュウゴクナシのSFB遺伝子を見出す必要がある。GenBankに掲載された情報で設計したプライマーを用いたPCRで得られた4つのクローンがSFB遺伝子かどうかを調べたが、そのことを明確に示す結果が得られなかった。リンゴやニホンナシのSFB遺伝子の候補が2007年になって報告されたため、現在それらの塩基配列情報を用いてチュウゴクナシ品種のSFB遺伝子の増幅を試みている。S遺伝子型の分からない品種が持つSハイプロタイプの塩基配列を解析した結果により、31品種のS遺伝子型を推定し、12個の新しいSハイプロタイプを見出した。本研究結果は2006年春園芸学会に発表し、現在、この投稿論文を作成中である。自家和合性変異系統作出技術の開発のため、2006年春に、`翠冠'、`黄花'及び`豊水'の花粉に放射線照射を行い、この花粉による自家受粉の種子が約60粒得られた。得られた種子から育った個体のS-RNase遺伝子やS-locus F-box遺伝子の変異解析を行う予定である。バラ科植物において、S-RNase或いはSFBのアミノ酸配列の相同性が高い異属や異種のSハイプロタイプを見つけた。多くのバラ科遺伝資源を保有する有利条件をいかして、属・種間ペアのS特異的認識に関する研究を実施している。チュウゴクナシは1遺伝子座S複対立遺伝子系に制御される配偶体型自家不和合性を示す。中国のナシ品種や野生種のS遺伝子型はほとんど分かっていない。本研究では、未展開葉から抽出したゲノムDNAを鋳型に、S-RNase特異的プライマーを用いたPCRにより、中国原産の栽培品種30種類から十数種類の新S-RNaseのDMA断片を増幅し、PCR-RFLPによりそれら品種のS遺伝子型を推定した。スモモ花粉側因子F-box遺伝子の分析を行うため、8品種の10SハプロタイプのF-box遺伝子断片をF-box特異的プライマーを用いたPCRで増幅し、塩基配列を決定した。この塩基配列により推定した各Sハプロタイプはアミノ酸配列の相同性は6580%で、多型を示した。また、現在まで報告された他のバラ科植物のF-boxとの相同性も6085%であった。これらの結果から、新たに設計したプライマーPsSFB-F1及びPsSFB-R1により増幅したものは、自家不和合性花粉側S因子F-boxであると考えられる。現在では、異なるSハプロタイプの品種の花粉、花柱、及び葉を採取し、本研究で検出したF-boxが花粉で特異的に発現するかどうかを分析し、F-box遺伝子とS-RNase遺伝子との連鎖解析に取り組んでいる。ナシの自家不和合性品種花粉側因子F-box遺伝子を見出すため、GenBankに掲載された情報を利用して設計したプライマーを用いたPCRで得られた4つのクローンが、ナシのSハプロタイプ特異的なF-boxかどうかをさらに検討する予定である。バラ科植物において、S-

RNase或いはSFBのアミノ酸配列の相同性が高い異属や異種のSハイプロタイプを見つけた。多くのバラ科遺伝資源を保有する有利条件をいかして、属・種間ペアのS特異的認識に関する研究を実施している。
高次元データの統計分析

研究期間(5年間)の3年目にあたる平成30年度は,(1)経時データの高次元推測法の開発,(2)経済時系列データ解析,(3)新たな操作変数推定法の開発について重点的に研究を進めた。(1)の研究成果:(a)目的変数ベクトルの次数が大きい場合での多変量回帰モデルにおける変数選択問題に取り組み,目的変数の次元の大きさによらず高い選択確率が期待できる新たなモデル選択規準を提案した。(b)本研究においてp/N→c (0<c<1,p:次元,N:標本数)の枠組みで,Bartlett-Nanda-Pillai検定統計量の大標本・高次元展開公式の漸近展開公式の計算可能な誤差限界を得ていた。今年度の研究において,p/N→0の場合も誤差限界を導出できることが分かった。これにより,大標本漸近展開公式と,大標本・高次元漸近展開公式の選択に道が開けた。(2)の研究成果:経済時系列データのトレンド推定に関する理論的研究を中心に行った。l1トレンド・フィルタリング応用上の課題に対する一つの実用的な解決法を提示したほか,低次のウィッテイカー・ヘンダーソン・グラジュエーション法のハット行列に関する基礎的な研究を行い一定の成果を得た。また経済データからなる行列に非負値行列因子分解を応用することについての検討を行った。(3)の研究成果:ファクターモデルの操作変数推定について考察した。操作変数推定を行う場合,多操作変数の問題と弱操作変数の問題を考察する必要があるが,多操作変数は昨年度分析したため,今年度は弱操作変数の問題を理論的に考察した。特に,確証的ファクターモデルに焦点を絞って分析したところ,内生変数の共通項と誤差項の分散比が操作変数の強さに影響を与えることが理論的に示された。モンテカルロ実験で理論的結果を確認し,実データの分析も行った。現在までの進捗状況は平均しておおむね順調に進展していると判断できる。その理由を(1)経時データの高次元推測法の開発,(2)経済時系列データ解析,(3)新たな操作変数推定法の開発に分けて記す。(1)について:目的変数ベクトルの次数が大きい場合での多変量回帰モデルにおける変数選択問題に取り組み,目的変数の次元の大きさによらず高い選択確率が期待できる新たなモデル選択規準を得ることができたことによる。一方,大標本・高次元漸近展開近似に関する結果を得ているが,高次元共分散行列の縮小推定量の応用に関する結果が得られていないことは課題として残っている。(2)について:l1トレンド・フィルタリング応用上の課題に対する一つの実用的な解決法を提示したことや低次のウィッテイカー・ヘンダーソン・グラジュエーション法のハット行列に関する基礎的な研究を行い一定の成果を得たことによる。一方,非負値行列因子分解の経済時系列分析への応用に関しては,先駆的試みということもあり,応用研究に至っていない。この点で遅れがある。(3)について:理論的考察・モンテカルロ実験ともに,想定外の問題に直面することもなく,当初の予定通り実施できたことによる。なお,その結果はすでに論文としてまとめてあり,査読付き雑誌に投稿後,現在,改訂の要求を受けている。研究期間(5年間)の4年目にあたる2019年度は,次の(1)(3)について重点的に研究を進め将来の研究成果の獲得を目指す:(1)経時データの高次元推測法の開発:(a)共分散行列の修正コレスキー分解に現れる三角行列の観測変量ベクトルの成分の一部を説明変数と目的変数としたときの回帰係数ベクトルと一致することが知られている。これらを様々な罰則付き最小2乗(OLS)推定量で置き換えることにより得られる共分散行列の推定量の性質を調べ,多変量解析手法への応用法を開発する。(b)目的変数ベクトルの次数と説明変数の個数が大きい場合での多変量回帰モデルにおける変数選択問題において,目的変数の次元数と説明変数の個数を標本数で割ったものが1未満の値に収束する条件の下で標本数を無限大とする漸近理論の下で,ロス有効性と平均有効性を持つような情報量規準を提案する。(2)経済時系列データ解析:(a)経済時系列のトレンド推定法の開発に取り組む。特に,そのハット行列が離散コサイン変換行列により対角化可能であるフィルタリングについて研究を進める。(b)非負値行列因子分解法を応用して経済時系列の共トレンド推定問題を考える。(3)新たな操作変数推定法の開発:予測回帰モデルの操作変数推定について考察する。予測回帰モデルの推定には, OLS推定量がよく使われるが,OLS推定量はバイアスが大きいことが知られており,様々なバイアス修正OLS推定量が提案されている。本研究では,OLS推定量ではなく,操作変数を用いた推定を考察する。本研究は,「高次元データの統計分析」という研究課題のもと,計量経済学の研究者が,数理統計学・統計的機械学習の研究者と協力して高次元データの分析手法を開発すると同時に,共同研究を通じて新たな計量経済学研究のシーズを探る。5年間の全研究期間を通して,次の4項目について重点的に研究を進め研究成果の獲得を目指す:(1)経時データの高次元推測法の開発;(2)経済時系列データ解析手法の開発;(3)新たな操作変数推定法の開発;(4)リッジ推定法の改善。

(1)については,目的変数ベクトルの次数が大きい場合での多変量回帰モデルにおける変数選択問題において,どのような非心パラメータ行列の下でも一致性を持つような一般化Cp規準の条件を目的変数ベクトルの次数も大きくなるような漸近理論の下で導出した。(2)については,ある対称バンド・テプリッツ行列の固有値の漸近的な性質を明らかにした。(3)については,先行研究のサーベイと簡単なモンテカルロ実験を行った。操作変数が多いケースを考察した先行研究は多くあるが,その中でも代表的な論文を選択し,モンテカルロ実験によりパフォーマンスの比較を行った。実験結果から,Hausman, Newey, Woutesen, Chao and Swanson(2012)によって提案されたHLIM/HFUL推定量のパフォーマンスが最も良いという成果を得た。(4)については,経時データに対する正規線形混合回帰モデルにおける説明変数選択問題に取り組み,ランダム係数が2個の場合の共分散構造に関するパラメータがパラメータ空間の境界にある場合のAIC規準の漸近バイアスを導出した。現在までの進捗状況はおおむね順調に進展していると判断できる。その理由を(1)経時データの高次元推測法の開発;(2)経済時系列データ解析手法の開発;(3)新たな操作変数推定法の開発;(4)リッジ推定法の改善に分けて記す。(1)について:目的変数ベクトルの次数が大きい場合での多変量回帰モデルにおける変数選択問題において,どのような非心パラメータ行列の下でも一致性を持つような一般化Cp規準の条件を目的変数ベクトルの次数も大きくなるような漸近理論の下で導出することに成功したことによる。(2)について:ある対称バンド・テプリッツ行列の固有値の漸近的な性質を明らかにできたことによる。(3)について:理論的考察と数値実験が予定通り進んでいることによる。(4)について:経時データに対する正規線形混合回帰モデルにおける説明変数選択問題に取り組み,ランダム係数が2個の場合の共分散構造に関するパラメータがパラメータ空間の境界にある場合のAIC規準の漸近バイアスを導出することに成功したことによる。本研究は,「高次元データの統計分析」という研究課題のもと,計量経済学の研究者が,数理統計学・統計的機械学習の研究者と協力して高次元データの分析手法を開発すると同時に,共同研究を通じて新たな計量経済学研究のシーズを探る。5年間の全研究期間を通して,次の4項目について重点的に研究を進め研究成果の獲得を目指す:(1)高次元共分散行列の推定と応用;(2)経済時系列データ解析手法の開発;(3)新たな操作変数推定法の開発;(4)経時データの高次元推測法の開発。このうち, (1)については,正準相関分析における変数の冗長性検定統計量の分布の大標本・高次元漸近展開公式の計算可能な誤差を得,学術誌に掲載された。また,代表的なMANOVA検定統計量である, Bartlett-Nanda-Pillai検定統計量の帰無分布の大標本高次元での極限分布による近似公式の計算可能な誤差限界を得た。
蛋白質分子進化仮説を模したモジュールのかき混ぜによる新規人工機能性蛋白質の創製

1.ヘムを感知しシグナルカスケードを制御可能な人工蛋白質の設計最近のゲノムプロジェクトにより、生体内には生命活動に必須の多くのシグナル伝達系が存在していることが明らかになってきた。本研究では、これらシグナルカスケードを人工的に改変する人工蛋白質を創製することを目指して、ミオグロビン(Mb)にトリプトファニルtRNA合成酵素(TrpRS)と結合できるグリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ(GapDH)のモジュールを融合することにより、ヘムの有無の有無により、TrpRSとの結合を制御する新規蛋白質の創製を目指した。Mbのアミノ末端にGapDHのモジュールを融合したキメラ蛋白質は、ヘムと強く結合し、天然Mb同様、酸素が可逆的に配位できる安定なヘム近傍構造を持つことが明らかになった、また、このキメラ蛋白質は、天然のGapDH同様、TrpRSと特異的に結合でき、さらに、TrpRSのアミアシル化活性を大幅に上昇できることがわかり、新規機能性蛋白質の創製に成功したことが明らかになった。2.脳内に局在するグロビン蛋白質の新規機能の発見最近、脳内に酸素結合が可能な蛋白質「ニューログロビン(Ngb)」が存在することが報告され、虚血に伴う細胞死の抑制へのNgbのかかわりが指摘されている。今回、このNgbがシグナル伝達系を制御する分子として機能しているという仮説を立て、実証を目指した。まず、Ngbと相互作用する脳内蛋白質分子を特定するために、Yeast Two-Hybrid System法により、ヒトNgbをbaitとし、ヒト脳cDNAライブラリーを用い、探索を行った。表面プラズモン共鳴装置による蛋白質間相互作用の解析もあわせて行った結果、Ngbは、数種類の脳内シグナル伝達蛋白質と結合することが明らかになった。さらに、種々のモジュール置換した変異体を用い複合体形成時の機能解析を行い、Ngbによる虚血時シグナル伝達系の制御メカニズムを解明し、Ngbはモジュール単位で機能分担していることを明らかにした。1.モジュール・シャッフリングによる新規人工機能性蛋白質の目指す方法論の開発ミオグロビン(Mb)はモジュールM1からM8の8つのモジュールから構成されている。今回、まず最初のステップとして、ミオグロビンのM1M2断片及びM3M8断片を作製し、これらモジュール間を連結させる条件を見つけることに成功した。今後は、この手法を用い、ランダムなモジュールのシャッフリングを行い、セレクションにより、新規機能性蛋白質の創製に挑む。2.ヘムを感知しシグナルカスケードを制御可能な人工蛋白質の設計最近のゲノムプロジェクトにより、生体内には生命活動に必須の多くのシグナル伝達系が存在していることが明らかになってきた。本研究では、これらシグナルカスケードを人工的に改変する人工蛋白質を創製する手始めとして、構造及び機能解析が進んでいるMbにトリプトファニルtRNA合成酵素(TrpRS)と結合できるグリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ(GapDH)のモジュールを融合することにより、ヘムの有無の有無により、TrpRSとの結合を制御する新規蛋白質の創製を目指した。Mbのアミノ末端にGapDHのモジュールを融合した融合蛋白質は、ヘムと強く結合し、天然Mb同様、酸素が可逆的に配位できる安定なヘム近傍構造を持つことが明らかになった。一方、この融合蛋白質は、天然のGapDH同様、TrpRSと特異的に結合できることも明らかになった。今後、ヘムによるTrpRSの制御について検討し、生体内でのシグナルカスケード制御の可能性を探る。3.モジュール置換による新規人工機能性蛋白質の創製ヘモグロビン(Hb)α鎖は、アルツハイマーβアミロイド蛋白質(Aβ40)、TrpRSと相互作用するが、ミオグロビン(Mb)はこれら蛋白質と結合できない。今回、MbのモジュールM6をHbα鎖のモジュールM6で置換したキメラMbをつくったところ、Aβ40及びTrpRSと結合した。このことから、Hbα鎖のモジュールM6がAβ40,TrpRSとの結合部位であることが明らかになった。

まず、Ngbと相互作用する脳内蛋白質分子を特定するために、Yeast Two-Hybrid System法により、ヒトNgbをbaitとし、ヒト脳cDNAライブラリーを用い、探索を行った。表面プラズモン共鳴装置による蛋白質間相互作用の解析もあわせて行った結果、Ngbは、数種類の脳内シグナル伝達蛋白質と結合することが明らかになった。さらに、種々のモジュール置換した変異体を用い複合体形成時の機能解析を行い、Ngbによる虚血時シグナル伝達系の制御メカニズムを解明し、Ngbはモジュール単位で機能分担していることを明らかにした。
ランニング障害予防を目的とした接地方法の提案：関節のてこ比に着目して

接地方法がランニング障害リスクに及ぼす影響について調べた先行研究では,足が地面から受ける力(地面反力)の評価に留まっており,腱や骨といった障害が発症する組織に作用する力を評価出来ていない.本研究では接地方法が足部周りの腱および骨(アキレス腱および脛骨)に作用する力へ及ぼす影響を明らかにすることを目的とした.一定の走速度下では,接地方法間で地面反力に差がなかった一方,アキレス腱および脛骨に作用する力は前足部接地で最も大きく,中足部接地,後足部接地の順で小値を示した.また走速度の増加に伴いアキレス腱および脛骨に作用する力も増加したが,その差分は接地方法間の差分よりも小さいことが明らかとなった.ランニング障害発症予防を目的としたランニング動作の研究は広く行われているが,"ランニングの接地初期において,つま先から接地することで,踵から接地するよりも足が地面から受ける力(地面反力)が減少する"という報告により,ランニング動作の中でも接地方法に着目が集まっている.しかし接地方法に関する先行研究では,地面反力の評価に留まっており,腱や骨といった実際にランニング障害が発症する組織に作用する力を評価出来ていないという問題がある.障害の発症は組織の損傷であることから,障害が発症する組織に作用する力の評価が必要不可欠である.そこで本年度では,前足部接地,中足部接地,後足部接地の3種類の接地方法が,足部周りの腱および骨(アキレス腱と脛骨)に作用する力へ及ぼす影響についての評価を行った.一定の走速度(3.3 m/s)条件において,接地方法間で地面反力に差は認められなかった一方,アキレス腱および脛骨に作用する力は前足部接地で最も大きく,次いで中足部接地,後足部接地の順で小さい値が観察された.この差を説明する主となる要因として,前足部接地では地面反力の作用点が足関節回転軸から離れた前足部に位置し,その結果大きな地面反力のモーメントアームを有していたことが示された.申請時の計画では,平成27年度内にデータの収集と分析を行い,平成28年度に学会発表と論文執筆を行う予定であった.しかし被験者のリクルート等が予定よりもスムーズに進んだため,実験実施と分析を早めに行うことが出来,平成27年度内に学会発表と論文執筆まで終えることが出来た.近年の研究にて,"前足部(つま先)から接地することで,後足部(踵)から接地するよりもランニング接地初期における地面反力(足が地面から受ける力)が減少する"と報告されており,障害発症予防を目的とした研究で注目が集まっている.しかし先行研究では腱や骨といった実際に障害が発症する部位に作用する力の評価は行えておらず,地面反力のみの評価に留まっている.そこで本研究では異なる接地方法が足部周りの腱および骨(アキレス腱および脛骨)に作用する力へ及ぼす影響について明らかにすることを目的とした.前年度の成果報告にて,一定の走速度条件においてアキレス腱および脛骨に作用する力は前足部接地で最も大きく,次いで中足部接地,後足部接地の順で小さいことを示した.関連研究成果は,今年度,国際誌へ2本論文として掲載された.また今年度は異なる走速度条件下において接地方法の違いがアキレス腱および脛骨に作用する力へ及ぼす影響について検討を行った.ジョギングペース(3.3 m/s)およびレースペース(5.6 m/s)にて,前足部接地および後足部接地を行った際のデータ収集を行い,上記と同様のデータ処理・分析を行った.その結果,走速度の増加に伴いアキレス腱および脛骨に作用する力も増加したが,その差分は接地方法間の差分よりも小さいことが明らかとなった.この研究成果は今年度に国際学会等で発表を行った.申請時の計画では,平成28年度内に論文執筆を終え,国際誌への投稿を行う予定であった.しかし前年度より計画以上のペースで研究が進んだことから,平成28年度内に論文の掲載まで到達することが出来た.また計画されたデータ収集も平成28年度内に全て終了し,データ処理や分析も当初の計画以上に進展している.近年の研究にて,"前足部(つま先)から接地することで,後足部(踵)から接地するよりもランニング接地初期における地面反力(足が地面から受ける力)が減少する"と報告されており,障害発症予防を目的とした研究で注目が集まっている.しかし先行研究では腱や骨といったランニング関連障害が実際に発症する部位へ作用する力の評価は行えておらず,地面反力のみの評価に留まっているという大きな問題点を有している.そこで本研究では異なる接地方法が足部周りの腱および骨(アキレス腱および脛骨)に作用する力へ及ぼす影響について明らかにすることを目的とした.その結果,1)一定の走速度条件においてアキレス腱および脛骨に作用する力は前足部接地で最も大きく,次いで中足部接地,後足部接地の順で小さいこと,2)走速度の増加に伴いアキレス腱および脛骨に作用する力も増加したが,その差分は接地方法間の差分よりも小さいこと,3)接地初期の足関節の運動方向が異なることから,センサ由来のデータを用いた接地方法やアキレス腱および脛骨に作用する力の推定等の障害リスク評価の可能性が示された。

これらの研究成果は国内および国際学会等(International Society of Biomechanicsなど)での発表を行い,関連する複数の国際誌(International Journal of Sports Medicineなど)にて研究論文として掲載済みである.接地方法がランニング障害リスクに及ぼす影響について調べた先行研究では,足が地面から受ける力(地面反力)の評価に留まっており,腱や骨といった障害が発症する組織に作用する力を評価出来ていない.本研究では接地方法が足部周りの腱および骨(アキレス腱および脛骨)に作用する力へ及ぼす影響を明らかにすることを目的とした.一定の走速度下では,接地方法間で地面反力に差がなかった一方,アキレス腱および脛骨に作用する力は前足部接地で最も大きく,中足部接地,後足部接地の順で小値を示した.また走速度の増加に伴いアキレス腱および脛骨に作用する力も増加したが,その差分は接地方法間の差分よりも小さいことが明らかとなった.平成28年度では,異なる走速度条件における接地方法の違いが足部に作用する力へ及ぼす影響の評価を行う.実験の方法論は,平成27年度の実験によって既に定まっているため,その方法論を用いたデータ収集と分析を行う予定である.平成28年度までで,全てのデータ収集が完了しているため,今年度はデータの処理・分析,論文執筆を行い,国際誌への成果発表を行う.バイオメカニクス申請者の所属機関変更につき,当初購入予定であったデータ収集用機器の購入が一部不要となったため.初年度での申請者の所属機関変更につき,当初購入予定であったデータ収集用の機器購入が一部で不要となったため.データの処理・分析の効率化を図るため,ソフトウェアの購入や開発に費用を充てる.データの処理および分析作業の効率化を進めるため,計算プログラム開発用ソフトウエアの購入等に費用を充てる.
αVβ8インテグリンによるTGF-β1の活性化が大腸癌の浸潤・転移に及ぼす影響

ヒト大腸癌におけるβ-カテニンの発現パターンと各種インテグリンの発現およびリンパ節転移との関連を検討した.大腸癌の手術材料67例(男性37例,女性30例,平均68.0才)のパラフィン切片および凍結切片を用いて,インテグリンα3β1,α5β1,β4,αVβ6およびβ8を染色した.浸潤先端部では,β-カテニンの核内集積がみられた17例のうち14例(82%)でリンパ節転移がみられた(p=0.0004).またβ8が陰性であった18例のうち12例(67%)でリンパ節転移がみられた(p=0.0192).αVβ6陽性例の内の76%,およびα5β1陽性例の内の92%はβ8も陽性となったが(p=0.0268),β-カテニンやリンパ節転移との相関は得られなかった.α3β1とβ4は大腸癌のほぼ全例で陽性であった.以上より,β-カテニンが浸潤先端部で核内集積し,かつβ8陰性の症例は,有意に臨床病期が進行しており,リンパ節転移も高頻度であった.ヒト大腸癌におけるTGF-β1とTGF-β受容体の発現を調べ,さらにTGF-β1の活性化に関わっているthrombospondin(TSP)の発現状況についても調べた.切片を用いた染色では,TGF-β1は40.5%が陽性で,TGF-β受容体は38.1%が陽性であった.20例では両者ともに陽性であり,有意に同時発現していた(p=0.0013).一方TSPは6例(7.1%)のみが陽性であり,TGF-β1の活性化に関係があるとは言えなかった.インテグリンβ8とTGF-β1の発現の関連性は,予想に反してインテグリンβ8とTGF-β1の発現には相関は認められなかった.αVβ6と,TGF-β1,TGF-β受容体,β-カテニンの発現にも関連はなかった.これまでの検討では,αVβ8の発現低下と癌の転移促進を意味づけるデータは得られなかった.ヒト大腸癌におけるβ-カテニンの発現パターンと各種インテグリンの発現およびリンパ節転移との関連を検討した.大腸癌の手術材料67例(男性37例,女性30例,平均68.0才)のパラフィン切片および凍結切片を用いて,インテグリンα3β1,α5β1,β4,αVβ6およびβ8を染色した.浸潤先端部では,β-カテニンの核内集積がみられた17例のうち14例(82%)でリンパ節転移がみられた(p=0.0004).またβ8が陰性であった18例のうち12例(67%)でリンパ節転移がみられた(p=0.0192).αVβ6陽性例の内の76%,およびα5β1陽性例の内の92%はβ8も陽性となったが(p=0.0268),β-カテニンやリンパ節転移との相関は得られなかった.α3β1とβ4は大腸癌のほぼ全例で陽性であった.以上より,β-カテニンが浸潤先端部で核内集積し,かつβ8陰性の症例は,有意に臨床病期が進行しており,リンパ節転移も高頻度であった.ヒト大腸癌におけるTGF-β1とTGF-β受容体の発現を調べ,さらにTGF-β1の活性化に関わっているthrombospondin(TSP)の発現状況についても調べた.切片を用いた染色では,TGF-β1は40.5%が陽性で,TGF-β受容体は38.1%が陽性であった.20例では両者ともに陽性であり,有意に同時発現していた(p=0.0013).一方TSPは6例(7.1%)のみが陽性であり,TGF-β1の活性化に関係があるとは言えなかった.インテグリンβ8とTGF-β1の発現の関連性は,予想に反してインテグリンβ8とTGF-β1の発現には相関は認められなかった.αVβ6と,TGF-β1,TGF-β受容体,β-カテニンの発現にも関連はなかった.これまでの検討では,αVβ8の発現低下と癌の転移促進を意味づけるデータは得られなかった.TGF-βは、細胞増殖や細胞外基質のリモデリングなど細胞のホメオスタシスに重要な役割を担っている。TGF-βが活性化するためには、潜在型TGF-β結合蛋白との結合が解離してTGF-β受容体と結合することが必須である。最近ではTGF-β1の活性化にαVβ6、αVβ8のインテグリンが関わっていることが明らかになった。現時点ではインテグリンによるTGF-β1の活性化がごく限られた疾患でのみ関与が指摘されているが、癌の浸潤・転移との関わりは不明である。また大腸癌ではβ-カテニンの浸潤先進部における選択的活性化がんの悪性度を決定するという知見を研究分担者の源が報告し、新たながん遺伝子として注目されている。多くの分子種を構成するβ1インテグリンは、β-カテニンのがん化シグナルにも影響を与える重要な因子の1つである。平成16年度では、ヒト大腸癌におけるβ-カテニンの発現パターンと各種インテグリンの発現およびリンパ節転移との関連を検討した。

すなわち、大腸癌の手術材料67例(男性37例、女性30例、平均68.0才)のパラフィン切片および凍結切片を用いて、インテグリンα3β1、α5β1、β4、αVβ6およびβ8を染色し、臨床病理学的事項との相関を検討した。浸潤先端部では、β-カテニンの核内集積がみられた17例のうち14例(82%)でリンパ節転移がみられた(p=0.0004)。またβ8が陰性であった18例のうち12例(67%)でリンパ節転移がみられた(p=0.0192)。αVβ6陽性例の内76%、およびα5β1陽性例の内92%はβ8も陽性となったが(p=0.0268)、β-カテニンやリンパ節転移との相関は得られなかった。α3β1、β4は、大腸癌のほぼ全例で陽性であった。以上より、β-カテニンが浸潤先端部で核内集積し、かつβ8陰性の症例は、有意に臨床病期が進行しており、リンパ節転移も高頻度であった。大腸癌では、αVβ8の発現低下のために、αVβ8によるTGF-β1の活性化が起こらず、TGF-β1による細胞増殖の抑制が解除され、結果的に大腸癌の浸潤・転移を高めることになる可能性が示唆された。TGF-βは,細胞増殖や細胞外基質のリモデリングなど細胞のホメオスタシスに重要な役割を担っている.TGF-βが活性化するためには,潜在型TGF-β結合蛋白との結合が解離してTGF-β受容体と結合することが必須である.最近ではTGF-β1の活性化にαVβ6,αVβ8のインテグリンが関わっていることが明らかになった.現時点ではインテグリンによるTGF-β1の活性化がごく限られた疾患でのみ関与が指摘されているが,癌の浸潤・転移との関わりは不明である.平成17年度では,ヒト大腸癌におけるTGF-β1とTGF-β受容体の発現,さらにTGF-β1の活性化に関わっているthrombospondin(TSP)の発現状況について調べた.大腸癌の手術材料84例(男性45例、女性39例、平均68.3才)のパラフィン切片を用いた染色では,TGF-β1は34例(40.5%)が陽性で,TGF-β受容体は32例(38.1%)が陽性であった.20例では両者がともに陽性であり,有意に同時発現していた(p=0.0013).一方TSPは6例(7.1%)のみが陽性であり,TGF-β1の活性化に関与があるとは言えなかった.インテグリンβ8とTGF-β1の発現の関連性は,予想に反してインテグリンβ8が陰性の例で,特にTGF-β1が陰性になる傾向があるとは言えなかった.インテグリンαVβ6とTGF-β1とTGF-β受容体の発現,β-カテニンの発現にも関連はなかった.β-カテニンが浸潤先端部で核内集積し,かつβ8陰性の症例は,有意に臨床病期が進行しており,リンパ節転移も高頻度であったが,そのメカニズムとしてαVβ8によるTGF-β1の活性化が起こらず,TGF-β1による細胞増殖の抑制が解除されるという当初の予想を支持するものではなかった.これまでの検討では,αVβ8の発現低下と癌の転移促進を意味づけるデータは得られなかった.
幼児のふりにおける知識の必要性の理解

1.自分がふりをするときの心の働きの理解従来,他者がふりをするときの心の働きに関する幼児の理解が検討されてきた。すなわち,他者がふりをするためには,ふりの対象に関する知識や(e.g.,Davis,Woolley&Bruell,2002;Lillard,1993;杉本,2006,2007),ふりをする意図(e.g., Joseph,1998;Lillard,1998)を持っている必要があることの理解である。しかしながら,自分自身(自己)がふりをときの心の働きの理解は検討されていない。そこで,自分が未知の対象のふりをできないこと(調査1),未知の対象のふりをする際どのような知識を持つべきか(調査2)に関する幼児の理解を検討した。これを検討するために,年少児(3,4歳児),年長児(5,6歳児)を対象に,自分がルモソ(未知対象)のふりができるか(調査1),自分がレミング(未知対象)のふりをする時,正しい知識を与える第3者と誤った知識を与える第3者のいずれから教えてもらいたいか(調査2)を聞いた。さらに,その理由を尋ねた。2つの調査結果から,年少児で既に,自分が未知の対象のふりをできないことや,未知の対象のふりをするためにその正しい知識を持つべきことを理解していた。しかしながら,その理由として自分の知識に関する説明を行うことは年少児には難しく,年長児では可能であることが示された。また,この結果は,心の働きの理解に関しては自分が先か,他者が先かという問題が論議されているが,自分の心の働きの理解の方が先に獲得されることを示唆した。1.幼児のふりにおける対象の知識の必要性の理解の検討幼児のふりにおける知識の必要性の理解、すなわち、ふりをする側にとって、ふりをする対象の知識が必要であることの理解、ふりをされる側にとって他者のふりを判断するときに対象の知識が必要であることの理解の発達的変化を検討した。対象は3-4歳児と5-6歳児である.その結果,3-4歳児はふりをする側とふりをされる側にとって,ふりをする対象の知識が必要であることを理解していなかったが,5-6歳児は理解していた。2.幼児における誤った知識に基づくふりの理解ある対象に関して誤った知識を持つ他者がそのふりをするとき,どのようなふりをするのを推測させることにより,幼児のふりにおける対象の知識の役割の理解を検討した。対象は3-4歳児と5-6歳児である.5-6歳児は,人がある対象のふりをするとき,たとえその対象に関する知識が誤っても,その知識内容に基づいてふりをすることを理解していた。一方,3-4歳児は,他者がふりの対象に関して誤った知識を持つ場合に,他者の知識ではなく自分の持つ正しい知識に基づいて,他者のするふりを推測してしまうことが多かった。*1.2の研究結果をまとめた論文を発達心理学会に投稿し,現在審査中である。3.レビュー論文の作成国内外の研究結果に基づきレビュー論文を書いた。
包括的代謝プロファイリングによる自己免疫疾患モデルラットの病態発症機構の解明

本研究では、自己免疫性1型糖尿病モデルラットおよび自己免疫性甲状腺炎モデルラットを用いて、自己免疫疾患の病態発症過程の経時的な代謝プロファイルの変化を明らかにすることにより、自己免疫疾患の病態発症機構を解明することに挑んだ。本研究の結果、メタボロームというこれまでとは異なる視点から、自己免疫疾患の病態発症に関与する代謝物・代謝経路ならびに自己免疫疾患の病態発症を鋭敏に感知する新規のバイオマーカー候補が同定されるなど、全く新しい自己免疫疾患の早期診断や病態評価法の確立に直結する成果が得られた。本研究では、自己免疫性1型糖尿病モデルKDPラットおよび研究代表者が新規に確立した自己免疫性甲状腺炎モデルPVG.KDP-Cblbラットを対象として、包括的メタボローム解析により病態発症過程の経時的な代謝プロファイルの変化(経時的代謝ダイナミクス)を明らかにする。膵臓および甲状腺における炎症や病態の発症・進展・重症化を鋭敏に反映する代謝物・代謝経路を同定し、細胞レベルおよび個体レベルの解析から病態生理学的な意義を検討することにより、メタボロームという新たな視点から自己免疫疾患の病態発症機構の解明に挑む。1. 1型糖尿病モデルKDPラットを対象とした包括的メタボローム解析1型糖尿病モデルKDPラットと対照のKND(Komeda non-diabetic)ラットから経時的に採取した血漿サンプルを用いて、平成25年度はCE-MSを用いたメタボローム解析を行い、病態発症過程の詳細な代謝プロファイルの変化(経時的代謝ダイナミクス)を明らかにした。2.自己免疫性甲状腺炎モデルPVG.KDP-Cblbラットを対象とした包括的メタボローム解析自己免疫性甲状腺炎モデルPVG.KDP-Cblb系統におけるCblb遺伝子座に関して変異型のホモ個体と対照の野生型個体から経時的に採取した血漿サンプルを用いて、平成25年度はCE-MSを用いたメタボローム解析を行い、病態発症過程の詳細な代謝プロファイルの変化(経時的代謝ダイナミクス)を明らかにした。メタボロームという観点から、自己免疫疾患の発症機構の解明ならびに自己免疫疾患の病態発症を鋭敏に感知する新規のバイオマーカーの同定につながる成果が得られた。1. 1型糖尿病モデルKDPラットを対象とした包括的メタボローム解析平成24年度は1型糖尿病モデルKDPラットと対照のKND(Komeda non-diabetic)ラットについて、生後4週齢から糖尿病発症後まで1週ごとに採血を行って血漿サンプルを採取した。このようにして採取した血漿サンプルについてGC-MSを用いたメタボローム解析を行い、病態発症過程の詳細な代謝プロファイルの変化(経時的代謝ダイナミクス)を明らかにした。2.自己免疫性甲状腺炎モデルPVG.KDP-Cblbラットを対象とした包括的メタボローム解析平成24年度は自己免疫性甲状腺炎モデルPVG.KDP-Cblb系統におけるCblb遺伝子座に関して変異型のホモ個体と対照の野生型個体について生後8週齢から発症後まで10週ごとに採血を行って血漿サンプルを採取した。1. 1型糖尿病モデルKDPラットを対象とした包括的メタボローム解析自己免疫性1型糖尿病モデルKDPラットを対象として行ったGC-MSおよびCE-MSによるメタボローム解析の結果の検討から、膵島炎や糖尿病の病態発症過程の詳細な代謝プロファイルの変化を明らかにするとともに、病態発症を鋭敏に反映する代謝物・代謝経路の候補を同定した。

2.自己免疫性甲状腺炎モデルPVG.KDP-Cblbラットを対象とした包括的メタボローム解析自己免疫性甲状腺炎モデルPVG.KDP-Cblbラットを対象として行ったGC-MSおよびCE-MSによるメタボローム解析の結果の検討から、甲状腺における炎症発症過程の詳細な代謝プロファイルの変化を明らかにするとともに、病態発症・進展・重症化を鋭敏に反映する代謝物・代謝経路の候補を同定した。メタボロームというこれまでとは異なる観点から、自己免疫疾患の病態発症に関与する代謝物・代謝経路ならびに自己免疫疾患の病態発症を鋭敏に感知する新規のバイオマーカー候補が同定された。全く新しい自己免疫疾患の早期診断や病態評価法の確立に直結する成果が得られた。実験動物学、分子代謝学今年度は当初の計画に沿って順調に研究が進展した。今年度は当初の目的に沿って順調に研究が進展した。今後も当初の計画に沿って研究を遂行する予定である。1. 1型糖尿病モデルKDPラットを対象とした包括的メタボローム解析:これまでに実施したメタボローム解析の結果について、対照系統との比較解析や経時的な動態解析から、膵島炎の開始・進展や糖尿病の発症・進展・重症化を鋭敏に反映する代謝物・代謝経路を同定する。2.自己免疫性甲状腺炎モデルPVG.KDP-Cblbラットを対象とした包括的メタボローム解析:前述の1型糖尿病モデルの解析と同様に、甲状腺炎の開始・進展や病態の発症・進展・重症化を鋭敏に反映する代謝物・代謝経路を同定する。3.特定された代謝物・代謝経路についての細胞レベルおよび個体レベルの解析:上記1および2の解析から特定された代謝物・代謝経路について、細胞レベルおよび個体レベルの解析により病態生理学的な意義を明らかにする。具体的には、代謝物の生成や分解に関わる酵素の阻害薬・活性化薬や代謝酵素遺伝子のノックダウンなどにより細胞レベルにおける代謝・生理学的意義を検討する。さらに、代謝酵素の阻害薬や活性化薬を自己免疫疾患の動物モデルに投与して個体レベルの解析を行い、病態生理学的な役割を検討する。1. 1型糖尿病モデルKDPラットを対象とした包括的メタボローム解析平成25年度以降はCE-MSによるメタボローム解析を行い、GC-MSによるメタボローム解析の結果を含めた検討から、膵島炎や糖尿病の発症を鋭敏に反映する代謝物・代謝経路を同定する。具体的には、前年度に採取した血漿サンプルについてCE-MSを用いたイオン性・高極性代謝物についてのメタボローム解析を行い、病態発症過程の詳細な代謝プロファイルの変化を明らかにする。対照系統との比較解析や経時的な動態解析から、炎症の開始・進展や病態の発症・進展・重症化を鋭敏に反映する代謝物・代謝経路を同定する。2.自己免疫性甲状腺炎モデルPVG.KDP-Cblbラットを対象とした包括的メタボローム解析前述の1型糖尿病モデルの解析と同様に自己免疫性甲状腺炎モデルPVG.KDP-Cblbラットを対象としてCE-MSによる包括的メタボローム解析を行い、甲状腺における炎症の開始・進展や病態の発症・進展・重症化を鋭敏に反映する代謝物・代謝経路を同定する。次年度の研究費は消耗品費、国内旅費およびその他として使用する計画である。
インドシナ半島の植物のバイオシステマティクス

本年度は、6月に岩槻がフランス・パリ自然史博物館を訪問して所蔵標本にもとづくインドシナ植物相の解析を行った。また、12月-1月に岩槻、村上、横山潤(研究協力者)がベトナム、ラオスおよびタイに赴き、現地のChamlong Phengklai(タイ)、B.Svengsukusa(ラオス)、Nguyen Nghia Thin(ベトナム)らと協力して植物標本及び試料を採集し、植物調査を行った。本年度は特にベトナム北部で数多くの成果を上げることができた。この地域は日本や中国における植物の種分化を考える上で重要であるにもかかわらず十分な調査が行われてこなかったため、今回の調査で得られた知見はこれらの地域の植物の多様性の理解に大きく貢献するものである。たとえば被子植物では、この時期に好適な試料が得られるクワ科、サトイモ科、アカネ科、ツバキ科、キク科などを中心に調査を行った。大部分の試料は現在詳細な検討を進めている最中であるが、すでに明らかになった知見のうち特筆すべきものを以下に挙げる。テンナンショウ属(サトイモ科)は昨年得られた低地産の2種に加え、今回新たに山地生の2種を得ることができた。そのうちの1種は特異な形態的特徴を示し新種であると考えられる。この種は中国側にも類似するものがなく、テンナンショウ属の種分化を考える上でも重要な発見である。「黄色のツバキ」として著名なツバキ属キンカチャ節(ツバキ科)は中国-ベトナム国境付近に数種が分布し、中国では詳細な研究がなされているがベトナム国内では十分な知見は得られていなかった。昨年度の調査でベトナム北部の低山帯に1種分布することが明らかになったが、今回さらに山地帯にも別の種が分布していることがわかった。生品を育成中であり、これを用いて中国の種との詳細な比較研究が行えるものと期待している。シダ植物では、ホウビシダ類とオオタニワタリ類で興味深い知見が得られた。ヤクシマホウビシダは常に水しぶきの当たるいわば半水生の生育環境に生え、この環境に適応して葉が細胞層2層にまで薄くなり、細胞間隙も完全に消失した特殊な種である。これは、ヒマラヤから中国西南部、タイ北部、ベトナム北部から、台湾、日本にまで広い範囲に点在するように分布している。ところが、中国西南部とタイ北部には、このヤクシマホウビシダと外部形態が非常に良く似ているものの、水とは無関係の生育環境に生え、葉も細胞3層以上あり、細胞間隙も発達するもの(ヤクシマホウビシダモドキ、仮称)も存在し、時にヤクシマホウビシダと混在している。今回ベトナムで採集したヤクシマホウビシダを含むヤクシマホウビシダ複合体については、持ち帰ったDNAをもとにrbcL遺伝子の塩基配列を決定した。そして、分子系統樹を作成してみた結果、細胞間隙のない細胞2層の葉をもつ、いわゆるヤクシマホウビシダは、ベトナム、中国、タイ、日本と採集した場所を問わず単系統群となった。このことは、進化の過程でヤクシマホウビシダがヤクシマホウビシダモドキ群から何回も生じたのではなく、1回だけ生じたことを示している。一方、ヤクシマホウビシダモドキについては、少なくともrbcLの塩基配列が5-6個異なる2つの種が存在するらしいこともわかった。一方、オオタニワタリ類は、たとえばシマオオタニワタリ(Asplenium nidus)という一つの種がアジア全体に広く分布していることになっているなど、種の認識には問題があることが容易に予想できる群である。その理由としては外部形態が単純で、種の識別に使えるような形質があまりないことがあげられる。今回我々は、特にこのオオタニワタリ群に注意を払い、合計5カ所でこの植物材料を採集すると共に外部形態も詳しく観察した。その結果、根茎の形、胞子嚢群の長さ、葉の長さと幅の比、葉の中肋にキ-ルある・なしなど様々な形態的変異も観察された。同時に、持ち帰ったDNAに基づく分子系統学的解析も現在行っているところである。今後も、ヤクシマホウビシダ群、オオタニワタリ群などについて詳しい比較研究を続けていくことで、適応的な形質(ヤクシマホウビシダ類の場合は薄い葉)の遺伝的な背景や種分化の機構といった今後の進化生物学にとって重要と考えられる問題にアプローチできる可能性がある。

そのうちの1種は特異な形態的特徴を示し新種であると考えられる。この種は中国側にも類似するものがなく、テンナンショウ属の種分化を考える上でも重要な発見である。「黄色のツバキ」として著名なツバキ属キンカチャ節(ツバキ科)は中国-ベトナム国境付近に数種が分布し、中国では詳細な研究がなされているがベトナム国内では十分な知見は得られていなかった。昨年度の調査でベトナム北部の低山帯に1種分布することが明らかになったが、今回さらに山地帯にも別の種が分布していることがわかった。生品を育成中であり、これを用いて中国の種との詳細な比較研究が行えるものと期待している。シダ植物では、ホウビシダ類とオオタニワタリ類で興味深い知見が得られた。ヤクシマホウビシダは常に水しぶきの当たるいわば半水生の生育環境に生え、この環境に適応して葉が細胞層2層にまで薄くなり、細胞間隙も完全に消失した特殊な種である。これは、ヒマラヤから中国西南部、タイ北部、ベトナム北部から、台湾、日本にまで広い範囲に点在するように分布している。ところが、中国西南部とタイ北部には、このヤクシマホウビシダと外部形態が非常に良く似ているものの、水とは無関係の生育環境に生え、葉も細胞3層以上あり、細胞間隙も発達するもの(ヤクシマホウビシダモドキ、仮称)も存在し、時にヤクシマホウビシダと混在している。今回ベトナムで採集したヤクシマホウビシダを含むヤクシマホウビシダ複合体については、持ち帰ったDNAをもとにrbcL遺伝子の塩基配列を決定した。そして、分子系統樹を作成してみた結果、細胞間隙のない細胞2層の葉をもつ、いわゆるヤクシマホウビシダは、ベトナム、中国、タイ、日本と採集した場所を問わず単系統群となった。このことは、進化の過程でヤクシマホウビシダがヤクシマホウビシダモドキ群から何回も生じたのではなく、1回だけ生じたことを示している。一方、ヤクシマホウビシダモドキについては、少なくともrbcLの塩基配列が5-6個異なる2つの種が存在するらしいこともわかった。一方、オオタニワタリ類は、たとえばシマオオタニワタリ(Asplenium nidus)という一つの種がアジア全体に広く分布していることになっているなど、種の認識には問題があることが容易に予想できる群である。その理由としては外部形態が単純で、種の識別に使えるような形質があまりないことがあげられる。今回我々は、特にこのオオタニワタリ群に注意を払い、合計5カ所でこの植物材料を採集すると共に外部形態も詳しく観察した。その結果、根茎の形、胞子嚢群の長さ、葉の長さと幅の比、葉の中肋にキ-ルある・なしなど様々な形態的変異も観察された。同時に、持ち帰ったDNAに基づく分子系統学的解析も現在行っているところである。今後も、ヤクシマホウビシダ群、オオタニワタリ群などについて詳しい比較研究を続けていくことで、適応的な形質(ヤクシマホウビシダ類の場合は薄い葉)の遺伝的な背景や種分化の機構といった今後の進化生物学にとって重要と考えられる問題にアプローチできる可能性がある。今年度は、8月にVidal,Svengsuksa,Thinの3氏を招へいし、インドシナにおける現地調査の打ち合わせを行なった。これにより、現地の詳細な状況を把握することができた。