hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
工学実用から要請される高性能非構造自由界面多相流数値モデル開発と実証

工学応用に広く用いられる非構造格子における多相流数値流体力学モデルの計算精度及びロバスト性を一層改善するために,本研究企画を実施した。高性能な数値モデルの開発及び実証を中心に研究を遂行し,次の主な成果が得られた。1任意形状要素,混合要素を持つ非構造格子における三次精度高性能数値流体力学コアを構築した。2複雑非構造要素における高精度自由界面捕獲法を開発した。3非構造格子における高性能な自由界面多相流汎用CFDモデルのフレームワークを構築した。4自由界面多相流数値モデルを検証するための実験データセットを整備し,数値モデルの実証を行った。本研究によって工学上実用性の高い高性能数値モデルを確立した。我々が独自に提案した高性能数値解法を用いることで,実用性の高い汎用非構造自由界面多相流数値モデルを開発する。並びに,複雑幾何形状を持つ流路における検証実験を行い,工学実現象に対する高度な汎用性,再現性とロバスト性を有する数値解析モデルを確立することを目的とする。それに向けて平成27年度では,次の課題を中心に研究を行った。1任意形状ハイブリッド非構造要素におけるマルチモーメント再構築補間関数を提案した。三次元要素において従来の四面体と任意六面体要素に加え,プリズム(Prism)とピラミッド(Pyramid)形状の要素に適用できる補間関数を提案した。これによって異なる形状を持つ要素で合成する複合非構造格子におけるマルチモーメント空間補間関数を構築することができ,任意形状適合格子への適用は可能になった。2任意非構造格子における圧縮性・非圧縮性流れを同じ数値解法で計算できるマッハ統一解法を開発した。VPM(Volume-average/Point-value Multi-moment)及びMCV(Multi-moment Constrained finite Volume)の2種類のマルチモーメント有限体積法による数値流体解析モデルを構築した。ベンチマークテストにより,開発されたモデルが既存の有限体積モデルに比べ,精度とロバスト性が大きく改善されたことを実証した。3任意形状の三次元格子要素における自由界面捕獲法であるTHINC(Tangent of Hyperbola INterface Capturing)法を開発した。非構造格子THINC法は幾何的再構築VOFと同等な計算精度を有し,複雑幾何形状を持つ流路における多相流のシミュレーションに大きく期待される。平成27年度の研究目標は,主に以下の三点を計画していた。1適合格子を含む任意形状ハイブリッド非構造格子要素におけるマルチモーメント再構築補間関数の提案。2任意非構造格子における圧縮性・非圧縮性流れを統一で計算できる数値解法の開発。3任意形状ハイブリッド非構造要素における自由界面捕獲法であるTHINC法の構築。前述の研究実績概要報告の通り,当初の研究計画を達成している。そのうち2について,任意非構造格子におけるマッハ統一解法は,圧縮性流れに対する計算精度が大幅に改善され,予想以上の成果をあげている。一部の研究成果をすでに国際英文学術誌に投稿した。実用性の高い汎用非構造格子自由界面多相流数値モデルの構築及び検証に向けて研究を進めている。平成28年度においては,任意形状におけるTHINC多次元補間関数に自由界面の二次曲面表現の定式化を新たに提案した。それに基づく有限体積法の定式化による運動量の移流計算の保存型数値解法を開発した。これによって密度差の大きい多相流問題の計算精度が大きく改善された。また,表面張力や重力など外力の計算についてBalanced forceの定式化を開発した。表面張力が支配的であるマイクロスケール多相流の計算に伴う擬似流れを防ぐことに成功した。これらの新規開発した計算モジュールを取り入れたVPM法とTHINC法を基軸とする多相流数値モデルを構築した。さらに,数値流体力学解法の散逸誤差を改良するため,BVD(Boundary Variation Diminishing)原理を提案した。この原理は,多相流計算に限らず,高性能有限体積法の開発における普遍的な指針として,関連分野の今後の発展に大きく影響を与えるものである。数値モデルの検証用ベンチマーク実験データセットを構築するために,産総研との共同研究でマイクロスケールの複雑流路内の自由界面多相流に関する実験を行った。T字型及びFlow Focusing型のマイクロチップを作成し,水を連続相,シリコンオイルを分散相としたマイクロドロップレットの生成実験を行い,様々な条件における画像データを取得した。これらの実験データを用いて前述の数値モデルの検証を行った結果,本研究で開発した数値モデルが実現象をよく再現できることを実証した。平成28年度の研究目標は,主に以下の三点を計画していた。1自由界面を持つ多相流数値計算モデルの構築に極めて重要である運動量の計算及び表面張力など外力の数値定式化の開発。2VPMとTHINC法を基盤とした数値モデルの構築。3数値モデル検証用の実験データセットの整備。前述の研究実行報告の通り,当初の研究計画を達成したうえ,BVD原則の提案など従来計画に盛り込まれていない研究成果も得られている。一部の研究成果はすでに国際英文学術誌に投稿し,掲載されている。本研究計画の最終年度である平成29年度において以下の方面に重点をおき,研究活動を展開した。・実用化に向けた自由界面多相流の数値解析モテルの整備を行った。開発した各計算手法・数値モジュールを非構造格子に実装し,複雑な幾何形状を持つ流路を精確に表現できる解析モデルを構築した。さらに高速化するために計算コードのGPU計算環境への移植及び並列化に着手した。・圧縮性多相流の計算モデルの構築・改良を行った。

空間再構築における従来型の多項式を用いる高解像度数値解法の代わりにTHINC法を導入し,自由界面を含む接触不連続面の数値解法の誤差による拡散問題を根本的に解決した。また,THINC法は一般的な移流スキームとしての数値分散・数値散逸特性を理論的に分析し,従来のTVD系手法を上回る性能を示した。さらにTHINC法を移流解法として非構造格子数値流体解析コードに組み込み,従来手法に比べ,高精度かつ安定な計算結果を得た。・昨年度の研究実施により得られた多相流実験データを用い,数値モデルの検証を行った。また,スロッシングや水波の発生・伝搬などの実現象をシミュレートし,本研究で開発した数値モデルが既存モデルに比べ,優れた計算精度と計算強靭性を有することを実証した。工学応用に広く用いられる非構造格子における多相流数値流体力学モデルの計算精度及びロバスト性を一層改善するために,本研究企画を実施した。高性能な数値モデルの開発及び実証を中心に研究を遂行し,次の主な成果が得られた。1任意形状要素,混合要素を持つ非構造格子における三次精度高性能数値流体力学コアを構築した。2複雑非構造要素における高精度自由界面捕獲法を開発した。3非構造格子における高性能な自由界面多相流汎用CFDモデルのフレームワークを構築した。4自由界面多相流数値モデルを検証するための実験データセットを整備し,数値モデルの実証を行った。本研究によって工学上実用性の高い高性能数値モデルを確立した。平成28年度においては,VPM法とTHINC法を基軸とする多相流数値モデルを構築する。完全圧縮性または非圧縮性多相流体に対してすでにプロトタイプモデルを作成し,それぞれの計算精度や安定性を確認している。また,単相流のマッハ統一解法について,現在VPM法に基づく圧力ベース解法と密度ベース解法の両面から研究を進めている。圧力ベース解法においてAUSMリーマン・ソルバーに圧力プロジェクションによる修正を加えた統一数値モデルを完成した。一方,密度ベース解法に対して前処理による統一解法も開発した。単相流の数値検証により,これらの手法は幅広いマッハ数を持つ流れ現象においても安定且つ良好な計算結果を得ている。今後,これらのマッハ統一解法を数値フレームワークの基礎として汎用性の高い自由界面多相流モデルの確立を目指す。THINC法についてこれまでに主に異なる流体の界面追跡に用いられている。さらにその適用対象は流れに存在する他の不連続面にも拡大して行く。これによって複雑な流体構造をより高精度で捉えることにつながる。今後,実験にあわせて物理モデルの検討を行う予定である。
誤用の事例研究に基づく中国語教育文法の再構築とその有効性の多角的検証

本研究は、最終年度に当たって、今まで行っていた研究成果に基づき、教室文法の再構築を具体化し、理論文法から教室文法への転換につてい研究を行った。「理論文法から教室文法への転換ー“又不"構文を中心に」、『外国語教育フォーラム(第18号、2019年)。また、二回生用の教材を開発した。研究期間全体を通じて、主な研究成果は、まず、学習者が学習にあたってつまずいたパターン、及びつまずいた初学者学習意欲の変動過程を解明したこと。その次、いままですべての研究成果を実践的に反映し、研究成果が現場で役に立つために新たな教科書を開発したこと。研究期間中主に学習者の学習におけるつまずきのパターン、及び学習者の学習意識の変動を影響する要因を明確にした。以上のようなことを明確にしたことにより、教育者が現場でそれを意識し、学習効果をもっと高めることを期待することができる。また、研究期間全体、各レベルの学習者を対象に、系統的に学習することに注目し、教科書10冊を開発した。1.本研究代表者は自分が担当するクラスの学習者を対象にして、授業ごとに行われている小テスト、中間テスト、期末テスト、個人発表などにおける誤用例を収集し、データ化を進めた。そのデータを、以前の研究成果「日本大学生漢語学習語法実例偏誤分析ー以初級学習段階為中心『外国語教育フォーラム』第14号,(p.91p.105)(2015)」と比較した。こうして学習者のよく行われる誤用とそのパターンを明らかにした。2.学習者(主に再履修者(129名))の学習意欲の変化に関する調査を行った。再履修者を中心にした理由は以下の三点である。(一)今まで、再履修者の学習意欲の変化に関する研究はまだ行われていないこと、(二)毎年、再履修者が大勢おり、データ処理に必要な母集団が安定して得られること、(三)挫折感を抱いている再履修者から、教育現場で埋もれている問題を掘り返すことができる。今回得られた研究成果を「漢語重修班学習者的学習積極性調査及課堂設計『外国語教育フォーラム』第16号,(p.9p.21)(2017)」で発表した。3.以上の研究成果に基づいて、学習知識を減らすことなく、学習者にとって理解しやすく、使いやすい教材(『初級中国語会話編自分のことばで話す中国語』、(『初級中国語会話編自分のことばで表現する中国語』、金星堂(2017))を開発した。当該年度に実施した研究は、主に基礎調査が中心である。これは次年度の研究の準備でもあり、他の中国語教育に関する研究にも不可欠なものである。さらに、今年度の基礎調査の成果は、新しく作成した教科書に反映することができた。このように研究成果が教育現場に活用されることで教育効果のより一層の向上が期待される。今年の研究内容は主に来年度に向けた準備段階としての基礎調査である。データ収集の土台であるアンケート調査は、予定通り円滑に行えた。研究成果の一部を新しい教科書の作成に活用することができた。こういったことから、順調に研究が進展していると考えている。1.誤用例を収集する作業は前年度と同じく引き続き行って、データ化を進めた。今までのデータと比べた結果から、学習者にとっては、類義語の学習及び量詞の学習に関する問題が新たにわかった。その問題を起こす要因の一つは、参考書の説明が曖昧で、厳密ではないことがわかった。この問題を中心に、具体的に、動量詞“tang"について研究し、これまでの研究成果に基づいて、これまでとは異なる見解を見い出した。また、教育現場における“tang"の扱い方に関して、いくつかの提案を行った。得られた研究成果を「動量詞tang的語義特徴分析与教学『中国語教育』第16号,(p.111p.124)(2018)」で発表した。2.また、誤用例を収集すると同時に、現在教材や教育現場で用いられている学校文法は、文法の捉え方、学習要点の設定の仕方、文法学習の必要性など重要な観点においてきわめて多様であり、教師間・教材間に大きな認識の差が存在していることがわかり、よりよい授業効果を出すには、このような問題を無視することができず、教育現場に存在している多様な観点、及び学校文法が抱える課題などを踏まえた上に、要点式学校文法についてほかの研究者と共同研究を行った。得られた研究成果を「要点式学校文法の再検討『中国語教育』第16号,(p.47-p.67)(2018」で発表した。3.以上の研究成果に基づき、新しい学習教材(『ステップバイステップ歩歩高初級中国語』、朝日出版(2018)、『入門中国語西遊記へのオマージュ乾版』朝日出(2018))を開発した。今年の研究は主に今まで収集したデータに基づき、そのデータからいろいろな情報を抽出し、またそのデータを活用することによって、いろいろな問題を発見し、研究を進めた。データの量及びその有効性が今年の研究がうまく進む主な要因だと考えている。

研究期間全体を通じて、主な研究成果は、まず、学習者が学習にあたってつまずいたパターン、及びつまずいた初学者学習意欲の変動過程を解明したこと。その次、いままですべての研究成果を実践的に反映し、研究成果が現場で役に立つために新たな教科書を開発したこと。研究期間中主に学習者の学習におけるつまずきのパターン、及び学習者の学習意識の変動を影響する要因を明確にした。以上のようなことを明確にしたことにより、教育者が現場でそれを意識し、学習効果をもっと高めることを期待することができる。また、研究期間全体、各レベルの学習者を対象に、系統的に学習することに注目し、教科書10冊を開発した。今後の研究は基本的に計画通りに進める予定である。特に文法に関する研究を中心にする予定である。学習者の学習意欲の変動に大きく影響を与える要因は文法学習であることが、今年度実施した研究成果で分かったためである。また、語彙と音韻は学習者にとって難しいものであるものの、学習意欲に負の影響を与えなかったからである。今後研究は誤用例の発掘と事例研究を継続する。それと並行して、今年度で判明した学習者のつまづき(誤用例)に共通しているパターンに基づき、教育文法の再構築を目指す。具体的に、初級段階において頻繁に間違いやすい類義語(“有"と“在")、数量詞“tang"の語用論的な意味の再明確化、および初級段階で扱う“把"構文などである。今年度で実施した研究成果を教育現場に活用されるように、前年度で使用した教科書の不備を改善し、新たな教科書も作成する予定である。今年度の研究と同じように、教育文法の研究を中心に行うことである。今後の研究は主に二つの部分に分けている。一つ目は、具体的に事例研究を継続すること。いままでの事例研究は言葉の用法を中心に行ってたが、今後の研究は構文の違い、たとえば反復疑問文とma疑問文の違い、ba構文と受け身文の語用論的な違いなどの問題も行う予定である。二つ目、各具体的な事例の研究成果に基づき、体系的に初級段階の教育文法を再構築ことを目指すことである。最終的に、以上のような研究成果は、新たな学習教材を作成ことによって反映する予定である。次年度使用額が生じた理由としては、まず、研究調査・アンケートの統計などの作業は全部研究代表者自分で行っていたため、研究補助に関するする人件費及び謝金は、発生しなかったこと。また、国内の学会参加は予定より一回少なかったため、その分の旅費が発生しなかったことがあげられる。これらの金額と次年度以後に請求する研究費を合わせた使用計画としては、パソコンの購入、資料調査による出張、及び国内、海外で開催されている学会への参加することなどを計画している。
視覚および嗅覚の観点からみた木質材料の感性評価

本論文では,木質材料の優れた感性特性を積極的に活用することを目的として,視覚と嗅覚の二つの視点からその感性特性を総合的に評価することを試みた。具体的には,ニオイを好ましい視点から捉えた場合として,脳波と感情プロフィール検査(POMS)を用いて,針葉樹材が有するニオイの生理心理的作用について検討を行った。さらに,視覚情報がニオイ評価に及ぼす影響を,木材表面およびニオイを対象とした官能評価実験と,AHP法を用いた要因分析によって明らかにした。一方,ニオイを好ましくない視点から捉えた場合は,ホルムアルデヒドに着目し,合板から揮発するホルムアルデヒド放散量を低減する方策について検討した。具体的には,合板に[ユリア・フェノール・アンモニア・カテキン・タンニン]の5種類の化学物質を減圧注入し,これらの物質によるホルムアルデヒド低減効果を,その気中濃度測定と臭気官能評価実験によって明らかにした。以上の検討によって得られた結果は以下のように要約できる。(1)針葉樹材のニオイは,人の疲労感や緊張感を低減させる傾向がある。(2)脳波には,ニオイの有無による有意な変化が認められなかった。(3)視覚惰報を加えることよって,ニオイの認容性評価と強さの評価は増加する傾向にある。(4)ニオイの評価には,木目や色合いなどの視覚情報だけでなく材料名も大きな影響を及ぼす。(5)ユリア処理とアンモニア処理によって,合板のホルムアルデヒド気中濃度およびニオイの感覚強度は,いずれも大きく減少した。本年度は,木材および木質材料の嗅覚特性と視覚特性を明らかにすることを目的として,これらの揮発性成分の分析および材料表面の測色,ニオイや木材表面の特徴を把握するための官能評価実験などを行った。嗅覚の観点からは,主要な建築用木材および居住空間を構成する木質材料を対象としたヘッドスペースガス分析とこれらのニオイの官能評価実験を行った。これにより個々のニオイの特徴を把握することができた。ついで,これらのニオイが人の心理に及ぼす影響を明らかにするために,気分調査票POMSを用いた被験者実験を行った。その結果,木材のニオイには精神作業を負荷した場合の疲労感を軽減する作用があることが示唆された。一方,視覚の観点からは試料の表面色を分光測色計によって測定すると同時に,樹種や光源の違いによる視覚イメージの変化を検討するための被験者実験を行った。得られた結果から試料の表面色と木材の視覚イメージとの関連を検討したところ,その色相と認容性(快・不快)および緊張感の間に対応関係があることが明確となった。また,光源の種類および照度を変化させたところ,木質系材料は白熱球下では蛍光灯下より評価が高い傾向にあるものの,照度の違いによる評価差はほとんどないことが明らかとなった。また,これらの実験によりサンプルの視覚情報の有無がニオイの評価に影響を与えることが示唆された。そこで,どのような視覚情報がニオイの評価に影響を及ぼしているかを明らかにするためにAHPを用いて検討した。これにより,木材表面の[色相・木目・肌目]のいずれもが同程度にニオイの評価に影響を及ぼしていること,材料に対する知識の有無もまた評価に大きな影響を与えていること,材料表面の光沢は評価に及ぼす影響が少ないことなどを明らかにすることができた。そのため,木質材料のニオイを好ましい視点とそうでない視点から捉えた評価を行った。具体的には,ニオイを好ましい視点から捉えた場合として,自発脳波と気分評価尺度(POMS)を指標として,針葉樹材が有する固有のニオイの生理心理的作用について検討を行った。さらに,視覚情報の有無を考慮した上で,材料表面およびニオイの官能評価実験によって,空間内での実際的な木質材料の利用方法について検討した。これに対して,ニオイを好ましくない視点から捉えた場合は,室内空気汚染物質の一つであるホルムアルデヒドに着目し,合板から揮発するホルムアルデヒド放散量の低減方法について検討した。

ここでは,製造直後の合板に[ユリア・フェノール・アンモニア・カテキン・タンニン]の5種類の化学物質を減圧注入し,これらの物質によるホルムアルデヒド低減効果を放散量測定と臭気官能評価実験によって検討した。以上の検討によって得られた知見は以下のように要約できる。(1)自発脳波には,ニオイの有無による有意な変化が認められなかった。(2)針葉樹林のニオイには人の疲労感や不安感を低減させ,活気を増大させる傾向がある。(3)木質材料のニオイの認容性評価は,視覚情報を加えることによって増大した。(4)ユリアおよびアンモニア処理によってホルムアルデヒド放散量が大きく低減した。(5)カテキン処理により,ホルムアルデヒド放散量が低減するだけでなく,その心理的快適性が増大することが示唆された。
連作障害の発病抑止の機作解明と拮抗微生物の利用

トウガラシは疫病に罹りやすく、多年に渡る栽培における連作障害が重大な生産制限因子になっている。本研究はトウガラシ疫病に対する土壌の発病抑止力の実態を解明するとともに、拮抗微生物による生物学的防除の可能性を明らかにすることを試みた。まず、トウガラシ主産地の疫病常習発生地域から採取した発病土壌および無病土壌について比較検討し、疫病の発生抑止には土壌の理化学的性質よりも微生物学的因子が深く関与していることが確かめられた。ついで、現地の状況に照らして4種の有機物施用によるトウガラシ栽培実験を夏期と秋期に行い、有機物施用による発病抑止効果は気温の低い秋期に高く、その種類としては稲ワラが最も高いことが明らかにされた。それで、発病抑止効果を示した土壌からトウガラシ疫病菌(Phytophthora capsici)に対して拮抗力の強い数種の微生物を分離し、その拮抗作用の態様を調べ、疫病菌の菌糸の変形、枯死、溶解、菌糸または遊走子のうへの寄生などを示すことが確認された。また、これら数種の分離菌株は、トウガラシ疫病菌で汚染させた土壌でのトウガラシ栽培試験において、強い発病抑止効果を示すことが実証された。さらに、その抑止効果は疫病菌に対する土壌の溶菌力と高い正の相関をもち、溶菌力の増大が疫病菌の密度を低下させ、発病抑止にきわめて有効であることを明確にした。また、溶菌力は接種菌および接種土壌のセルラ-ゼおよびβ-グルカナ-ゼ活性と高い正の相関を示すが、キチナ-ゼ活性とは相関を示さないことを明らかにした。一方、トウガラシ疫病菌の細胞壁はセルロ-スとβ-グルカンからなり、キチンはごく僅かしか含まれないことが確認され、上記の溶菌作用の機作を明らかにした。以上の研究結果より、トウガラシ疫病に対する溶菌作用の機作と有機物施用の効果の実態を明らかにするとともに、拮抗微生物による疫病の生物学的防除の基礎的知見が得られた。トウガラシの長期間の栽培のため連作障害が発生している地域より,トウガラシ疫病の発病地点と無病地点より採取した34ヶの作土について,発病および無病土壌間の理化学的性質の差異,発病発生の原因になっている疫病菌(Phytophthora capsice)に対する土壌の溶菌活性,土壌の微生物相の特徴および疫病菌に対する拮抗微生物の分離・同定を行った.トウガラシを栽培している畑土壌の発病地点と無病地点の理化学的性質の差異を検討したところ,発病土壌は無病土壌に比べてpH(H_2O)が高く,土壌の水分含量が大きかった.その他の有機物含量,交換性陽イオン等については,両者の土壌間に有意の差は認められなかった.トウガラシ疫病菌に対する土壌の溶菌活性は,発病土壌において低く,さらに遊走子の方の形成数が大きいことが明らかになった.また,土壌の微生物相の中で,発病土壌ではPseudomonas属に代表されるグラム陰性細菌が多く,一方,無病土壌においてセルロース分解菌数が多かった.連作障害の生態学的防除法の確立を図るため,発病および無病土壌の拮抗微生物の計数および分離をトウガラシ疫病菌に対する対峙培養法により検討した,疫病菌に対する土壌系状菌の拮抗菌率は無病土壌において44%であり,無病土壌の拮抗菌率の18%よりかなり高く,連作障害の発病抑止に対して拮抗系状菌の役割の重要性が示唆された.

なお,拮抗系状菌として,Aspergillus fumigatus,Aspergillus niger,Aspergillusflavus,Pentcillium sp.が分離・同定された.土壌伝染性病原菌であるPhytophthora capsiciにより発病するトウガラシ疫病菌は、トウガラシ生産に大きな制限因になっている。抑止土壌中にはトウガラシ疫病菌に対して多くの拮抗微生物が存在し、それらの疫病菌の生存及び発病に対する拮抗作用には疫病菌の菌糸の奇形化、菌糸への寄生、遊走子のうへの寄生、遊走子のう形成の抑制、溶菌作用などが観察された。本年度は、トウガラシ疫病の防除に対する拮抗微生物の発病抑止の機作解明と拮抗微生物の疫病防除への利用の可能性を検討した。トウガラシ疫病の抑止土壌または抑止効果を示した有機物施用土壌から分離した拮抗微生物、Aspergillus sp.、Trichoderma sp.、Streptomyces sp.10B、Streptomyces sp.12A、Bacteria Bl、Pericillum sp.を用いた。これらの各菌株を稲わら堆肥に接種培養し、ポット土壌に施用した。拮抗微生物を処理した土壌にトウガラシを接種し、菌齢30日目にトウガラシ疫病菌を接種した。2ケ月のトウガラシ栽培期間中の疫病発生、土壌中の疫病菌数の変化、土壌の疫病菌に対する溶菌作用および土壌酵素活性を検討した。拮抗微生物処理区の疫病発生を調査した結果、Penicillium sp.処理区を除く他の全処理区について1%水準で拮抗微生物による発病抑止効果が認められ、土壌の疫病菌数が10/g乾土以下になると疫病の発生が激しく減少することが明らかになった。また、疫病菌に対する土壌の溶菌作用が強い処理区ではトウガラシ疫病の発生が減少した。なお、土壌の溶菌作用と関連して土壌の酵素活性を調べたところ、土壌の溶菌力は拮抗微生物およびその接種土壌のセルラーゼとβーグルカナーゼ活性に高い正の相関があることが明らかになった。以上の結果から、トウガラシ疫病の発病抑止に土壌の溶菌作用が深く関与し、この溶菌力は拮抗微生物の産生する高い溶菌酵素活性に起因しており、また、トウガラシ疫病の防除に溶菌力の強い拮抗微生物の利用の可能性が明らかにされた。トウガラシは疫病に罹り易く、多年に渡る栽培における連作障害が大きな生産制限因子になっている。本年度は疫病菌に対する拮抗微生物の接種によるトウガラシ疫病の発生に対する抑制効果、接種後の土壌中における拮抗微生物や疫病菌の消長や土壌の溶菌作用の機作について検討した。まず、培養した拮抗微生物を疫病菌で汚染した土壌に施用してトウガラシ疫病の発生に対する拮抗微生物による抑止効果をポット栽培試験で検討した。拮抗微生物として、抗菌力の強い糸状菌3株、放線菌2株、細菌1株を用いた。その中で、糸状菌のTrichoderma virideとAspergillus nigerの接種区においてトウガラシ疫病の発病抑止が顕著に認められた。これらの糸状菌は土壌に接種された後、菌数の増大が認められ、全糸状菌中で主要な優占種になっていた。また、各処理区の土壌中、発病の激しい区において疫病菌数は1783CFU/gであった。しかし、上記の疫病発生の抑制された2区において疫病菌は検出されず、トウガラシ疫病の防除には土壌の疫病菌数を減少させることが重要であることが確認された。さらに、その抑止効果は疫病菌に対する土壌の溶菌力と正の相関をもち、溶菌力の増大が疫病菌の密度を低下させ、発病抑止に極めて有効であることを明確にした。
生物資源評価、環境リスク評価のための時空間モデリングと応用

生物資源や環境リスクを適切に評価するためには,時間的・空間的な特徴を把握するための方法をモデルに取り入れることが重要です.本研究では,1)より適切な生物資源評価のために、小区域ごとの海洋生物の資源量の増減や体長分布に基づき海域を分割する方法2)混獲データのようにゼロが多く含まれる計数データの時間的変動傾向の統計的解析法,3)季節により変化する日次変動のような2重周期変動の解析法の提案と南極昭和基地で観測されたCO2濃度データの解析、を行いました.生物資源評価のための時空間的モデリングの研究は、全米熱帯マグロ類委員会のCleridy Lennert-Cody博士らと共同で行い、南は主に統計理論・統計手法について担当した。各小区域の資源量増減と生物的特徴量の分布に基づいて海域を分割する手法の開発では、昨年度までのモデルを改良し、東部太平洋で延縄漁で漁獲されたメバチマグロの体長分布と単位努力量当たり漁獲量(CPUE)時系列データを用いて解析した海域の分割を提案した。研究結果は学術誌Fisheries Researchに掲載され、2012年8月に神戸で開催された国際計量生物学会では共同研究者が研究発表を行った。また、国際計量生物学会が約30年ぶりに日本で開催されることを機に海洋生物資源評価において国際的に著名な国内外の研究者と会合を持ち、研究情報を交換した。12月には東京大学経済学部の応用統計セミナー、3月には国際水産研究所において当該研究に関する講演を行った。環境リスク評価のための時空間的モデリングの研究では、周期的3次平滑化スプライン法の数理的特徴に基づいて周期的スプライン基底を用いたテンソル・プロダクト法による、季節によって変動する日次変動などを解析する統計手法についての研究を進め、そのメカニズムを理論的に考察した。国立極地研究所・統計数理研究所の研究者と南極における大気中の粒子状物質やCO2濃度の変動を解析するプロジェクト研究を進めており、上記手法を用いて南極昭和基地で観測されたCO2データと気温データの解析を大学院生と共に行い、結果を8月開催された国際計量生物学会で大学院生が発表した。また、粒子数データの解析のためのモデルの研究と基礎解析も進めている。8月には平滑化スプライン法に関する第一人者であるSimon Wood氏を招聘し、統計数理研究所でセミナーを開催して研究情報を交換した。生物資源評価のための時空間的モデリングの研究は、全米熱帯マグロ類委員会のCleridy Lennert-Cody博士らと共同で行った.Zero-inflatedデータに負の2項回帰モデルを用いた場合の傾向の過大推定の研究は、これまでの成果をまとめて論文にし、学術誌「統計数理」に掲載された.また、海洋生物の急激な減少を主張して注目を浴びた著名論文の中でも本研究で指摘したように傾向を過大推定している可能性があるため、サンディエゴでLennert-Cody博士らと当該データの取得・再解析に関して検討した.このときの議論をきっかけとして、マグロ漁船によるイルカ発見数データの解析に関する新たなプロジェクトを開始した.現在は、Compound Poisson regression modelの拡張モデルを検討中である.3月5日には慶應義塾大学矢上キャンパスにて海洋生物資源評価手法に関する国際シンポジウム「Innovation and Challenges for Fisheries Assessment and Management」を開催した.環境データ解析・リスク評価においては、季節により連続的に変化する日次変動を解析するために、2つの周期的スプライン関数にテンソルプロダクト法を用いて得られる2重周期スプライン法を提案し、その数理的性質を解明した.この方法、および、季節により変化する風速の影響を表す平滑法を用いて南極昭和基地で観測されたCO2濃度データの解析を行い、夏にはCO2濃度の日次変動が存在すること、風速の影響が季節により異なることを示すことができた.これらの結果は統計関連学会連合大会や科研費集会などで口頭発表し、現在は論文を執筆中である.大気汚染物質の健康への影響評価のプロジェクトでは、観測点以外の地点での汚染物質の量を、その物質の他地点での観測値や環境データを用いて補完し、健康への影響評価を適切に行う方法についての共同研究を開始した.生物資源や環境リスクを適切に評価するためには,時間的・空間的な特徴を把握するための方法をモデルに取り入れることが重要です.本研究では,1)より適切な生物資源評価のために、小区域ごとの海洋生物の資源量の増減や体長分布に基づき海域を分割する方法2)混獲データのようにゼロが多く含まれる計数データの時間的変動傾向の統計的解析法,3)季節により変化する日次変動のような2重周期変動の解析法の提案と南極昭和基地で観測されたCO2濃度データの解析、を行いました.生物資源評価のための時空間的モデリングの研究は、全米熱帯マグロ類委員会のCleridy Lennert-Cody博士らと共同で行い、南は主に統計理論・統計手法について担当した。資源量増減と体長分布による水域の分割問題では現時点での研究内容を論文にまとめ投稿中である。また、2012年8月に神戸で開催される国際計量生物学会で共同研究者が発表の予定である。加えて、各小水域ごとの資源量の増減を表現する新たな統計モデルの開発のために、他の解析上の複雑な要素が少ない、混獲が生じる確率の小水域ごとの時間的変動の推定問題に対するモデルを開発中である。

米国立生態解析統合センター(NCEAS、http://www.nceas.ucsb.edu/)に採択された「生態学における非線形モデリングのためのソフトウェア(OpenBugs, ADMB,およびRのパッケージ)の比較検討プロジェクト」では会合にインターネットを通じて参加し、フクロウの餌を乞う行動のデータに対する混合効果モデルの提案と解析結果の文書化に参加した。環境リスク評価のための時空間的モデリングの研究では、周期的3次平滑化スプライン法の数理的特徴の研究を発展させ、周期的スプライン基底を用いたテンソル・プロダクト法により季節によって変動する日次変動などを解析する統計手法を提案した。また、その手法を用いて南極昭和基地で観測された気象データを解析した。結果の一部はアメリカ合同統計学会、および、科研費シンポジウム「生体数理・社会数理の統計科学」で発表を行った。国立極地研究所・統計数理研究所の研究者と南極における大気中の粒子状物質やCO2濃度の変動を解析するプロジェクト研究に継続して参加し、大気中の粒子状物質の粒径ごとの粒子数データの解析、CO2データの解析を卒業研究生、大学院生と共に行った。生物資源評価のための時空間的モデリングの研究では、前年度に提案したモデルを改良し、実データに応用して東部太平洋における海洋生物資源評価に用いられている。研究成果は学会での発表を行い、学術誌にも論文が掲載された。環境リスク評価のための時空間的モデリングの研究では、周期的3次平滑化スプライン法の数理的特徴の研究を発展させ、周期的スプライン基底を用いたテンソル・プロダクト法により季節によって変動する日次変動などの解析法の研究を進め、南極昭和基地のデータに応用し研究発表を行った。これらはおおむね当初予定していたとおりであり、研究は順調に進展している。生物資源評価や環境リスク評価において、時間的・空間的な特徴を適切に把握し、より精度の高い解析をするための統計モデルの研究では、現時点での成果を論文にまとめ、学会などでも発表の予定である。さらに、改良法の提案のために先行研究を調べ、改良法のアイデアが概ねできている。環境リスク評価のための時空間的モデリングの研究では、周期的3次平滑化スプライン法の数理的特徴の研究を発展させ、周期的スプライン基底を用いたテンソル・プロダクト法により季節によって変動する日次変動などを解析する統計手法を提案している。生物資源評価のための時空間的モデリングの研究では、ゼロの多いデータの解析法に関して従来の研究を進展させるつもりである。また、多変量混獲データから混獲生物種の関連を示すために、変量あるいは個体の特徴量を抽出するための手法である主成分分析を一般化した一般化主成分分析法を提案し、データに応用するとともにこの手法の有用性を示すシミュレーションを進めたい。本研究も全米熱帯マグロ類委員会のCleridy Lennert-Cody氏と共同で行う予定ある。環境リスク評価のための時空間的モデリングの研究では、季節によって変動する日次変動などの解析法の理論的考察を進め、昭和基地データへの応用をすすめたい。
内分泌かく乱物質抵抗系動物作出に向けた試み

アルファルファにはクメステロールなどの植物エストロゲンが多く含まれていることが知られている。著者らはアルファルファ飼料のみで継代が可能なハムスターをすでに作出している。そこで内分泌かく乱物質に対する動物体の反応性を検討し,対照系統と比較して感受系および抵抗系の存在を明らかにしようとした。まず,摂取段階で動物が嗜好に差が存在する否かを検討したところ系統によって反応が異なるものの雄に比べて雌で摂取割合が高いことが明らかとなった。さらに,人工エストロゲンであるdiethylstilbestrol(DES)の飼料添加から,雄は濃度の上昇に対して摂取量を減らすのに対して雌ではエストロゲン濃度には依存せず,摂取量が変わらなかった。次いで,DESの新生仔投与は,分娩後24時間以内にDES100μgを含むコーン油50μlを40mg/体重(kg)となる量を腹腔内投与した。対照区にはコーン油を同量投与した。ハムスターが10週齢に到達した時点で内臓器,生殖器官重量および血清中のテステステロンとエストラジオール濃度を測定した。その結果,感受系は雄で10週齢時の性器肛門間距離(体長比)が添加区で高まる傾向にあったが雌では感受系.抵抗系共に対照区と添加区間に差異が認められなかった。一方,雌では腎臓重量(比体重値)で感受系が添加によって高まった。生殖器について雄では,精巣上体よりも精嚢重量でDES添加区が感受系,抵抗系に関係なく重量が極端に低下した。同様に,雌でも添加区の子宮重量がいずれの区でも増加した。これに対して,卵巣+卵管重量は抵抗系では変化がなかったのに対して感受系は明らかな増加を示した。雌における血中のエストラジオール濃度は通常,抵抗系が低く,感受系の半分であるがDES添加で感受系がさらに高まる傾向にあった。この傾向は植物エストロゲンでも同様の影響が現れた。以上のことから,草食型ハムスターは植物エストロゲンのみならず,DESでも反応に抵抗性を示すことが明らかとなった。内分泌かく乱物質の作用機構の解明および評価を個体レベルで行うために,クメステロールなど植物エストロゲンを多く含む飼料である,アルファルファのみを摂取して世代交代が可能なハムスターを、植物エストロゲンに対する抵抗系という視点で注目して,研究を行うことにした。つまり,動物は特定の環境にさらされる点では受動的にならざるを得ないが,食べ物を摂取する行動は能動的であり個体が選択可能な余地をもっている。さらに,摂取後の各消化、吸収そして代謝段階での無害化のメカニズムを知ることができる。すなわち,草食型のハムスターと通常の飼料で維持しているハムスターで系統や雌雄でも嗜好性や摂取後の反応に違いのあること,また,この選抜ハムスターの腸内細菌叢も特殊に変革されていることが明らかとなってきた。今年度の調査結果で,草食型に改良されたハムスターはホルモン様物質(DES)に対する摂取反応が異なること、特に雌雄でも反応に差異が生じ、雌では経験の効果が生じること。草食型ハムスター2系統間でも植物エストロゲンを多く含む飼料の摂取、消化で違いが認められる。さらに注目できるのは,同様に植物エストロゲンを摂取している2系統ハムスターでも血漿中エストラジオール濃度には雌雄ともに差異がないもののテストステロン濃度で大きな違いが現れ札次年度は,このことが植物エストロゲンに対する反応性の違いと特定できるのか,また妊娠期を通してどの時期に母体から胎児へ植物エストロゲンが移行するかについて検討する予定である。

アルファルファにはクメステロールなどの植物エストロゲンが多く含まれていることが知られている。そこで飼料のみで継代が可能なハムスターを用いて,内分泌かく乱物質に対する動物体の反応性を検討し,対照系統と比較して感受系および抵抗系の存在を明らかにしようとした。まず,摂取段階で動物が嗜好に差が存在するかを検討したところ系統によって反応が異なるものの雄に比べて雌で摂取割合が高いことが明らかとなった。さらに,人工エストロゲンの飼料添加から雄は,濃度の上昇に対して摂取量を減らすのに対して雌ではエストロゲン濃度には依存せず,摂取量が変わらなかった。次いで,人工エストロゲンの新生仔投与は,分娩後24時間以内にdiethylstilbestrol(DES)100μgを含むコーン油50μlを40mg/体重(kg)となる量を腹腔内投与した。対照区にはコーン油を同量投与した。ハムスターが10週齢に到達した時点で内臓器,生殖器官重量および血清中のテステステロン・エストラジオール濃度を測定した。その結果,感受系は雄で10週齢時の性器肛門間距離(体長比)が添加区で高まる傾向にあったが雌では感受系,抵抗系共に対照区と添加区間に差異が認められなかった。一方,雌では腎臓重量(比体重値)で感受系が添加によって高まった。生殖器について雄では,精巣上体よりも精嚢重量でDES添加区が感受系,抵抗系に関係なく重量が極端に低下した。同様に,雌でも添加区の子宮重量がいずれの区でも増加した。これに対して,卵巣+卵管重量は抵抗系では変化がなかったのに対して感受系は明らかな増加を示した。雌における血中のエストラジオール濃度は通常,抵抗系が低く,感受系の半分であるがDES添加で感受系がさらに高まる傾向にあった。この傾向は植物エストロゲンでも同様の影響が現れた。
東アジアにおける武器・武具の比較研究-騎兵装備を中心に-

古墳時代の武器・武具は、相互に密接な関連をもって変遷する。古墳出土の武器・武具を韓国や中国の出土例と比較、検討することにより、5世紀第2四半世紀に出現する武器・武具は、本来的に騎兵の装備であり、個々のモノとしてではなく、装備として導入されたと考えられるにいたった。特に、人のみならず、馬も甲冑を着用した重装騎兵は、中国で4世紀代の出土が知られており、それが高句麗を経由して、5世紀になると韓半島南端に、5世紀末には日本列島に、時期差を持って出現することが確認された。ただ、日本列島においては、重装騎兵がほとんど普及しておらず、そこからは、防禦施設の立地や構造等の違い、さらには、戦闘方法にも違いがあり、重装騎兵による戦いの優位性、必要性が認められなかったことが考えられるであろう。一方、韓半島の甲冑は、大きく、在地系、北方系、倭系に分けることができる。このなかで、騎兵装備である北方系甲冑は韓半島に普遍的に分布するが、在地系甲冑が4・5世紀代に新羅地域から加耶東部・南部地域にかけて出土するのに対し、倭系甲冑は、5世紀代に加耶南部・西部地域を中心に出土し、一部は百済地域に及んでいる。また、日本列島では、北方系甲冑である挂甲は出土するが、在地系甲冑が認められない。こうした状況は、当時の新羅・百済・加耶相互の関係や日本列島との交流の一端を反映しているのであろう。さらに、古墳時代の鉄製短甲の変遷に関しては、近年の有機質を素材とした甲の出土例が増加したことを受けて検討した結果、その出現には、中国長江中流域の戦国時代の墓から出土する漆皮甲と関係すると考えられる弥生時代の板綴甲が、4世紀後葉の帯金式甲冑の成立には、弥生時代から古墳時代にかけて出土する割抜甲の存在が関与していると考えられるにいたった。弥生時代、日本列島に甲冑が出現して以後、古墳時代には、その変遷過程に、大きく二つの画期がある。最初の画期である4世紀後葉には、甲冑製作技術が確立し、次の画期である5世紀第二四半世紀には、甲冑製作に鋲留技法・鍍金技法が採用される。この第二の画期に出現する挂甲は、本来的に騎兵の装備である。この時期以降、馬具も普遍化していき、馬文化が定着していった状況が窺える。騎兵のなかで、人のみならず、馬も甲冑を着用するのが重装騎兵であるが、日本列島においては、馬甲・馬冑の出土例が稀であることから、それほど普及しなかったようである。また、その出現時期も馬具や挂甲より遅れる。これに対し、韓半島東南部の加耶地域の甲冑は、大きく、在地系、北方系、倭系に分けることができるが、騎兵、あるいは、重装騎兵の装備は北方系に属す。馬具は、4世紀代の古墳から出土しているが、馬甲・馬冑は5世紀代にならないと出土しない。このことは、加耶地域においても、騎馬文化と重装騎兵は、時期を異にして伝来したことを示している。中国における重装騎兵は、遼寧省で4世紀代の出土が知られており、中国東北地方の重装騎兵が、高句麗を経由して、5世紀になると韓半島南端に、5世紀末には日本列島に、時期差を持って出現することが確認された。また、資料収集の過程で、中国揚子江中流域の漆皮甲が日本列島の弥生時代木甲・古墳時代鉄製甲冑の源流となりうる可能性があると考えられるにいたった。

漆皮製の馬甲・馬冑も出土しており、甲冑、さらには、騎兵という点に関しては、日本列島との関係が、従来あまり問題にされていなかった地域であるだけに、注目される。日本列島においては、5世紀中葉に、攻撃用武器、防禦具の性能に変化が認められる。防禦具では、それまでの短甲に加え、新たに挂甲や眉庇付冑が出現している。攻撃用武器でも、従来の槍にかわって矛が一般化し、また、鉄鏃も長頸鏃が次第に主流となる。さらには、矢の携行具も靫から胡〓へと移行する。このような状況から、この時期、新しく出現した武器・武具は、個々のモノとしてではなく、装備として導入された可能性が考えられるであろう。それらは、騎兵にも対応しうる装備であった。これに対し、同じく外来である、馬も甲冑を着用した重装騎兵は、ほとんど普及しなかった。その背景には、当時、日本列島においては、重装騎兵による戦いが必要とされなかったことが考えられるであろう。一方、古墳から出土する鉄製短甲のなかで、4世紀後葉以降に普及する帯金式短甲は、出土点数や技術的変遷が辿れることから日本列島で製作されたと考えて、まず、間違いのないものであるが、鉄製短甲そのもの出現経緯等については、明確にはなっていない。近年、弥生時代、古墳時代の有機質を素材とした甲の出土例が増加したことを受け、検討した結果、弥生時代の板綴甲は、中国揚子江流域の戦国時代の墓から出土する漆皮甲と関係する可能性を指摘しうるにいたった。さらに、漆皮甲-板綴甲の系譜関係のなかから、古墳時代初期の鉄製短甲である方形板革綴短甲が産み出され、板綴甲帯金式短甲の成立には、弥生時代から古墳時代の刳抜甲の存在が関与していると考えられるにいたった。同時に出現する付属具のなかにも漆皮甲冑との関係を窺わせるものがある。今後、武装の変遷を検討する上で、従来の中国東北地方、韓半島以外の地域も考慮して進めていく必要があろう。騎兵装備、特に重装騎兵の源流と考えられる中国東北地方から朝鮮半島北部にかけては、馬甲・馬冑の出土例が極めて稀である。中国では、わずかに、遼西地域で確認されているにすぎず、古墳の石室に描かれていることから、普遍化していたと考えられる高句麗にいたっては、皆無である。しかし、資料が豊富な加耶地域の出土例と比較することにより、古墳石室に描かれた重装騎兵も、十分に資料として活用しうるのである。壁画資料は、基本的に、行軍の場面と戦闘の場面であり、ここで注目されるのは、後者において、堅固な城壁が描かれている点である。重装騎兵は、このような城壁を廻らせた防禦施設を攻めるためにも必要とされたと考えられるのである。日本列島における防禦施設の立地や構造等がこれと異なる点を考慮すると、古墳時代において、戦闘における重装騎兵の必要性、さらには優位性といった点は、それほど顕著なものではなかった可能性が考えられるであろう。それは、戦闘方法に違いがあったことも示しているのである。こうした点も、日本列島において、重装騎兵が普及しなかった要因の一つとして、考慮していかなければならない。一方、4・5世紀代に新羅から加耶東部・南部地域にかけて出土する在地系甲冑に対し、倭系甲冑は、5世紀代に加耶南部・西部地域を中心に出土し、一部は百済地域に及んでいる。両者の間には、盛行の時期に微妙な差があるとともに、分布を異にする傾向が認められる。また、日本列島では、北方系甲冑である挂甲は出土するが、在地系甲冑が認められない。こうした状況は、当時の新羅・百済・加耶相互の関係や日本列島との交流の一端を反映しているのであろう。
クロマチンの動的変動によるゲノム刷り込みの転写制御機構の解析

哺乳類において、刷り込み現象の対象となる刷り込み遺伝子の多くはクラスターを形成して存在し、共通の調節分子を利用してドメインレベルで数百kb-数Mbの広範囲にわたる発現制御を受けている。これらの発現制御には、DNAおよびヒストンのメチル化や、アセチル化等、エピジェネティックなクロマチン構造の変化が深く関与している。ゲノムDNAはMAR(Matrix Attachment Region)を介して核マトリックスと結合することでクロマチンループに代表されるようなクロマチン構造を構築している。MARは、転写やドメインの制御、特に刷り込み遺伝子のクラスターのような広範囲にわたる制御に重要な働きをしていることが示唆され、核マトリックスとゲノムDNAの特異的結合機構によるクロマチン構造の変化の解析は、クロマチンドメインレベルの遺伝子発現制御機構の解明につながるものと期待できる。本研究においては、MARの機能を解析するための基盤作りとして、刷り込み遺伝子(LIT1、IGF2)内に存在するMARのターゲティングコンストラクトを構築し、ヒト11番染色体を保持するDT40細胞内で相同組み換えによりMARを欠失させた。さらに、目的のMARを破壊した改変染色体を、微小核細胞融合法を利用してチャイニーズハムスター(CHO)細胞へ移入した。加えてRNAFISH解析を利用したIGF2およびLIT1の発現動態の解析方法を構築した。LIT1 RNAは、細胞周期を通して安定にLIT1 DNA周辺領域に局在し、刷り込み領域における発現制御機構の中でRNA分子の関与によるクロマチン構造の変化が重要な働きをしている可能性が示唆された。今後は、このようなアプローチよりターゲティングでMARの機能を破壊した遺伝子および周囲の遺伝子発現に与える効果を調べ、クロマチン構造の変化をもたらすMARの遺伝子発現制御への関与を追求する。哺乳類において,刷り込み現象の対象となる刷り込み遺伝子の多くはクラスターを形成し,共通の調節分子を利用してドメインレベルで数百kb数Mbの広範囲にわたる発現制御を受けている。これらの発現制御には,DNAおよびヒストンのメチル化や,アセチル化等,エピジェネティックなクロマチン構造の変化が深く関与している。ゲノムDNAは,MAR(Matrix Attachment Region)を介して核マトリックスと結合することでクロマチンループに代表されるようなクロマチン構造を構築している。MARは,転写やドメインの制御,特に刷り込み遺伝子のクラスターのような広範囲にわたる制御に重要な働きをしていることが示唆され,核マトリックスとゲノムDNAの特異的結合機構によるクロマチン構造の変化の解析は,クロマチンドメインレベルの遺伝子発現制御機構の解明につながるものと期待できる。本年度においては,MARの機能を解析するための基盤作りとして,(1)MAR予想解析ソフト(MAR-wiz software)を用いてLIT1,IGF2のMAR候補領域を検索した。その結果,各々遺伝子近傍領域を含めLIT1では2個,IGF2では,3個の候補領域を同定した。ターゲティングベクターは,薬剤耐性遺伝子で目的領域を置換すべく,両側に5kb前後の相同領域を組み込んだベクターを構築した。(2)ターゲティングにはニワトリ前駆B細胞由来のDT40細胞内での相同組み換えを利用し,PCRおよびサザンブロット解析を通してMARのターゲティングを確認した。(3)(2)で改変したヒト染色体をチャイニーズハムスター細胞(CHO)株へ微小核細胞融合法を用いて導入し,現在単離した細胞クローンの解析を行っている。今後は,これらの細胞株を利用してMAR欠失による刷り込み遺伝子の発現解析,また核マトリックスへの結合状態の変化や,クロマチン構造の変化の解析を行う。本研究では、ゲノム刷り込み遺伝子を通して核マトリックスとゲノムDNAの特異的結合機構によるクロマチン構造の変化の解析から、クロマチンドメインレベルにおける遺伝子発現制御を明らかにすることを目的とする。

本年度においては、ヒト刷り込み遺伝子IGF2およびLIT1周辺領域に存在する各々3個(IGF2MAR1,2 and 3)および2個(LIT1MAR0 and 1)のMAR領域内でIGF2MAR2およびLIT1MAR1のターゲティングをヒト11番染色体を保持するニワトリDT40細胞内で行い、ターゲティングによる改変ヒト11番染色体を作製した。さらに、刷り込み現象が保持されている細胞内でのMAR領域の発現制御機構を解析するために、これらの改変染色体を微小核細胞融合法を用いてCHO(チャイニーズハムスター)細胞へ導入し、染色体解析によりヒト改変染色体を保持するCHO細胞細胞クローンを単離した。加えて、ターゲティングで置換したpuromycin薬剤耐性遺伝子を含むカセット内に存在するpGKプロモーターが周辺遺伝子の発現状態に影響を与える可能性を否定することができないため、ターゲティング後のpuromycinカセットを排除させることを可能にするCre-loxP配列を保持するターゲティングベクターを作製した。一方、MAR領域の機能を解析するためにアプローチとして、MAR binding assayを確立した。この方法は、緩い条件下でDNAが核マトリックスに結合した状態で抽出し、DNAase処理によりマトリックスに結合していない領域を消化後、最終的にタンパク質分解酵素を利用してマトリックス結合機能を評価する。さらに、RNA FISH解析を利用したIGF2およびLIT1の発現動態の解析方法を構築した。とくに、LIT1においては、LIT1 RNAは細胞周期を通して安定にLIT1 DNA周辺領域に局在し、noncoding RNAによるクロマチン構造の変化がドメインレベルの遺伝子発現制御に重要な役割を担っていることが示唆された。今後は、このようなアプローチよりターゲティングでMARの機能を破壊した遺伝子および周囲の遺伝子発現に与える効果を調べ、クロマチン構造の変化をもたらすMARの遺伝子発現制御への関与を追求する。