hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視覚認識の不確実性に基づく昆虫の飛翔配偶行動の進化の新たなモデル構築

研究協力者であるアリゾナ州立大学のRonald Rutowski教授から、チョウの複眼の空間解像度を推定するための、深度合成写真を用いた簡便な方法を教わった。その方法を日本産のFavonius属に適用したところ、夜明け前に活動するクロミドリシジミの複眼は、空間解像度が低い代わりに、個眼のサイズが大きくなるという、当初は予想していなかった結果も得られた。以上より、予定していた研究は順調に進んでおり、予想していなかった結果まで得られたので、(1)当初の計画以上に進展している、と判断した。平成28年度の研究成果で、性認識の不確実性を仮定した誤求愛説によって、これまで上手く説明できなかったチョウの配偶競争を統一的に説明することができた。それを受けて、誤求愛説の前提となる、性認識の不確実性(飛翔中の同種の雄を雄(性的ライバル)と認識できない)が反証されるかを確かめる実験を行った。具体的には、配偶縄張りを形成するキアゲハの雄が、実際に性認識の不確実性を示すかを、羽ばたき模型を用いた行動実験によって確かめた。その結果、縄張り雄は、雌の羽ばたき模型に対しては、翅の基部への接触の後に求愛飛翔を示したが、雄の羽ばたき模型に対しては、翅の基部に接触し続けることを確認した。この結果から、キアゲハの縄張り雄は、同種の雌に対しては求愛行動を示すが、雄に対しては求愛行動のシーケンスの途中まで進んだところで、その状態が継続することが分かる。これは同種の雄に対して認識エラーが発生していると解釈され、誤求愛説の前提が妥当であることが示された。この研究結果は、日本動物行動学会第36回大会、第64回日本鱗翅学会大会で発表した。本結果をまとめた論文は、現在投稿中である。また、平成28年度に得られた研究成果を、日本昆虫学会第77回大会で発表した。また、Encyclopedia of Animal Cognition and Behaviorの、Bourgeois strategy(ブルジョア戦略)の項目を執筆した。ブルジョア戦略は、ゲーム理論に基づいた動物の闘争理論で、長らくチョウの闘争行動に適用されてきた。この本では、ブルジョア戦略の概念と理論的根拠について概説した後、チョウの縄張り闘争にブルジョア戦略が適用されてきた歴史と、代表者らの提唱した誤求愛説が取って代わったことを紹介した。本書は2019年に出版予定だが、Bourgeois strategyの項は既にオンラインで出版されている。当初の計画では、縄張り制をもつジョウザンミドリシジミと、縄張り制をもたない近縁種のウラジロミドリシジミを用いて、同種の雌雄の回転模型(羽ばたき模型)に対する縄張り雄の反応を調べるつもりだった。ジョウザンミドリシジミの縄張り雄は、模型に対して近付くだけで求愛飛翔等は示さないので、何のための反応かが分からないという弱点があった。それをカバーするために、縄張り制のないウラジロミドリシジミでも同様の反応が見られることを確認できれば、求愛行動であることの補佐になると考えていた。しかし、平成29年度にキアゲハの縄張り雄を用いて試しに実験してみたところ、羽ばたき模型に対して求愛行動を示すことが分かり、こちらの方が当初の計画で実験材料として使うつもりだったジョウザンミドリシジミよりも明快な実験結果が得られることが分かった。そこで、実験材料をキアゲハに変更したところ、当初の予定よりもはるかに明快な結果が得られたので、(1)当初の計画以上に進展している、と判断した。本研究では、研究分担者の高崎が作成した模型を用いて、研究代表者の竹内が実験を行った。
量子相関の観点から見た宇宙初期ゆらぎの進化の研究

インフレーション宇宙での真空状態に対してエンタングルメントの振る舞いを,場と相互作用する2つの検出器の理論モデルを用いて解析した.量子論固有の性質であるエンタングルメントの有無は,検出器の状態に対するnegativityとよばれる物理量を用いて判断される.その結果,ハッブル長さを超える大スケールにおいてはどのように検出器のパラメーターを選んでも場のエンタングルメントを検出することはできないことが明らかとなった.この結果はインフラトン場がハッブル長さを超える大スケールにおいて古典的に振る舞うという量子古典転移の裏付けになっていることを意味する.量子場の持つ量子相関の振舞いを場と相互作用する2つの検出器の理論モデルを用いて解析した.量子論固有の性質であるエンタングルメントの有無は,このモデルにおいては2つの検出器の状態に対するnegativityとよばれる物理量を用いて判定される.ミンコフスキー時空での真空状態,ミンコフスキー時空での熱的状態,インフレーション宇宙での真空状態に対してエンタングルメントの振舞いを詳細に調べた.Negativityの評価は振動関数の2重積分の形で表現されるため,数値積分を実行することでその振舞いを得た.その結果を用いて,膨張宇宙における検出器間のエンタングルメントの振舞いを議論した.特に,minimal scalar fieldはsuper horizon scaleにおいて,場のエンタングルメントを検出し得ないことを見出した.また,検出器を用いて測定しうる相関の大きさを評価する事で,検出器のモデルと宇宙論的にのぞましい相関関数の関係についての吟味を行なった.本題の研究テーマに関連して,波動関数で記述される系において幾何光学極限での粒子描像がどのように復活するかを,波動光学的な手法を用いて議論した.具体的には,重力レンズの系において波動の散乱問題の解(波動関数)から検出器(レンズ)を用いて具体的に像の再構築を行い,幾何光学極限における像(レイトレーシングを用いた像)が波動関数を用いてどのように表現されるかを考察した..量子場の持つ量子相関の振舞いを場と相互作用する2つの検出器の理論モデルを用いて解析した.量子論固有の性質であるエンタングルメントの有無は,このモデルにおいては2つの検出器の状態に対するnegativityとよばれる物理量を用いて判定される.本年度は検出器の状態の時間発展を把握することを目的として,検出器系に対する量子マスター方程式の導出を試みた.この手法は量子光学の分野でよく用いられているが,通常は回転波近似とよばれるバーチャルな過程を無視する取り扱いがおこなわれる.しかしながら,この近似は真空状態のゆらぎに関与する効果を無視することに対応し,量子場の真空状態由来のエンタングルメントを引き出すことはできない.そこで,本年度は回転波近似なしのマスター方程式を導出し,その解の構造について解析を行なった.時間方向に対して適当なtime scale scaleの粗視化(平均操作)を行なうことで,得られるマスター方程式は状態に対する正値性を保つLindblad型となる.粗視化のtime scaleは検出器のスイッチがonとなっている時間間隔に対応する.初期時刻近傍ではエンタングルメントの振舞いが,これまで行なってきた摂動計算の結果と一致することを確認した.一方,長時間経過したのちではエンタングルメントの振舞いは,摂動計算の結果からずれてた定常的状態に移行することを見いだした.その物理的意味や解釈については現在考察中であるが,量子場固有のエンタングルメントに関する情報を,長時間経過したのちの状態から抽出可能であることを示唆している.インフレーション宇宙での真空状態に対してエンタングルメントの振る舞いを,場と相互作用する2つの検出器の理論モデルを用いて解析した.量子論固有の性質であるエンタングルメントの有無は,検出器の状態に対するnegativityとよばれる物理量を用いて判断される.その結果,ハッブル長さを超える大スケールにおいてはどのように検出器のパラメーターを選んでも場のエンタングルメントを検出することはできないことが明らかとなった.この結果はインフラトン場がハッブル長さを超える大スケールにおいて古典的に振る舞うという量子古典転移の裏付けになっていることを意味する.量子場の持つ量子相関の振舞いを,場と相互作用する2つの検出器の理論モデルを用いて解析した.量子論固有の性質であるエンタングルメントの有無は,このモデルにおいては2つの検出器の状態に対するnegativityとよばれる物理量を用いて判定される.ミンコフスキー時空での真空状態,ミンコフスキー時空での熱的状態,インフレーション宇宙での真空状態に対してエンタングルメントの振舞いを詳細に調べた.negativityの評価は振動関数の2重積分の形で表現されるために,解析的にその振舞いを把握するのは困難である.そのため多少時間のかかる数値積分を実行することでその振舞いを得ることに成功した.結論としては,ミンコフスキー時空の真空あるいは熱的状態は,2つの検出器に対する適当なパラメーターを選ぶことで必ずそのエンタングルメントを検出できる.この意味でこれらの場の状態はエンタングルしている.一方,インフレーション宇宙での量子場は場の種類によってエンタングルメントの振舞いが決定的に異なる.Massless conformal scalarfieldはエンタングルしているが,massless minimal scalarfieldはHubble scaleを超えるlarge scaleにおいてはどのように検出器のパラメーターを選んでも,場のエンタングルメントは検出できない.この結果は,massless minimal scalar fieldがlarge scaleにおいては古典的に振舞うという量子古典転移の裏付けとなっていることを意味する.

量子場の持つ量子相関の振舞いを場と相互作用する2つの検出器の理論モデルを用いて解析した.量子論固有の性質であるエンタングルメントの有無は,このモデルにおいては2つの検出器の状態に対するnegativityとよばれる物理量を用いて判定される.本年度は検出器の状態の時間発展を把握することを目的として,検出器系に対する量子マスター方程式の導出を試みた.この手法は量子光学の分野でよく用いられているが,通常は回転波近似とよばれるバーチャルな過程を無視する取り扱いがおこなわれる.しかしながら,この近似は真空状態のゆらぎに関与する効果を無視することに対応し,量子場の真空状態由来のエンタングルメントを引き出すことはできない.そこで,本年度は回転波近似なしのマスター方程式を導出し,その解の構造について解析を行なった.時間方向に対して適当なtime scaleの粗視化(平均操作)を行なうことで,得られるマスター方程式は状態に対する正値性を保つLindblad型となりうる.粗視化のtime scaleは検出器のスイッチがonとなっている時間間隔に対応する.初期時刻近傍ではエンタングルメントの振舞いが.これまで行なってきた摂動計算の結果と一致することを確認した.一方,長時間経過したのちではエンタングルメントの振舞いは,摂動計算の結果からずれてた定常的状態に移行することを見いたした.その物理的意味や解釈については現在考察中であるが,量子場固有のエンタングルメントに関する情報を,長時間経過したのちの状態から抽出可能であることを示唆している.本年度はさらにtime scaleの粗視化によるマルコフ性の回復がどのように表れるかを考察し,繰り込み群の手法を用いてLindblad型master方程式の導出を行なった.重力理論ゆらぎの大きさと古典性の関係:観測(測定)しうる量子ゆらぎの大きさとエンタングルメントの有無の相関を見出した.Large scaleにおいて十分に大きなゆらぎの大きさを持つためにはエンタングルメントが消失することが必要である事を,2つの異なるタイプの量子場を比較する事で見出した.これは宇宙の構造の起源となりうるだけの大きさを持つ量子ゆらぎはその量子性(エンタングルメント)を失ってなければならないことを示唆する.
ショウジョウバエにおけるアミラ-ゼ遺伝子分子多型,遺伝子調節およびその適応進化

私達の研究室ではショウジョウバエのアミラ-ゼ重複遺伝子座には,多くのアイソザイム多型があるばかりではなく,その調節遺伝子に関しても遺伝的多型があり,それが適応度に強い影響力を持っていることを明らかにしてきた。本研究では,キイロショウジョウバエとその近縁種のアミラ-ゼ重複遺伝子のコ-ディング領域とその近傍の調節領域の塩基配列を調べ,多型的アイソザイム間の遺伝的違いと歴史,重複遺伝子座間の遺伝的違いと遺伝子重複の時期,共調進化の有無とその形成機構、キイロショウジョウバエ近縁種の類縁関係等を解析した。種内アイソザイム間の塩基配列の比較から一般的に言えることは,同一アイソザイム内の塩基配列の違いは,アイソザイム間の違いと較べるとはるかに小さく,アイソザイム間,特にAmy^1とAmy^6のように泳動度に大きな違いの見られるものの間では,塩基配列に大きな違いが見られ,これらアイソザイムは集団内に非常に長い間存在しているということを示唆している。しかし,現在までに得られたデ-タから,これらアイソザイムが何らかの平衡選択によって維持されている,と結論することは危険である。ランダムドリフトと突然変異率の平衡によって維持されてきたという可能性も否定することは難しい。はっきりした結論を得るためには,もう少しデ-タの蓄積が必要であろう。キイロショウジョウバエ近縁種の比較からは,アミラ-ゼ遺伝子の重複は,調べた5種全てに存在し,遺伝子の重複は,種の分化以前に生じたものであるということが明らかとなった。しかし,同種内の両重複遺伝子の塩基配列の類似性は,違った種の間の相同遺伝子間の類似性よりもずっと高く,同一種内の両重複遺伝子座間には,何らかの遺伝情報の交換があったことが強く示唆された。このような傾向は,コ-ディング領域内でのみ観察され,近傍のスペ-サ-領域では見られなかった。つまり,共調進化はコ-ディング領域でのみ観察されたのである。現在,その分子機構をコンピュ-タシミュレ-ションを使って解析中である。また,アミラ-ゼ遺伝子の調節機構としては,誘発能のようにトランスアクティングに働くものの存在も知られているが,我々はその有力な候補としてX染色体上のDMSNF遺伝子をクロ-ニングした。P因子形質転換法を用いて,この遺伝子が確かにアミラ-ゼの誘発能に影響を与えていることは確認したが,その詳しい働きや構造等に関しては,現在解析中である。ミスアクティングの調節を行うと考えられている5'上流の構造と機能に関しては,5'上流の配列の異なる形質転換個体を,P因子中介形質転換法によって作成し、その酵素活性を測定することにより,現在解析中である。この実験は,米国アリゾナ大学のDoane博士と協力で行っている。また,重複遺伝子の進化と共調進化の形成機構に関する理論的研究は,米国ペンシルバニア州立大学のHedrick博士と協調で行っているが,結論がでるにはもうしばらくかかりそうである。

ミスアクティングの調節を行うと考えられている5'上流の構造と機能に関しては,5'上流の配列の異なる形質転換個体を,P因子中介形質転換法によって作成し、その酵素活性を測定することにより,現在解析中である。この実験は,米国アリゾナ大学のDoane博士と協力で行っている。また,重複遺伝子の進化と共調進化の形成機構に関する理論的研究は,米国ペンシルバニア州立大学のHedrick博士と協調で行っているが,結論がでるにはもうしばらくかかりそうである。キイロショウジョウバエのアミラ-ゼ遺伝子は2つの重複遺伝子からなる非常に多型的遺伝子座であるが、これまでは私達はAmy^<1ー1>,Amy^<1ー6>,Amy^<3ー6>,Amy^<1ー3>というアイソザイム系統の塩基配列を決定した。本年度はAmy^<1ー2>系統と、キイロショウジョウバエの近縁種D.erecta,D.teissieriの塩基配列を決定した。アイソザイム内,および異なるアイソザイム間の比較より上記のアイソザイムは歴史が非常に古く、キイロショウジョウバエの近縁種の分化が起った頃から存在するのではないかと思われる証拠を発見した。また同時に、アイソザイム間には強い連鎖不平衡が存在することも明らとなった。種間,種内および重複遺伝子座間との比較より,種内での2つの遺伝子座が同じ方向に進化するという共調進化が働いているという強い証拠も得ることが出来た。この共調進化の形成の機構に関してはPennStateのHedrick博士との共同研究を進めているところである。アミラ-ゼ調節領域,特に5上流における働きに関してはアリゾナ州立大学のDaane博士らと共同で,P因子を使った形質転換個体を作り,そのアミラ-ゼ活性を測定することにより研究を行った。また,形質転換実験と平行して,ケ-ジを使った自然選択実験も行い,5上流のどの部位が自然選択に関与しているか明らかになりつつある。また,アミラ-ゼではトランスアクティングな誘発能の違いが個体の適応度に大きな影響をおよぼすことが私達の過去の研究より明らかになっているが,本年度の研究で,その誘発能に関する遺伝子がX染色体上にあることが明らかとなった。その遺伝子のクロ-ニングを行い,塩基配列を最近決定したところである。形質転換法を用いてその働きを調べた結果,その遺伝子は確かに誘発能に関与していることが明らかとなった。現在その確認実験を行っているところである。アミラ-ゼ遺伝子の構造解析に関する実験としては,昨年中にキイロショウジョウバエ2系統とD.simulans,D.erecta,D.yakubaの3種の塩基配列を決定したが,本年度はキイロジョウバエのAmy^<1ー1>,Amy^<1ー6>,Amy^<1ー2>,Amy^<3ー6>の各1系統の塩基配列を完全に決定した。D.teissieriのコ-ディング領域の塩基配列を新たに決定したが,それに加えて,上記の5種の5'上流200ベ-スの配列も決定した。これらの実験結果をもとにキイロショウジョウバエ近縁種の系統樹を作りあげた。塩基配列の比較からまず気のつく点は,アミラ-ゼ遺伝子の進化速度は他の遺伝子と較べてかなり速いということである。また,アミラ-ゼ重複遺伝子は調べた5種全てに存在するという事から遺伝子の重複は種の分化より早い時期に生じたという事が明らかになった。
見込み的循環調節を担う中枢機構の探索　－皮質前頭前野の役割－

運動時における循環機能の調節メカニズムとして、運動指令と関連して脳高位中枢から下降するセントラルコマンドがある。セントラルコマンドは、随意運動開始時に活動筋および非活動筋への血流量を増加させる。これまでの研究で、ヒトの随意運動開始に先行して、大脳皮質前頭前野で脳血流量上昇が生じることを報告した。研究1として、この前頭前野の脳血流量増加が、セントラルコマンドの発生源の活動を反映しているのかについて調べた。また、研究2として、セントラルコマンドの手の巧緻運動時における非活動上肢筋の血流量応答への影響を調べた。研究1では、脳活動に伴う局所脳血流量変化の指標として、大脳皮質前頭前野の酸素化ヘモグロビン濃度(Oxy-Hb)を近赤外分光法を用いて計測した。先行研究で、セントラルコマンドは運動強度や活動筋量に依存して循環応答を増強することが報告されていた。セントラルコマンド発生源の活動も運動強度や活動筋量に依存していると考えられる。他方で、運動開始に先行する皮質前頭前野の脳活動増加は、運動強度、活動筋量の何れとも関連しなかった。皮質前頭前野はセントラルコマンド発生に関わる領域であるが、同領域から直接自律神経系の効果器に向けたコマンドが出力されていないことを示唆した。研究2では、筋血流量の指標として、手指巧緻動作時の非活動上肢筋のOxy-Hb応答を調べた。その結果、セントラルコマンドは手指の巧緻運動時に非活動上肢筋のOxy-Hbを増加させた。Oxy-Hbの増加は、特に上肢遠位筋で顕著に認められた。手の巧緻運動時には、上肢粗大運動と比べて、特に遠位筋への運動コマンドが動員される。すなわち、上肢遠位筋に対する強い運動コマンドに同期してセントラルコマンドが発せられ、その結果、遠位筋での大きな血流量増加が引き起こされることが示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。高位中枢から下降する中枢コマンドは、随意運動開始時に活動筋および非活動筋への血流量を増加させる。これまでの研究で、ヒトの随意運動開始に先行して、大脳皮質前頭前野で脳血流上昇が生じることを報告した。この皮質前頭前野の脳血流上昇が中枢コマンドの発現に関わるという仮説を立て、ヒトを用いた研究計画を考案した。脳活動に伴う脳血流変化の指標として、大脳皮質前頭前野の酸素化ヘモグロビン濃度(Oxy-Hb)を近赤外分光法を用いて計測した。高位中枢から下降する中枢コマンドは、運動強度や活動筋量に比例して循環応答を引き起こす。もし皮質前頭前野が中枢コマンドの発生源であるなら、Oxy-Hbは運動開始時に運動強度や活動筋量に比例して増加すると考えられた。しかし、運動開始に先行する前頭前野のOxy-Hb増加は、運動強度と活動筋量の両者に関連しなかった。また中枢コマンドは、運動中に持続して賦活されると考えられるが、前頭前野のOxy-Hbは、運動開始後に減少した。すなわち、皮質前頭前野は、中枢コマンドの発生に関わると考えられたが、同領域は、中枢コマンドの発生源ではないことが示唆された。皮質前頭前野のOxy-Hb減少は、随意運動だけでなく、活動肢の機械受容器のみが活性化される他動サイクリング運動時にも生じることを報告した。機械受容器活性は、サイクリングの回転頻度に依存して反射性に呼吸および循環応答を引き起こすことから、皮質前頭前野のOxy-Hb減少も回転頻度に依存するかを調べた。他動運動時のOxy-Hbは、サイクリングの回転頻度に依存して減少した。これより、運動時に生じた皮質前頭前野の脳血流減少は、機械受容器により生じているということが示唆された。随意運動開始に先行して生じる皮質前頭前野の脳血流上昇は、活動筋および非活動筋への血流量を増加させる中枢コマンドに関連するが、同領域は、この中枢コマンドの直接の発生源ではないことを明らかにした。以上の結果は、これまで動物実験で報告されている中枢コマンドの発生源は大脳皮質領域というよりむしろ、脳幹領域にあるという仮説を支持している。皮質前頭前野は脳幹領域や中枢コマンド関連領域の一つである島皮質に神経投射していることから、随意運動開始に生じる前頭前野の脳血流上昇は、これらの中枢コマンド発生源を活性化する役割を反映しているという新たな作業仮説を導いた。さらに、NIRSを用いて、随意運動のみならず他動運動時のOxy-Hb応答も調べた。運動後に生じる前頭前野の脳血流減少は、サイクリングの回転頻度に依存すること、そしてこの応答が、活動肢の機械受容器によって反射性に引き起こされていることを明らかにした。この結果は、運動中に皮質前頭前野は脳活動を増加することなく、むしろ減少させていることを示しており、この結果も我々の作業仮説を支持している。研究成果は、American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative, and Comparative Physiology誌に採択(印刷中)されており、これまでの研究は概ね順調に進展している。

研究1として、この前頭前野の脳血流量増加が、セントラルコマンドの発生源の活動を反映しているのかについて調べた。また、研究2として、セントラルコマンドの手の巧緻運動時における非活動上肢筋の血流量応答への影響を調べた。研究1では、脳活動に伴う局所脳血流量変化の指標として、大脳皮質前頭前野の酸素化ヘモグロビン濃度(Oxy-Hb)を近赤外分光法を用いて計測した。先行研究で、セントラルコマンドは運動強度や活動筋量に依存して循環応答を増強することが報告されていた。セントラルコマンド発生源の活動も運動強度や活動筋量に依存していると考えられる。他方で、運動開始に先行する皮質前頭前野の脳活動増加は、運動強度、活動筋量の何れとも関連しなかった。皮質前頭前野はセントラルコマンド発生に関わる領域であるが、同領域から直接自律神経系の効果器に向けたコマンドが出力されていないことを示唆した。研究2では、筋血流量の指標として、手指巧緻動作時の非活動上肢筋のOxy-Hb応答を調べた。その結果、セントラルコマンドは手指の巧緻運動時に非活動上肢筋のOxy-Hbを増加させた。Oxy-Hbの増加は、特に上肢遠位筋で顕著に認められた。手の巧緻運動時には、上肢粗大運動と比べて、特に遠位筋への運動コマンドが動員される。すなわち、上肢遠位筋に対する強い運動コマンドに同期してセントラルコマンドが発せられ、その結果、遠位筋での大きな血流量増加が引き起こされることが示唆された。今後の研究をさらに進捗させるためには、マルチ技術を用いたアプローチが必要である。特にNIRSは、酸素化ヘモグロビン動態を測定しており、直接脳血流を測定しているわけではない。そのため、NIRSに加えて、超音波ドップラーを用いて脳動脈の血流応答を解析する必要がある。さらに、実験室内で得られた生理情報は、ストレスや緊張といった心理状態に影響を受けている可能性があり、無拘束な状態でのあるがままの随意運動時における大脳皮質活動を調べることが重要である。ヒトの実験に加えて、動物実験では、皮質前頭前野活動が循環応答を引き起こすかを調べ、同領域と中枢コマンドの関連をさらに明らかにしていきたい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
歯周病と特定臓器癌化リスク亢進との関連性についてのエピジェネティクス解析

歯肉上皮細胞における癌抑制遺伝子p53の発現、およびP53のユビキチン依存性分解に関わるE3ユビキチンリガーゼであるMDM2の消長に及ぼすPorphyromonasgingivalis感染の影響を検討したところ、P53の減少に先立ち、MDM2の発現量増加とリン酸化が認められた。また、感染細胞において解糖系代謝経路の亢進がみられことから、同菌の感染によってMDM2が活性化し、p53分解が亢進することで、解糖系の賦活化が引きおこされていることが示唆された。本研究においては,いくつかの大規模疫学研究による報告で注目され始めた,歯周病有病状態もしくは歯の喪失状態と特定臓器の発癌リスク亢進の関連性に着目し,そのメカニズムの解明への端緒となる分子細胞学的研究を実施することを目的としている.本年度は,これまでの申請者らの研究などから,発癌への関与の可能性が示唆される歯周病原性菌Porphyromonas gingivalisに焦点をあて,同菌の持続的感染によって歯肉上皮細胞に生じる癌抑制遺伝子p53の発現プロファイルの変化やセルサイクルへの影響について詳細に検討したP.gingivalis I型線毛株であるATCC33277株およびII型線毛株であるTDC60株を用い,歯肉上皮細胞1細胞あたりに感染させる細菌数(MOI)を1,10,100,200と設定した異なる感染条件下で持続感染させたところ,ATCC33277株をMOI10および100で感染させた歯肉上皮細胞において,感染後24時間および48時間の時点でp53タンパク質の顕著な減少および同タンパク質のSer15部位の脱リン酸化が観察されたが,同様の現象はTDC60株感染歯肉上皮細胞においては認められなかった.さらに,ATCC33277株をMOI100で感染させた歯肉上皮細胞の増殖能をin situ BrdUアッセイにより調べたところ,非感染細胞およびII型線毛株感染細胞と比較して増殖能が亢進している像が確認されたこれらのことから,P.gingivalis I型線毛株の持続的感染が歯肉上皮細胞の癌化リスク亢進に関与している可能性が示唆された.今後,同菌の感染により歯肉上皮細胞にどのようなエピジェネティックな変化が生じているか検討する予定である本年度も昨年度に引き続き、発癌への関与の可能性が示唆される歯周病原性菌Porghyromonas gingivalisに焦点をあて、低感染多重度(MOI)での同菌の持続的感染によって歯肉上皮細胞に生じる癌抑制遺伝子p53の発現阻害とそれを誘発するメカニズム、およびp53の機能抑制によって引き起こされる宿主細胞代謝プロファイルの変化について検討を加えた。通常p53は4量体で存在し,細胞内に少量しか存在しない。これは,MDM2(p53のユビキチン依存性分解に関わるE3ユビキチンリガーゼ)が結合して分解が促進されているためである。p53のSer15がリン酸化されると,p53はMDM2から離れて安定化・活性化する。昨年度、我々はMOI10で持続的にP. gingivalisを感染させるとp53発現量が顕著に減少すること、またSer15部位の脱リン酸化が観察されることを報告した。そこで、今回P. gingivalis感染がMDM2の消長に及ぼす影響を検討したところ、p53の減少に先立ち、MDM2の発現量増加とSer166部位のリン酸化による活性化が認められた。このことから、P. gingivalis感染によるp53の機能抑制は、MDM2の活性化によるp53分解の亢進が関与していることが明らかとなった。p53の機能を喪失した癌細胞ではグルコース代謝(解糖系)が亢進してエネルギー(ATP)の産生が増える。我々は歯肉上皮細胞にMOI10条件下で持続的にP. gingivalisを感染させ、細胞の代謝プロファイルの変化をメタボローム解析によって経時的にモニタリングした。その結果、感染細胞では非感染細胞よりも培地からのグルコース取り込みが有意に増加しており、癌細胞と同様グルコース代謝が亢進していることが示された。
核融合炉の新しいプラズマ第1壁構造材・冷却材系の探索

核融合炉の真空プラズマ領域とエネルギー転換系を隔てる第1壁構造の開発には、中性子照射劣化、冷却材との両立性など複合環境下での材料問題の解決が必要とされるが、これを解決する戦略の一つとして、革新的素材の起用と従来顧みられなかった過熱水蒸気を熱搬送に用いることを中心とした新しい設計概念を提案するとともに、この両者の間の両立性を実験的に調べた。構造材料の候補として、(1)現時点で最も有望とされる低放射化フェライト・マルテンサイト鋼(F82H)、(2)代替材料として広く研究対象とされているバナジウム合金、(3)新しく開発された室温延性を有するTi-Al-V合金を含むTiAl系金属間化合物、の3群の材料を選び、高圧過熱水蒸気(最高700°C、100気圧)を中心に両立性の実験的評価を行った。さらに表面に形成される皮膜の構造を調べることなどにより以下の知見を得た。1.過熱水蒸気環境中での耐食性はTiAl系材料が最も高かった。これに続くF82H鋼は先進ボイラ用耐熱鋼とほぼ等価の特性を持ち、酸化速度の観点から両材料は過熱水蒸気環境との実用上十分な両立性を有することが判った。2.TiAl系材料の中でも、Ti-Al-V合金は、過熱水蒸気中で特に優れた耐酸化性を示した。ただし、純酸素中での耐酸化性は通常のTiAlに比べて劣っていた。3.酸素ポテンシャルが比較的低い過熱水蒸気中においては、TiAl、Ti-Al-Vとも温度に関わらず連続したA1_2O_3層が形成されないためそれによる顕著な拡散障壁効果は現れないが、一方で、Vが5価の酸化物まで酸化されることがないためTiAlV合金に高温側での加速酸化は起きない。また、溶質元素(Ti)に比べて原子半径の小さいVが酸化物中に固溶していることによって酸素の拡散速度が低下し、TiAlV合金において優れた耐酸化性が発現したものと理解された。核融合炉の真空プラズマ領域とエネルギー転換系を隔てる第1壁構造材料の開発が直面する耐中性子照射劣化、冷却材との両立性などの多因子問題を解決する戦略の一つとして、革新的素材の起用を含む炉心部物質造成の設計概念を設けるための提案を行った。従来顧みられなかった過熱水蒸気を熱搬送に用いることを提案するとともに、システムを構成するための革新的な材料との両立性を調べた。供試材として当該研究者らが過去に開発し、国際的に現在最も有望な候補材とされる低放射化フェライト・マルテンサイト鋼(F82H)、代替材料として広く研究対象とされているバナジウム合金(2種)、そして革新的な材料として新開発2種を含むAl-Ti系金属間化合物を3種用い、過熱水蒸気を中心に両立性の実験的評価を行った。650°C、最高100気圧までの高圧過熱水蒸気による試験が可能な実験装置を試作し、これを用いて種々の圧力下で約300時間までの実験を行い以下の所見を得た。1.Al-Ti系材料が最も高い両立性を示し、これに続くF82H鋼は先進ボイラー鋼とほぼ等価の特性を持つことがわかった。2.バナジウム合金は急速に劣化した。3.Al-Ti系材料では、常温延性を含む機械的特性改良のために添加した約10%のバナジウムが酸素を含む強酸化性環境で、耐酸化性を阻害するのに対し、過熱水蒸気中では著しい改善効果を示すことを見出した。4.Al-Ti-V

材料の酸化速度はF82H鋼の約100分の1に抑えられた。核融合炉の真空プラズマ領域とエネルギー転換系を隔てる第1壁構造材料の開発には、耐中性子照射劣化、冷却材との両立性など複合環境下での材料問題の解決が必要とされるが、これを解決する戦略の一つとして、革新的素材の起用と従来顧みられなかった過熱水蒸気を熱搬送に用いることを中心とした新しい設計概念を提案するとともに、この両者の間の両立性を実験的に調べた。構造材料の候補として、国際的に現在最も有望な候補材とされる低放射化フェライト・マルテンサイト鋼(F82H)、代替材料として広く研究対象とされているバナジウム合金(2種)、そして革新的な材料として新開発2種を含むTiAl系金属間化合物を選び、高圧過熱水蒸気を中心に両立性の実験的評価を行った。前年度に着手した種々の温度・圧力条件の高圧過熱水蒸気中(最高650°C、100気圧)での材料ー環境両立性試験を引き続いて実施し、さらに表面に形成される皮膜の構造を調べることにより以下の所見を得た。1.酸化速度の観点から、過熱水蒸気環境との両立性の順位はTiAl系材料、低放射化フェライト鋼F82H、バナジウム合金であった。2. TiAl系材料の中でも約10%のバナジウムを添加したTiAlV合金は特に優れた耐水蒸気酸化性を示した。過熱水蒸気中でTiAl合金上に形成される皮膜は各々Al_2O_3およびTiO_2を主体とする内/外2層構造であったのに対して、TiAlV合金ではTi,Al,Vの3元素全てから構成される単層皮膜が形成された。構造材料の候補として、前年度までの研究成果に基づき、過熱水蒸気中での耐食性に優れるTiAlV合金に対象を絞り、皮膜構造の詳細な調査等に基づいて耐食性発現機構に関して以下の知見を得た。1.純酸素中においては、TiAlV合金の耐酸化性はTiAl合金に比べて劣るが、これはAl含有量が小さいことに起因してAl_2O_3の連続層が形成されにくいことに加え、低融点酸化物であるV_2O_5が形成されることに依るものである。2.酸素ポテンシャルが比較的低い過熱水蒸気中においては、材料・温度に関わらず連続したAl_2O_3層は形成されないためそれによる顕著な拡散障壁効果は現れないが、一方で、Vが5価の酸化物まで酸化されることがないためTiAlV合金に高温側での加速酸化は起きない。また、溶質元素(Ti)に比べて原子半径の小さいVが酸化物中に固溶していることによって酸素の拡散速度が低下し、TiAlV合金において優れた耐酸化性が発現したものと理解された。
前近代南アジアにおける文書と識字―中世初期ベンガル碑文集成の編纂を通して

本研究では、513世紀ベンガルの歴史に関わる、インドおよびバングラデシュで近年発見された未校訂碑文の調査・撮影・解読・校訂および上記両国と欧米各国の諸機関に収蔵された公表済み碑文の調査・撮影・再校訂を進め、その成果を口頭発表・論文の形で適宜公表して国内外の研究者からフィードバックを受けつつ、それらを集成した碑文集を編纂・出版する。この作業を通して、碑文、特に銅板に銘刻された施与証書である銅板文書に現れる前近代南アジアの文書行政と識字の特殊性を、その社会背景も含めて明らかにするとともに、それらと同時代他地域における文書・識字文化との比較により、前近代南アジアの特徴を浮き彫りにする。
分子動力学計算および第一原理計算による金属ガラスの局所不安定性解析

結晶材料では規則正しい原子配列を乱す転位の発生・運動が非弾性変形を支配しているが、金属ガラスのような非晶質材料での非弾性変形をもたらす原子配列の組み換えについては、そのミクロの不安定変形機構が明らかになっておらず、原子レベルからの不安定解析が必要である。本研究グループは、非晶質材料等の不規則な原子配列を有する材料の第一原理解析に対しても適用できる原子レベル不安定変形解析方法を提唱し、外力による原子配列の組み換えについて成果をあげてきた。これに基づき、結晶材料における単独の転位生成に相当する非晶質材料における単一の不安定変形の領域や原子の基礎的挙動を解明した。一方、構造体についての解析を行うためには大規模なシミュレーションが必要であるが、系の自由度が膨大であるため周期性のないアモルファスにおいては上記方法の適用ができなかった。本年度は、ひずみ勾配を基準として自動的に領域分割を行い、構造体の変形が一様に近い部分の自由度を合理的に削減するマルチスケール解析方法を提案した。まず、この方法をもっとも単純な切欠きを有する結晶材料の引張り負荷解析に適用し、ひずみが集中する切欠き底からの転位射出を正確に捉えうることをシミュレーションの結果より示した。つぎに、非晶質材料の切欠き構造体について厳密な方法と自由度を削減した方法により不安定解析を実施し、後者によってほぼ正確な不安定変形を解析できることを明らかにした。切欠き底において、球形の不安定変形領域が確認された。このとき、不安定変形モードを含む原子の組み換え情報が得られることが判明した。現在、本内容を2報の論文として投稿をしている。一般に、材料の非弾性変形は部分的な原子配置の組み換えによって進行する。結晶材料では、規則正しい原子配列を乱す転位の発生・増殖・運動が、その非弾性変形を支配している。ところが、ランダムな原子配列を有する金属ガラスの変形過程における原子配列の組み換えについては、その機構が明らかになっていない。本年は、ランダムな原子配列を有する鉄単元系アモルファスの引張・除荷過程の原子シミュレーションを行い、構造体全体の変形に伴う局所の原子配列変化を詳細に観察した。その結果、低応力では安定的変形であるが結晶金属とは異なり不均一な原子変位を生じていることが明らかになった。ただし、この領域は弾性変形である。一方、引張応力を増加させると局部的な原子配列の組換えが発生する。また、この際には負荷抵抗が急減して不安定変形となっていることが判明した。原子の組換えが生じている領域は数原子半径程度の球形領域であり、転位のような線状の組替えとは様相を異にしている。ただし、その領域内ではすべり様のせん断変位が認められた。この領域は非弾性変形であり、不安定解析によるクライテリオンの適用が可能である。除荷を継続すると再組換えが生じて元の原子配置に戻る場合があることが判明したが、この原因については今後の課題である。本年用いた基本的な解析ツールや考え方は、多元系(金属ガラス)に適用可能である。そこで、現在は多元系の原子シミュレーションに対する準備を行っている。とこうが、ランダムな原子配列を有する金属ガラスの変形過程における原子配列の組み換えについては、その機構が明らかになっていない。そこで、ランダムな原子配列を有する鉄単元系アモルファス(原子間相互作用:Finnis-Sinclairポテンシャル)の引張・除荷過程の原子シミュレーションを行い、非弾性変形をもたらす局所の原子配列変化について解析した。ここでは、不規則な初期原子配列からの局所変形を明らかにすることを主題としている。シミュレーションより、引張応力負荷に伴って局部的な原子配列の組換えが発生することが明らかになった。この際、負荷抵抗が急減する不安定変形となっている。この構造不安定性は、本研究グループで提唱している原子構造体の不安定解析法によって検討できることが判明した。まだ原子の組換えが生じている領域は数原子半径程度の球形領域であり、その領域内では原子の流動が認められた。さらに負荷を増大させると、不安定変形の頻度が増すとともに、応力減少の度合いが大きくなって、非弾性変形が累積する。すなわち、局所における離散的不安定変形が非弾性変形の素過程であり、その詳細(規模、クライテリオン、頻度、原子流動の方向等)に関する考察を進めている。結晶材料では規則正しい原子配列を乱す転位の発生・運動が非弾性変形を支配しているが,金属ガラスのような非晶質材料での原子配列の組み換えについては,その機構が明らかになっておらず原子・電子レベルからのアプローチが必要である。そこで,非晶質材料としてFe単元系およびNiAl二元系アモルファス金属モデルに対して,Finnis-SinclairポテンシャルおよびMishinポテンシャル関数を用いた古典分子動力学計算により引張・除荷過程の原子シミュレーションを行うとともに,本研究グループの提唱する厳密な方法により不安定クライテリオンおよび不安定モード解析を行った.応力は線形な増加と不安定変形による急減を繰り返すが,不安定変形時の応力急減量にはばらつきがあり,原子配列の組み換えが起こっている領域の大きさと関係があることがわかった.また,不安定変形は原子10個程度の局所領域で発生し,それが周囲に伝ぱしていくことで変形が進行することが明らかとなった.この変形および応力急減量が大きいほど除荷シミュレーションにより大きな残留ひずみが現れることから,これが金属ガラスにおける塑性変形の微視的メカニズムであることが示された.

このような現象は単元系・二元系にかかわらず現れたため,多元系でも同様のメカニズムが存在すると推測できる.さらに,比較的大きなセルを用いたシミュレーションにより,局所で生じた不安定変形が周辺へ伝ぱするパターンを調べたところ,放射状に広がる場合だけでなく,周辺に安定性の低い領域がある場合にはその不安定変形を誘起して変形領域が拡大あるいは移動することがわかった.結晶材料では規則正しい原子配列を乱す転位の発生・運動が非弾性変形を支配しているが,金属ガラスのような非晶質材料での非弾性変形をもたらす原子配列の組み換えについては,そのミクロの不安定機構が明らかになっておらず、原子レベルからの不安定解析が必要である.昨年度まで、本研究グループの提唱する原子レベルの変形不安定解析方法で原子配列組み換えについて検討し、不安定領域の大きさ等について成果をあげてきた。一方、構造体についての解析を行う場合には大規模なシミュレーションが必要となるが、系の自由度が膨大となるため、周期性のないアモルファスにおいては不安定性の解析はできない。ただし、実際の構造材料では欠陥等による応力(ひずみ)集中部が原子レベルの不安定変形を誘起する起点となることは明らかである。そこで,本年度は非晶質材料のFeアモルファス金属に対して,切欠きを有するモデルに対する引張り原子シミュレーションを行い、応力(ひずみ)が集中する切欠き底近傍の不安定変形と原子配列変化について解析した。とくに、切欠き底近傍の領域に限定した近似的な不安定解析によるクライテリオンおよび不安定モードとシミュレーションから得られる大域的なそれらの結果について比較検討した.その結果、局所領域寸法を広く設定すれば、限定的解析からそれらの比較的良好な推定が可能であることが明らかになった。ただし、その結果の詳細は領域境界の条件に依存し、さらに大規模な解析を行うためには適切な力学的境界条件を設定するためのマルチスケール的解析が必要であることが示された。また、切欠き底近傍における不安定モードについて解析し、球形の原子配列組み換え特性を明らかにした。結晶材料では規則正しい原子配列を乱す転位の発生・運動が非弾性変形を支配しているが、金属ガラスのような非晶質材料での非弾性変形をもたらす原子配列の組み換えについては、そのミクロの不安定変形機構が明らかになっておらず、原子レベルからの不安定解析が必要である。本研究グループは、非晶質材料等の不規則な原子配列を有する材料の第一原理解析に対しても適用できる原子レベル不安定変形解析方法を提唱し、外力による原子配列の組み換えについて成果をあげてきた。これに基づき、結晶材料における単独の転位生成に相当する非晶質材料における単一の不安定変形の領域や原子の基礎的挙動を解明した。一方、構造体についての解析を行うためには大規模なシミュレーションが必要であるが、系の自由度が膨大であるため周期性のないアモルファスにおいては上記方法の適用ができなかった。
放射線・温熱・抗がん剤の併用療法における殺細胞効果の分子作用機序

我々は抗がん剤と40°CのLow Hyperthermiaの相互効果について、まず当教室で継代しているマウスL細胞株を用いて、抗がん剤はBleomycin(BLM)を用いてコロニー形成法によって生存率を調べた。その結果、BLMで処理した直後に40°Cの温熱療法を行うと、BLMを40°Cで処理した時と同様に温熱と抗がん剤の相加的効果を上回る相乗的な殺細胞効果を認め、そのメカニズムとしてはBLMによるDNA鎖のsublethal damageのrepairを40°Cの温熱が阻害することが示唆された。次にマウスL細胞で蛍光色素法によってアポトーシスの出現頻度について調べた。その結果、BLMによるアポトーシスの誘導は5%以内と少なく、またBLMと40°CのLow Hyperthermiaの併用によってはアポトーシスの誘導の増強が認められないことが明らかとなった。従って、マウスL細胞株におけるBLMとLow Hyperthermiaの併用による殺細胞効果増強にはアポトーシスの関与は少ないと考えられた。温熱療法と抗がん剤のCisplatinの殺細胞効果増強のメカニズムについてヒト神経膠芽腫細胞でHeat Shock Protein(HSP)について調べた結果、44°Cの温熱療法とCisplatinの同時併用により、HSPの産生が抑制されることが明らかとなった。現在BLMとLow Hyperthermiaの併用によるHSPの産生の変化について検討中である。今後、放射線とLow Hyperthermiaの相互効果、他の抗がん剤とLow Hyperthermiaの相互効果についてヒトがん細胞を用いて検討する予定である。
高速交通ネットワークの地域経済効果に関する実証研究

本研究の目的は,日本の地域経済において,高速交通ネットワークが果たす役割とその経済効果を明らかにすることである。高速交通ネットワークが各地域の生産性やエネルギー効率にあたえる影響について集積の経済の考え方をもとに定量的に明らかにする。2018年度は本研究の目的に照らし,実証分析の第一段階として,1)分析のためのデータベースの構築と,2)データを用いた現状分析を実施した。1)地域経済データベースの構築:日本の都道府県における生産活動を把握するためのデータベースを整備した。「県民経済計算」では2001年以前のデータは遡及推計されていないため,国民経済計算を活用することで1980年まで遡及整備した。さらに,国土交通省の総合交通分析システム(NITAS)を活用することで,都道府県間の時間距離のデータベースを作成した。2)地域経済の現状分析の実施:整備したデータベースを活用して,都道府県間の時間距離の実態を把握した。その結果,交通インフラの整備によって地方の東京への時間距離が大きく改善したことが分かった。さらに,地域経済の成長と地域間格差収束の実態を把握した。その背景として,日本の多くの地方において生産性が上昇していることが確認され,地方が大都市地域にキャッチアップしている可能性を示す結果を得た。このキャッチアップを可能にした要素の一つとして地方での交通アクセスの改善,特に,東京への時間距離の短縮が影響している可能性が高いことが分かった。これらのデータベース構築と現状分析は本研究遂行のための第一段階として不可欠のものであり,次年度以降はこれらを活用することで実証分析を深め,政策へのインプリケーションを検討していく。データベースの構築と一次的な統計分析の実施はおおむね順調に推移している。地域間の旅客移動で利用する交通モードのデータを活用することによって,交通モード別の時間距離とその分担率を把握し,旅客移動に関する市場アクセス指標を開発・計測する。開発・計測した市場アクセス指標を用いることで,高速交通ネットワークが,各地域の生産性とエネルギー効率に及ぼす定量的な影響について,計量経済モデルの手法を用いて明らかにする。研究成果を国際ジャーナル誌に投稿・発表する。研究に使用するデータベースの一部の購入延期と,研究打ち合わせのための出張を延期した。いずれも2019年度に使用する予定であり,研究の進捗状況には影響しない。
6年周期一斉開花植物コダチスズムシソウにおける生物時計の進化

植物の中には、タケの仲間のように、集団が1年を越える一定の周期で一斉開花枯死する生活史をもつ植物(周期植物)がある。このような周期植物は、数年から数十年という特定の周期で一斉に繁殖・死亡を繰り返すことから、2年以上の長い時間を測ることができると考えられる。しかし、数年から数十年という長期間の調査を必要とすることから、その進化メカニズムは未解明の点が多い。そこで、沖縄本島で発芽から6年目に一斉開花し枯れるキツネノマゴ科イセハナビ属コダチスズムシソウの生物時計の進化を明らかとするため、野外調査により他地域のコダチスズムシソウや近縁種の繁殖様式を明らかにするとともに、分子系統解析を行った。その結果、コダチスズムシソウは多回繁殖型の多年草から一回繁殖型の多年草を経て、周期的一斉開花型となっていることが推定された。この成果については、Ecology and Evolution誌に掲載された。一方で、多回繁殖型が見られる台湾の中でも、数年間にわたり開花が見られない集団があり、周期的一斉開花型が生育している可能性があることが示唆されたため、一斉開花が生じるまで調査を継続する予定である。また、コダチスズムシソウに近縁で以前に一斉開花が観察されたS.rankanensisのある集団について、一斉開花周期が6年であれば2018年に一斉開花が生じると考えられたが、野外調査の結果、一斉開花は生じていなかった。そのため、この集団の調査も2019年度に継続予定である。沖縄本島で6年周期で一斉開花枯死するコダチスズムシソウが、多回繁殖の多年草から一回繁殖の多年草を経て、進化してきたことを明らかとし、Ecology and Evolution誌に報告した。このように、コダチスズムシソウの生物時計の進化メカニズムの解明はおおむね予定通り進展している。コダチスズムシソウの生物時計の進化メカニズムの解明のため、引き続き琉球列島、台湾および周辺地域において野外調査を行うとともに、RAD-seqを用いた分子系統解析や集団遺伝学的な解析を行い、その進化史を明らかにしていく。さらに、野外調査で得られたデータをもとに数理解析を行い、周期的な一斉開花の進化要因を検証する。その結果、コダチスズムシソウは多回繁殖型の多年草から一回繁殖型の多年草を経て、一斉開花型となっていることが推定された。この成果については、現在論文投稿を行っている。一方で、多回繁殖型が見られる台湾の中でも、数年間にわたり開花が見られない集団があり、一斉開花型が生育している可能性があることが示唆された。また、台湾では同属の別種において、一斉開花が初めて観察された。この種類はヒマラヤ西部で一斉開花の報告があるものの、中国では一斉開花しないとされており、台湾では初の繁殖様式の報告となる。さらに、周期生物の周期的一斉繁殖の進化に関する共通メカニズムを解明するため、周期ゼミに関する研究を行い、周期ゼミの3つのグループそれぞれのおいて、13年ゼミと17年ゼミが遺伝子流動が生じながらも、周期が維持されていることが明らかになるとともに、それぞれのグループ内では、13年ゼミと17年ゼミの遺伝的分化は小さく、周期特異的な変異は見られないことが明らかとなった。この成果については、Communications Biology誌に報告した。沖縄本島で6年周期で一斉開花枯死するコダチスズムシソウの繁殖様式の進化過程の概要を解明した。さらに詳細な進化過程を推定するための野外調査を進め、台湾で新たな一斉開花や一斉開花が生じる可能性のある種類・集団を発見することに成功した。

一方で、多回繁殖型が見られる台湾の中でも、数年間にわたり開花が見られない集団があり、周期的一斉開花型が生育している可能性があることが示唆されたため、一斉開花が生じるまで調査を継続する予定である。また、コダチスズムシソウに近縁で以前に一斉開花が観察されたS.rankanensisのある集団について、一斉開花周期が6年であれば2018年に一斉開花が生じると考えられたが、野外調査の結果、一斉開花は生じていなかった。そのため、この集団の調査も2019年度に継続予定である。沖縄本島で6年周期で一斉開花枯死するコダチスズムシソウが、多回繁殖の多年草から一回繁殖の多年草を経て、進化してきたことを明らかとし、Ecology and Evolution誌に報告した。このように、コダチスズムシソウの生物時計の進化メカニズムの解明はおおむね予定通り進展している。コダチスズムシソウの生物時計の進化メカニズムの解明のため、引き続き琉球列島および台湾において野外調査を行うとともに、RAD-seqを用いた分子系統解析や集団遺伝学的な解析を新たに行う予定である。さらに、野外調査で得られたデータをもとに理論的な解析により、周期的な一斉開花の進化要因を検証していく。コダチスズムシソウの生物時計の進化メカニズムの解明のため、引き続き琉球列島、台湾および周辺地域において野外調査を行うとともに、RAD-seqを用いた分子系統解析や集団遺伝学的な解析を行い、その進化史を明らかにしていく。さらに、野外調査で得られたデータをもとに数理解析を行い、周期的な一斉開花の進化要因を検証する。
広島県尾道市東部沖の「山波の洲」で大繁殖しているヒトデはどこから来たのか

2006年末から2007年夏にかけて、広島県尾道市と福山市の境にある山波の洲付近でマヒトデの大繁殖が見られた。山波の洲は、松永湾湾口の尾道水道を流れる潮流と湾内に流入する河川とが衝突することで急激に流速が低下し、河川よって運ばれた砂泥が堆積して生じたと考えられている。同時に潮流速度も低下するため、これに乗って運ばれた様々な海産物の幼生や稚魚もこの地域に集まることになる。このため、山波の洲はアサリをはじめとする魚介類の豊富な地域として地元では知られている。申請者は2000年頃より当該地付近でヒトデ類の採集を行っているが、大繁殖の前兆は観察されていなかった。このことから山波の洲に大繁殖したマヒトデは、先に述べた形成や魚介類幼生の定着メカニズムと同様に、他の地域から移入してきた幼生が成長した結果ではないかと考えた。そこで本研究では、山波の洲付近および周辺地域で採集したマヒトデを材料に増幅断片長多型(AFLP)解析法を用いて各地のマヒトデの類縁関係を調査することで、どのような地域から山波の洲へ移入してきたのか検討を試みた。調査に用いたヒトデ類は、尾道・吉和・鞆の浦の各漁協にご協力いただき、マヒトデ、スナヒトデを入手した。また、BALB/cマウスゲノムDNA、岡山県瀬戸内市のイトマキヒトデを用いた。AFLP解析は、常法に従って行った。これまでの解析により、瀬戸内市のマヒトデに由来すると思われるものが、山波の洲にほど近い向島町で得たマヒトデに数個体見られた。ブートストラップ確率が60%とやや低いため、採集地や標本数を増やすなどしてさらなる検討が必要であるが、瀬戸内海東部に由来するマヒトデが山波の洲周辺に存在するらしいことが分かった。今回は入手できなかったが尾道市より西部の地域でマヒトデを採集して、今後ともさらに検討を続けて行きたい。
食物アレルギー早期寛解治療の開発に向けた皮膚バリア機能・炎症・掻痒との相関解析

近年、アトピー性皮膚炎をはじめとする湿疹への積極的介入による食物抗原への感作予防や食物アレルギー発症予防に関する研究が報告されている。一方で、一旦食物アレルギーを発症したアトピー性皮膚炎合併患者における、積極的なアトピー性皮膚炎治療による食物アレルギーの改善効果については明らかではない。本研究は、食物アレルギー児における、皮膚バリア機能・炎症・掻痒を反映する各種バイオマーカーと食物アレルギーの重症度・予後との関連を明らかにし、それらを指標とした食物アレルギーの早期寛解治療としてのアトピー性皮膚炎の治療戦略の確立ならびに食物アレルギーの遷延化・重症化予防に寄与することを目指したものである。