hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Fe系金属薄膜の界面超微細磁気構造の解析

Fe系金属薄膜(強磁性トンネル接合薄膜)の界面超微細磁気構造を明らかにし、高特性の磁気抵抗効果材料開発の知見を得る目的で内部転換電子メスバウァー効果(CEMS)を用いて界面超微細磁気構造の解析を行うことを目的として本年度は以下の研究を行った。Fe(Co)/AlO_X/Fe接合においてAFMにより界面平坦性を検討し、さらにメスバウァー効果を用いて接合界面のFeの超微細構造を調べ界面構造と磁気抵抗効果との関係を考察することを目的として実験を行った。イオンビームスパッタリング(IBS)法及び分子線エピタキシー(MBE)法によりガラス、Mg0(001)、サファイア(1120)基板上にメタルマスクを用いて強磁性トンネル接合を作製した。まず、作製法および基板の違いによる下部電極とA1の自然酸化後の表面平坦性をAFM観察により検討した。その結果、IBS法を用いてガラス基板上に作製した下部電極が最も平坦であることが分かった。また、絶縁層を自然酸化法に及びAlO_X絶縁層の直接堆積法により作製し、比較した。さらに各接合と同一条件で下部電極Fe層の界面に^<57>Feをenrichした試料を作製し、CEMSの測定を行った。磁気抵抗効果は直流四端子法により測定した。また、VSMによって磁化測定を行った。MBE法で作製した接合では負の抵抗値を示し、IBS法で作製したガラス基板上の接合では約3%の磁気抵抗変化率を示した。また、AlO_X絶縁層の直接堆積による接合では10%以上の磁気抵抗変化率が得られた。CEMSによる界面超微細磁気構造の解析結果、A10_X絶縁層の直接堆積による接合界面では酸化物などの不純物を含まない最も良好な界面であることがわかり、界面Feは純Feと同等な内部磁場を示すことが示された。このことから磁気抵抗変化率は界面平坦性及び界面磁性層の磁気構造に依存することが明らかとなった。Fe系金属薄膜の界面超微細磁気構造を明らかにし、より高特性の磁性材料を得るための知見を得る目的で内部転換電子メスバウァー効果(CEMS)を用いて界面超微細磁気構造の解析を行うことを目的として本年度は以下の研究を行った。2種類のFe系薄膜を以下の方法で作製し膜膜構造と磁気特性の測定を行った。1)fcc-Fe/Cuおよびbcc-Fe/Auエピタキシャル人工格子を既設の分子線エピタキシ-(MBE)装置を用いて作製した。超高真空下でMgO(001)単結晶基板上にFe層厚の異なる(1ML10ML)とCuを交互に約20周期積層させ、最後に防護層のCuあるいはAu層を積層させた。2)既設の高真空4元イオンビームスパッタ(IBS)装置を用いてbcc-Fe(Co,Ni)/Cu多層膜を作製した。MgO(001)単結晶基板上にバッファー層Fe(50Å)を積層させた後、Cu(15Å)とFe(Co,Ni)(10Å)を交互に20層積層させた多層膜を作製した。これらの試料に種々の熱処理を行った。1),2)で作製した試料の膜構造(結晶構造、人工周期性、格子定数など)をX繰回折を使って評価した。磁気抵抗効果の測定は通常の四端子法を用い、膜の磁気測定は試料振動型磁力計(VSM)および超伝導量子干渉磁力計(SQUID)を用いて測定した。1)については磁化曲線から飽和磁化および磁気温度曲線からキュリー温度を見積った。その結果、飽和磁化はFe/Cuでは層厚とともに減少し、Fe/Auでは層厚によらずほぼ一定であることがわかり、キュリー温度は両系とも層厚の減少とともに低下することが明らかとなった。2)では熱処理により磁気抵抗(MR)変化率が増加することが明らかとなり、MR変化率は結晶の配向性に依存することがわかった。

また、AlO_X絶縁層の直接堆積による接合では10%以上の磁気抵抗変化率が得られた。CEMSによる界面超微細磁気構造の解析結果、A10_X絶縁層の直接堆積による接合界面では酸化物などの不純物を含まない最も良好な界面であることがわかり、界面Feは純Feと同等な内部磁場を示すことが示された。このことから磁気抵抗変化率は界面平坦性及び界面磁性層の磁気構造に依存することが明らかとなった。
特異点の計算複素解析と代数解析アルゴリズム

代数解析の理論と計算代数の手法に基づくことで,複素解析的な特異点の研究を行った。主な研究成果は, (i)収束冪級数環における拡張イデアルメンバーシップ問題を扱うアルゴリズム. (ii)収束冪級数環におけるintegral numberとintegral dependence relationの一般化およびそれらを求めるアルゴリズム, (iii)対数的ベクトル場とBruce-Roberts MIlnor数を求めるアルゴリズム, (iv)超曲面に付随するホロノミーD-加群を求めるアルゴリズムとその応用, (v) generic Lenumberを求めるアルゴリズム等の導出・開発である。27年度は,研究代表者と分担者,連携研究者が協力して,特異点の複素解析的な諸性質を解析するために必要となるいくつかの基本的な計算アルゴリズムを新たに構成しプログラムを数式処理システムに実装した。また,特異点論の未解決問題の研究,解析を行う際に有効なアルゴリズムの導出を行った。具体的な研究成果んとしては,(i)スタンダード基底の項順序を変換する効率的アルゴリズム, (ii)収束冪級数環における拡張イデアルメンバーシップ問題を解くアルゴリズム, (iii)特異点の変形族に対し,複素解析的不変量であるTjurina algebraに対するパラメータ付き局所コホモロジーを求めるアルゴリズム, (iv) B. Teissierの導入した複素解析的不変量を求めるアルゴリズム, (v)孤立特異点おけるlimiting tangent spaceを構成するアルゴリズム, (vi)イデアルのintegral closureに関連したアルゴリズム, (vii)特異点の変形族に対し,対数的ベクトル場とBruce-Robertsミルナーを求めるアルゴリズム, (viii)超曲面のb-関数と関係するホロノミーD-加群を求めるアルゴリズムを構成した。また, D. Siersmaらの非孤立特異点に対し, vanishing cyclesのvertical monodremyを解析した。これらのアルゴリズムのうちの幾つかについては,プログラムを数式処理システムに実装し,計算実験によりアルゴリズムとしての性能の評価を行った。これらの研究成果を国内外で開催された学会,研究集会,国際会議等において発表し,論文の執筆を行い,国際誌に投稿,発表した。幾つかのアルゴリズムに関しては,試作,改良を終えプログラムの実装を完了させることができた。また,構成したアルゴリズムは数式処理の観点から見ても計算効率がよく,研究を行う上で有用な道具となることが示せた。さらに,イデアルのintegral closureに関連し,研究当初は予想していなかった新たな研究成果を得ることできた。以上のことから, 27年度は当初の計画以上に研究が進展しているといえる。代数解析の理論と計算代数の手法に基づくことで,複素解析的特異点の研究をおこなった。28年度は,研究代表者と分担者,連携研究者が協力して, 27年度に試作,実装したいくつかの基本的なアルゴリズムを改良し,特異点研究の行う強力なtoolとなる研究用アルゴリズムの開発・実装を行った。また,特異点論の未解決問題の研究,解析を行う際に有効なアルゴリズムの導出,プログラムの試作を行い,これらのアルゴリズムを用いて特異点の複素解析的な研究を行った。以下は主な研究成果である。(i)変形パラメータを含むイデアルの(Grothendieck dualityの意味の)双対基底となる局所コホモロジー類を,パラメータ空間のdecompositionを行いながら求めるアルゴリズムの研究, (ii)収束冪級数環における拡張イデアルメンバーシップ問題を扱うアルゴリズムの改良と効率化, (iii)収束冪級数環におけるイデアルに関するintegralnumberを求めるアルゴリズムの開発, (iv)特異点解析のための多変数留数計算アルゴリズムの導出,実装, (v)半擬斉次孤立特異点を持つ超曲面上の関数に対するBruce-Robertsミルナー数の研究, (vi)ホロノミーD-加群と局所コホモロジーを用いることでb-関数を決定する計算アルゴリズムの研究, (vii)特異点集合が2次元の複素解析的超曲面に付随するホロノミーD-加群の解析, (viii)generic Lenumberを求めるアルゴリズムの導出。これらの研究成果を国内外で開催された学会,研究集会,国際会議等で発表し,論文の執筆,国際誌への投稿,発表等を行った。特異点解析において基本的なアルゴリズムを改良し計算効率の良いアルゴリズムを新たに構成することができた。いくつかのテーマに関し,研究計画で想定した結果以上の成果をえることが出来た。またLe numbersやLe cyclesに関し,研究当初は予想をしていなかった研究成果をえることが出来た。代数解析の理論と計算代数の手法に基づくことで,複素解析的特異点の研究を行った。29年度は,研究代表者,研究分担者と連携研究者が協力して, 27年度, 28年度に特異点の複素解析的な諸性質を解析したり特徴量を求めるために考案,試作した基本的なアルゴリズムに改良を重ね,特異点研究に有効なtoolとなる研究用アルゴリズムの開発,数式処理システムへの実装を行った。また,特異点変形に付随するb-関数を求めるアルゴリズムと変形に伴うホロノミーD-加群の変形を研究する際に重要となるアルゴリズムの研究を進めた。さらに,特異点に付随して定義されるホロノミーD-加群の構造を解析するためのアルゴリズムの考案,試作を行った。具体的な研究成果として,(i)収束冪級数環におけるパラメータを含むイデアルに対するintegral numberを効率的に求めるアルゴリズムの開発, (ii) integral dependence relationの概念の一般化とその計算アルゴリズムの導出, (iii)

パラメータを含むホロノミーD-加群の局所コホモロジー解を求めるアルゴリズムの開発, (iv)特異点解析のための多変数留数計算アルゴリズムの開発と実装, (v) generic Lenumberを求める計算法の効率化と計算プログラムの試作,が挙げられる.また,理論的な研究として,孤立していない特異点を持つような超曲面のb-関数の根に付随したホロノミーD-加群の幾何的構造とgeneric Le numberの関係について研究を進めた。これらの研究成果を国内外で開催された学会,研究集会,国際会議等で発表し,論文の執筆,国際誌への投稿,発表等を行った。代数解析の理論と計算代数の手法に基づくことで,複素解析的な特異点の研究を行った。主な研究成果は, (i)収束冪級数環における拡張イデアルメンバーシップ問題を扱うアルゴリズム. (ii)収束冪級数環におけるintegral numberとintegral dependence relationの一般化およびそれらを求めるアルゴリズム, (iii)対数的ベクトル場とBruce-Roberts MIlnor数を求めるアルゴリズム, (iv)超曲面に付随するホロノミーD-加群を求めるアルゴリズムとその応用, (v) generic Lenumberを求めるアルゴリズム等の導出・開発である。28年度以降も, 27年度に引き続き,研究代表者と分担者が共同して本研究を遂行する。研究代表者と分担者が互いに出張し研究連絡を取りながら研究をすすめる。作成した研究用のプログラムを用いて,種々の計算実験を行い,複素解析的特異点の諸性質を研究する。28年度からは, complete intersection特異点の研究, Gauss-Manin接続の研究等を本格化させる。関連する研究集会,国際会議等に参加し,研究成果の発表を行うとともに,当該分野の専門家との研究討議を重ねる。29年度も, 27年度, 28年度に引き続き研究代表者と分担者が共同で本研究を遂行する。研究代表者と分担者が互いに出張し研究連絡を取りながら研究を進める。B-関数の根に付随するホロノミーD-加群, Le cyclesの研究を行い,本研究と関連する研究集会,国際会議等に参加し,研究成果の発表を行うとともに当該分野の専門家との研究討議を重ねる。解析学基礎研究連絡を行うために予定していた出張(3月初旬)を日程の関係により中止したため次年度使用額が生じた。研究連絡のための出張を3月に予定していたが,実施を次年度に見送ったため。27年度に行うことを計画していた出張を28年度の早い時期に実施し,研究を遂行する。29年度の早い時期に28年度に実施を予定していた研究連絡を行うために出張する。
チミジンホスホリラーゼ・ウリジンホスホリラーゼダブルノックアウトマウスの解析

TPはチミジンをチミンと2-デオキーd-シリボースー1リン酸に可逆的に分解する酵素でDNA合成のサルベージ経路で働いている。TPは腫瘍に浸潤するマクロファージや末梢リンパ球、脾臓、クッファー細胞などでも発現が高いことなどから免疫機構になんらかの機能をもつのではないかと予想し、TPのノックアウトマウスを用いてて解析した。1)野生型マウスとノックアウトマウスにリステリア菌を腹腔内投与し、肝臓、脾臓内に残存する菌数を経時的に測定した。48、72時間でノックアウトマウスにおける残存菌数が著明に低くなっていた。このときの血中の種々のサイトカイン濃度を調べたところノックアウトマウスにおいてはIFN gammaの血中濃度の低下がみられなかった。またIL-10濃度は野生型ほど上昇しなかった。2)つぎにリステリア菌をマウス各五匹に感染させ、72時間後に肝臓、脾臓を摘出し各組織の初代培養を行った。ノックアウトマウス由来の肝臓細胞、脾臓細胞の培地中に放出されるIL-10の量はともに野生型由来のものより低下していた。3)DSSデキストランソデイウムサルフェイトを投与して大腸炎を人工的に作らせ、体重変化とIL-10産生を調べた。ノックアウトマウスの方が顕著な体重減少が認められ、大腸の単位蛋白質量あたりのIL-10産生量も著明に低下していた。4)腫瘍移植に対する抵抗性を比較した。マクロファージの標的細胞として用いられるEL-4リンフォーマ細胞を腹腔内に投与し、細胞数増加を調べたところべノックアウトマウスは明らかにEL-4リンフォーマの細胞増殖が抑えられていた。5)U937細胞、THP-1細胞はTPを内在的に発現する細胞でPMAとLPS刺激によってIL-10を産生する。このときTPの活性阻害剤を添加するとIL-10の産生が部分的に抑制された。現在TPがIl-10産生を誘導する機構を探索している。ヒトにおいてはチミジンホスホリラーゼ活性の欠損がミトコンドリア脳筋症の一種であるMNGIE(Mitochondrial Neurogastrointestinal Encephalomyopathy)の原因となっていることが報告されている。我々はチミジンホスホリラーゼ(TP)・ウリジンホスホリラーゼ(UP)遺伝子を両方とも欠失したダブルノックアウトマウスを作製することにより全身のチミジンホスホリラーゼ活性を欠損させMNGIEの症状がみられるか,疾患モデルとして利用できるかを検討した。まずTPノックアウトマウス(TPKO)を作製し全身組織のTP活性を測定したが肝臓でのみTP活性が欠失していることがわかった。そこでUPノックアウトマウス(UPKO)の全身組織の活性を測定し肝臓以外の組織でTP活性が失われていることを確認した。両者を交配させてダブルノックアウトマウス(TP/UPKO)を作製し、TP活性と血中のチミジン、ウリジン濃度を測定し、野生型マウスと比較した。すべての組織でTP活性は失われていた。血中のチミジン濃度は野性型と比較しTPKOは約2倍、TP/UPKOは約5倍であった。10ヶ月齢のTP/UPKOの骨格筋の生検を行い、MNGIEの特徴であるCOX活性の低下した筋繊維などがみらるか、ゴモリトリクロム染色でragged-red-fibersがあるか調べた。

しかしながら同月齢の野生型のマウスとの間に有意な差はみられなかった。ミトコンドリアDNAの欠乏、欠失がみられるかを骨格筋組織、脳組織で調べたが野生型との間に有意な差は認められなかった。マウスの脳をMRlを用いて撮像し、白質脳症がみられるかを調べた。TP/UPKOの脳はMRlを用いたT2強調画像で高いシグナルが認められた。以上の結果よりTP/UPダブルノックアウトマウスは脳組織についてはMNGIEの疾患モデルとして利用できると考えられた。チミジンホスホリラーゼ(TP)/ウリジンホスホリラーゼダブルノックアウトマウスを作製した。このマウスは体内のTP活性がなく血中のチミジン濃度が野生型マウスにくらべ5倍高かった。しかしながら正常に生まれ外見上異常はなく生殖能力もあった。ヒトではTP活性の欠損が原因でMNGIEというミトコンドリア病が発症する。このマウスはMNGIEの特徴である骨格筋の形態異常、サイトクロムCオキシダーゼの欠損、ragged redfiber、ミトコンドリア変化はなかった。(1)しかしながら脳をMRIで撮像するとMNGIEの患者100%にみられる白室脳症に類似した変化-すなわちT2マップで白質の脳室周囲部に高シグナルを示す部分がみられた。(2)画像上の白質の変化に対応する病理像を電子顕微鏡下で観察したところ、ダブルノックアウトマウスで径の増大した有髄線維がみられた。腫大した有髄線維は形態的にも不整型を呈し、neurofilamentの密度が高く運動神経疾患の早期にみられる病理変化と類似していた。神経線維でも血管内皮でもミトコンドリアの異常はみられなかった。(3)これらのマウスの脳のmtDNAの欠乏、欠損などサザンブロット、PCRで調べたが変化はみられなかった。以上の結果よりダブルノックアウトマウスの脳に見られる白室脳症に類似した変化はneurofilamentの蓄積による有髄線維の腫大でおこる可能性がありミトコンドリアの異常を介するものではないことがわかった。ダブルノックアウトマウスは麻酔薬に対し感受性が高く覚醒までの時間が2倍程度であった。発生時の血管新生には差が見られなかった。腫瘍移植時の血管新生に差があるかを調べるために現在マウスの遺伝背景をBalb/cに変えているところである。また野生型マウスとの問で造腫瘍性に差がみられるか調べるために癌を好発するMMTV-Ha-Rasのトランスジェニックマウスと交配しておりダブルノックアウト/MMTV-Ha-Rasのマウスを作製した。
ビジョンを用いたマイクロフライングロボットの昆虫型自律フォーメーション制御

外国人特別研究員のFarid KENDOUL氏と共同で行っている研究は,(1)ビジョンを用いたMAV(Micro Air Vehicle)に関する完全自律飛行とフォーメーション制御の研究,(2)オプティカルフローの飛行制御の研究であるが,これらは野波研究室が今進めている研究そのものである.(1)に関してはカメラをMAVに搭載して1機2機のMAVでの自律飛行に完全に成功した.この精度はGPSベースでは決して実現できない飛行精度であり,世界最先端技術と思われる.とくに今年度に外国人特別研究員のFarid KEMDOUL氏と共同で行った研究の重要な点は、超小型単眼カメラによる室内ホバリングに高精度で成功したこと、さらに、ウエイポイント飛行をオプティカルフローにてGPSを用いないで、高精度なナビゲーションに成功したこと、さらに、高精度ランディングを実現した。この技術は世界でどの研究機関も達成していない未踏技術である.(2)に関しても,新しいオプティカルフロー技術を研究開発中で,これが自律飛行できれば,こちらも世界初の業績となる.このような挑戦的な研究開発にはUAV・MAVの顕著な業績と経験を有するFarid KENDOUL氏の協力が必須であった.平成19年度は,本研究の準備段階と位置付けた.とくに,本研究室で実施しているカメラを壁に設置した状態での2機または3機の2重反転ヘリの完全自律制御システムを,信頼性の高い群制御とフォーメーション制御として完成した.また,ホバリングはもちろん,任意の軌道を3機が群れをなして衝突を回避しながら飛行するスワーム制御を完成した.この研究を通して,画像処理や信号処理とセンサネットワークの概念を理解した.さらに,ソフトウエア,ファームウエアのスキルを向上させた.同時に,カメラを機体に搭載する方法についてハードウエアの検討を行い,超小型超軽量ビジョンチップや周辺インターフェース電子部品の調達方法について検討した.さらに,屋外での飛行として4発ロータ型MAVの完全自律制御をモデルベースの非線形制御法によりコントローラを設計して実装し,約1kmの自律飛行とカメラによる基地局への動画像送信に成功した.この結果を受けてインドで開催された世界WAV大会に日本代表で参加して好成績を収めた.この成果は画期的なもので,国内ではトップであり海外の有力大学の研究レベルと互角のレベルを示した.外国人特別研究員のFarid KENDOUL氏と共同で行っている研究は,(1)ビジョンを用いたMAV(Micro Air Vehicle)に関する完全自律飛行とフォーメーション制御の研究,(2)オプティカルフローの飛行制御の研究であるが,これらは野波研究室が今進めている研究そのものである.(1)に関してはカメラをMAVに搭載して1機2機のMAVでの自律飛行に完全に成功した.この精度はGPSベースでは決して実現できない飛行精度であり,世界最先端技術と思われる.とくに今年度に外国人特別研究員のFarid KENDOUL氏と共同で行った研究の重要な点は、超小型単眼カメラによる室内ホバリングに高精度で成功したこと、さらに、ウエイポイント飛行をオプティカルフローにてGPSを用いないで、高精度なナビゲーションに成功したこと、さらに、高精度ランディングを実現した。この技術は世界でどの研究機関も達成していない未踏技術である.(2)に関しても,新しいオプティカルフロー技術を研究開発中で,これが自律飛行できれば,こちらも世界初の業績となる.このような挑戦的な研究開発にはUAV・MAVの顕著な業績と経験を有するFarid KENDOUL氏の協力が必須であった.外国人特別研究員のFaridKENDOUL氏と共同で行っている研究は,(1)ビジョンを用いたMAV(Micro Air Vehicle)に関する完全自律飛行とフォーメーション制御の研究,(2)オプティカルフローの飛行制御の研究であるが,これらは野波研究室が今進めている研究そのものである.(1)に関してはカメラをMAVに搭載して1機2機のMAVでの自律飛行に完全に成功した.この精度はGPSベースでは決して実現できない飛行精度であり,世界最先端技術と思われる.とくに今年度に外国人特別研究員のFarid KEMDOUL氏と共同で行った研究の重要な点は、超小型単眼カメラによる室内ホバリングに高精度で成功したこと、さらに、ウエイポイント飛行をオプティカルフローにてGPSを用いないで、高精度なナビゲーションに成功したこと、さらに、高精度ランディングを実現した。この技術は世界でどの研究機関も達成していない未踏技術である.(2)に関しても,新しいオプティカルフロー技術を研究開発中で,これが自律飛行できれば,こちらも世界初の業績となる.このような挑戦的な研究開発にはUAV・MAVの顕著な業績と経験を有するFarid KENDOUL氏の協力が必須であった.
地域社会とかかわりながら造形と表現を学ぶ学生参加型美術教育プログラムの実践と評価

本研究では、美術教育とまちづくり教育を融合し、教室からまちに出て、地域社会と関わりながら造形と表現を学ぶ学生参加型美術教育プログラムの実践と評価を行った。1.美術系大学における学生の実践活動にみる課題検討として、学生による美術プロジェクトを視察した。2.社会と関わりながら学ぶ美術教育プログラムの開発と実践として、民俗行事「『つくりもん』の立体制作活動」と、店舗のシャッターに絵を描く「シャッターアート活動」を行なった。3.「シャッターアート活動」については、店主のヒアリングや地域住民のアンケート調査を通じて活動の評価を検証した。さらに活動報告パンフレットを毎年作成し地域に発信した。本研究は、美術教育と地域社会と関わりの深いまちづくり教育を融合し、教室からまちに出て、地域社会とかかわりながら造形と表現を学ぶ学生参加型美術教育プログラムの実践と評価を目的に、1.美術系大学における学生の実践活動にみる課題検討、2.社会とかかわりながら学ぶ美術教育プログラムの開発と実践、3.実践した学生参加型美術教育プログラムの検証を行うものである。平成25年度は、1.については玉川大学を訪問し、施設の視察及び学生の実践する美術プロジェクトを指導されていた芸術学部ビジュアル・アーツ学科教員にインタビューを行い、今後の美術プログラムの課題を検討した。2.については「シャッターアート制作活動」を実践した。3.については、次年度にて総括的な検証を行う予定である。実践活動を行う学生は、研究代表者の研究室などに所属する美術専攻学生を中心に有志を募り、説明会を経て、5名の学生が活動した。「シャッターアート制作活動」は、地域と連携しつつ商店のシャッターに絵を描く活動であり、商店街連合会等から協力を得て、大阪府柏原市JR柏原駅周辺商店街を活動フィールドとしている。「シャッターアート制作活動」の研究成果については、活動成果報告パンフレットにまとめ、地域に発信し、大阪府八尾土木事務所主催の交流会「地域活動交流会まちカツ2014」にて発表した。平成24年度は、1.については平成25年度に訪問調査をする候補を選択した。2.については「シャッターアート制作活動」と江戸時代の天神祭りや大阪府八尾市でみられる民俗行事「『つくりもん』の立体制作活動」を実践した。3.についてはその検証の一環として「シャッターアート制作活動」について、学生とその活動に触れる地域住民を対象に、アンケート調査を行った。実践活動を行う学生は、研究代表者の研究室などに所属する美術専攻学生を中心に有志を募り、説明会を経て、13名の学生が活動した。『つくりもん』(日常生活道具や野菜類などで人形や動物など趣向の物を造る、祭礼時のお飾りの一種)は、近代以前は大阪で盛んに行われていたが、現在、大阪では八尾市八尾木地区で継承されているのみである。「『つくりもん』の立体制作活動」については、江戸時代の天神祭りの『つくりもん』を再現展示している大阪市立住まいのミュージアムを会場として行った。「シャッターアート制作活動」の研究成果については、活動成果報告パンフレットにまとめ、地域に発信し、「地域活動交流会まちカツin Yao 2013」「附属学校園教員と大学教員との研究交流会」にて発表した。1.については、平成25年度に玉川大学を訪問し、学生の実践する美術プロジェクトを指導されていた教員にインタビューを行い、今後の美術プログラムの課題を検討した。2.については、平成24年度に民俗行事「『つくりもん』の立体制作活動」を大阪市立住まいのミュージアムにて行ない、平成2426年度にかけて毎年「シャッターアート制作活動」を大阪府柏原市JR柏原駅周辺商店街を活動フィールドとして実践した。『つくりもん』は、生活道具や野菜類などで人形や動物など趣向の物を造る、祭礼時のお飾りの一種である。「シャッターアート制作活動」は、地域と連携し商店のシャッターに絵を描く活動である。実践活動を行う学生は、研究代表者の研究室に所属する学生を中心に有志を募り、説明会を経て、3年間の研究期間を通して26名の学生が活動した。

3.についてはその検証の一環として「シャッターアート制作活動」に触れる地域住民を対象に、平成24年度及び平成26年度にアンケート調査を行った。「シャッターアート制作活動」の研究成果については、毎年、活動成果報告パンフレットにまとめ、最終成果として平成26年度は活動を始めた平成20年度から平成26年度までの活動を総括したパンフレットを作成し、地域に発信した。平成24年度に「地域活動交流会まちカツin Yao 2013」及び「附属学校園教員と大学教員との研究交流会」に、平成25年度に「地域交流会まちカツ2014」にて発表した。美術教育・造形表現本年度は、2年度目の取り組みとして、1)美術系大学における学生参加型の実践教育活動の調査、および2)学生参加型美術教育プログラムの実践に取り組んだ。1)では、学生参加型の実践活動を進めている美術系大学の情報をHPや関連文献から収集し、訪問調査および学生参加型美術プロジェクトの指導教員にインタビューを行い、今後の課題を検討した。2)では、「シャッターアート制作活動」を実践した。以上のように、本研究はおおむね順調に進展している。本年度は、初年度の取り組みとして、1)美術系大学における学生参加型の実践教育活動の調査、および2)学生参加型美術教育プログラムの実践と評価に取り組んだ。1)では、学生参加型の実践活動を進めている美術系大学の情報をHPや関連文献から収集し、先進事例23校について訪問調査を行う予定であったが、訪問先の選択に当初の予定よりも多くの時間が必要であったため、訪問調査は平成25年度以降に行うこととなった。2)では、「シャッターアート制作活動」と江戸時代の天神祭りや大阪府八尾市でみられる民俗行事「『つくりもん』の立体制作活動」を実践した。「『つくりもん』の立体制作活動」について、応募時は八尾木地区のまつりの中で実施する予定であったが、学生の参加しやすさを踏まえ、大阪市立住まいのミュージアムを会場として行った。さらに「シャッターアート制作活動」については、学生とその活動に触れる地域住民を対象に、アンケート調査等によって、学生参加型美術教育活動が地域の人々にどのように認識されているかを明らかにした。平成26年度以降においては、平成24年度に取りかかった1)美術系大学における学生参加型の実践教育活動の調査、および2)学生参加型美術教育プログラムの実践と評価を継続して取り組む。1)においては、先進事例12校について訪問調査を行う。2)については、「シャッターアート制作活動」を行う。「シャッターアート制作活動」においては、毎年度、活動成果報告パンフレットを作成している。平成26年度は本研究費の最終年度であるため、平成26年度の活動成果報告を含めて、これまでの活動を総括した冊子の作成を予定している。「シャッターアート制作活動」参加
運動刺激における時間と空間の認知の発達

CRTディスプレイ上を2つの動体が同方向に水平に動くとき,「どちらが長いか」という運動時間,運動距離の比較判断は,子どもにとって意外に難しい。このことは,動きのある教材をパソコンで提示する際の大きな問題であるにもかかわらず,ほとんど知られていないし,研究もされていない。この難しさの原因はなになのだろうか。そしてその原因は,発達的にどのように変わるのだろうか。これまで3年間の研究で明らかになったことは次のようなことである。1.幼稚園児や小学校低学年児においては,出発・到着地点の異なるときの,出発・到着時点の同異の認知がかなり難しい。「時間=終了時刻-始まりの時刻」の知識(知識α)を用いて論理的に時間の比較判断をすることを教えても,ほとんど理解できない。距離の比較判断においても同様である。2.小学校高学年生にとっては,「時間=終了時刻-始まりの時刻」の知識が使えることに気づかないことが,主な困難点である。そして彼らにおいては,「時間=終了時刻-始まりの時刻」の知識よりも「時間=距離/速さ」の知識(知識β)の方が活性化しやすいのではないかと思われる。距離の比較判断についてもほぼ同様である。3.中学生でも,知識αと知識βを課題に応じて正しく使い分けられる者はほとんどおらず,「時間=距離」の知識を一貫して用いる者が多い。4.大学生では知識αを一貫して用いる者が多く,大学生でも2つの知識を使い分ける者は2割である。このように,物理的世界の認識の基本である時間と空間(距離)の認知に関して,その発達は緩やかに進み,中学生から大学生への発達が単調ではない上に,その間に,まだ大きな発達的変化のあることが示された。CRTディスプレイ上を2つの動体が同方向に水平に動くとき,その運動時間,運動距離の比較判断は,子どもにとって意外に難しい。その原因はなになのだろうか。出発時・地点や到着時・地点の同異の認知が難しいのだろうか。知識や理論的操作の問題なのだろうか。小学生2学級を対象に,CRTディスプレイ上の刺激をプロジェクタでOHPスクリーン上に提示し,実験を行った。そして2つの動体の運動時間の比較と運動距離の比較を行わせた。実験手続きは,時間判断の場合を例に取ると次のようである。(1)運動画面を見せて時間判断させる。(2)運動画面を見せてまず出発時点と到着時点の判断を行わせ,ついで同じ画面をもう一度提示して時間判断を行わせる。(3)学習冊子を用いて,プログラム方式で,時間は開始時刻と終了時刻で決まること,従って開始時刻の比較と終了の比較から,時間の長さの比較が論理的に可能な場合があること,そして運動距離を含めてその間の活動は時間の長さに関係しないことを学習させる。(4)(1)と(2)と同じことを行う。学習の効果は多少見られたが,「時間=終了時刻-開始時刻」の知識をこのような場合に適用することが,小学校5年生でもなかなか難しいことが明らかになった。高校1,2,3年生に対しても,運動画面を増やしてCRTディスプレイ上の刺激をプロジェクタでOHPスクリーン上に提示し,同じような実験を行った。そして学習は3年生についてはCRTディスプレイを用いて個別に行った。1,2年生については,時間の都合もあり,プロジェクタで一斉に学習させた。そして最後にもう一度プロジェクタを用いて最初と同じ運動画面の時間判断をさせた。このデータはまだ整理が終わっていない。来年度はもっと小さな子どもから実験を行う予定である。CRTディスプレイ上を2つの動体が同方向に水平に動くとき、その運動時間、運動距離の比較判断は、子どもにとって意外に難しい。

その原因はなになのだろうか。出発時・地点や到着時・地点の同異の認知が難しいのだろうか。知識や論理的操作の問題なのだろうか。そしてその原因は、発達的にどのように変わるのだろうか。本年度行った主要な実験は3つである。実験1:同時出発・同時到着で走行時間の等しい場合(出発地点・到着地点が異なる)、なぜ走行時間判断が難しいのか、その原因を発達的に特定するため、通常の運動刺激の課題の他に、運動要因、空間的要因を順次除いた易しい課題を作り、個別に実験して、判断の理由を言わせ、出発・到着時点の同異に正しく言及して「走行時間が同じ」という正答が、どのレベルの課題で可能になるかを調べ、さらにできなかった課題の一番易しい課題から順次、同じ論理が適用可能なことを教え、どのレベルの課題まで学習が可能かを調べた。同様のことを出発時点と到着時点の両方が異なるが、走行時間の正しい比較が、やはり出発・到着時点の同異から論理的に導ける課題についても調べた。被験者は幼稚園児、小2、小4、小6の子どもで、これにより、この課題の難しさの原因が、発達的にほぼ完全に明らかにされた。さらに、距離判断についても、同様のことを調べた。実験2:高校1、2、3年生を対象に、上記のような学習をプロジェクターを用いて、学級単位で一斉に行った。高校における物理学習との関係や転移効果も調べた。データはまだほとんど未整理。実験3:「時間=終了時刻-開始時刻」の知識と「時間=距離/速さ」の知識の使い分けと統合について、中学生を調べプロトコル分析を行っている。CRTディスプレイ上を2つの動体が同方向に水平に動くとき,その運動時間,運動距離の比較判断は,子どもにとって意外に難しい。このことは,動きのある教材をパソコンで提示する際の大きな問題であるにもかかわらず,ほとんど知られていないし,研究もされていない。この難しさの原因はなになのだろうか。そしてその原因は,発達的にどのように変わるのだろうか。これまで2年間の研究で,とくに時間判断についてはかなりいろいろなことがわかってきた。すなわち,年少児においては,出発・到着時点の同異の認知がかなり難しいこと,小学校高学年にとっては,「時間=終了時刻-始まりの時刻」の知識(知識α)が使えることに気づかないこと,そして彼らにおいては,「時間=終了時刻-始まりの時刻」の知識よりも「時間=距離/速さ」の知識(知識β)の方が活性化しやすいのではないかと思われることなどである。本年度は,この2つの知識の使い分けについて,中学生と大学生を対象に調べた。そのために,知識αで論理的に正答しうる問題,知識βで論理的に正答しうる問題,知識αでも知識βでも理論的に正答しうる問題を作成した。実験は個別的に行いプロトコルを取った。その結果,中学生は「時間=距離」の知識を一貫して用いる者が多く,大学生では知識αを一貫して用いる者が多く,大学生でも2つの知識を使い分ける者は2割であった。このような結果は,このような知識の使い分けが大変難しいこと,中学生から大学生への発達が単純ではない上に,その間に,まだ大きな発達的変化があることを示唆している。
海底熱水口由来の超好熱遺伝子群の開発に関する研究

海底熱水口や高温の温泉には、分離培養が困難又は不可能な未知超好熱菌が生息し、その耐熱性の酵素や遺伝子の開発が大きな注目を集めている。そこで本研究では、熱水環境中より直接DNAを抽出し、16SrRNA遺伝子を用いた分子系統解析により新規好熱菌群の多様性を明らかにするとともに、既に分離した超好熱古細菌Aeropyrum属の系統分類学的位置の再検討を行った。本年度の研究成果は以下の通りである。(1)長崎県橘湾の海底熱水口(128°C、pH7.5)と、雲仙温泉(93°C、pH3.0)の熱水を採取し、昨年度報告した方法により好熱菌の系統解析を行った。既報の超好熱古細菌や好熱細菌以外に、雲仙ではその大部分が未知の好酸古細菌であった。また海底熱水口からは、多様な未知の古細菌由来のrDNAが見出され多くはCrenchaeotaに属していたが、最も原始的な古細菌と考えられる未知の多様なKorarchaeotaが存在することが明らかになった。(2)海底熱水口より分離された唯一の絶対好気性超好熱古細菌Aeropyrumpemixのより正確な系統類学的位置を明らかにする目的で、23SrDNAの全長の塩基配列を決定し、GC含量の偏りが認められたためトランスバージョン型の塩基置換率を算出し、近隣結合法により系統樹を作成した。そ結果、AeropyrumはPyrodictiaceae科及びDesulfurococcacoeae科の嫌気性の硫黄代謝性超好熱古細菌と比較的近縁であるが、いずれの科にも属さないことが有意に示された。これまで筆者らの研究で、海底熱水口より新規の超好熱細菌を分離し、その好熱性の遺伝子や酵素の研究開発を行ってきたが、その過程で多くの分離困難な超好熱細菌の存在が明らかになってきた。そこで本研究では、熱水環境中より直接DNAを抽出し、16SrRNA遺伝子による分子系統学的手法を用いて好熱細菌の多様性と群集構造の解析を試みた。本年度の研究結果は以下の通りである。(1)長崎県小浜温泉近海の橘湾の海底熱水口からの熱水(128°C)および同熱水口周辺の底泥(2527°C)を採取し、濃縮後微生物画分を液体窒素中で破砕しDNAを抽出した。次にUniversal,Bacteria,Archaeaに特異的なプライマーを用いて16SrDNAを増幅し、クローニング後各々のrDNAライブラリーを作製した。(2)海底噴出熱水および底泥の両環境から各々50クローン以上塩基配列を決定し、データーベースより分子系統解析を行ったところ、両環境の微生物相は大きく異なっていた。熱水中には既報の超好熱古細菌Thermococcus,Pyrococcus,Pyrobaculum,Pyrodictiumや好熱真正細菌Aquifex由来のrDNAが認められたが、底泥からは上記のrDNAは殆ど見られず未知の多様な細菌や古細菌で占められていた。また最も分岐の深い古細菌と考えられている未知のKorarchaeotaがかなり存在することが示唆された。
高流束条件での強制対流膜沸騰の非定常伝熱流動特性に関する研究

比較的融点が低く化学的にも安定で反応性の低い溶融鉛を溶融金属として用い,鉛を融解した容器内部に伝熱管を浸漬させ,管内に水を流動させることにより,流束の大きな強制対流膜沸騰熱伝達について,伝熱管内の水の流束,圧力,サブクール度などを様々に変化させた場合の系統的な実験ならびに伝熱管の幾何学的形状,具体的には曲管部曲率を変化させた実験について実験を行った.以下に得られた結果を示す.遷移沸騰が生じていると考えられる測定条件において,通水温度が飽和温度に近く高クオリティーで質量流束が低質量流束と高質量流束の条件におけるテストセクションの時系列温度変化を比較すると,わずかに高質量流束における冷却効果のほうが高かったがほとんど差はなく,高クオリティー条件での冷却効果は質量流束にほとんど依存しない.一方,通水温度が飽和温度よりかなり低い高サブクール条件では,高質量流束における冷却効果のほうが高くなる.しかし,テストセクションの円管内で遷移沸騰が生じていると仮定すると,円管内表面が蒸気膜で覆われると考えられ,最初の成果のように冷却効果は質量流束に依存しないはずであるが,低クオリティー条件では冷却効果は質量流束に依存していることから,蒸気膜以外に生じた液滴が円管内壁面に衝突し,冷却効果を高めたことが予想される.また管曲率を与えた場合,テストセクションで遠心力が働く方向の円管内表面でのヌッセルト数は,直管型テストセクションの下流側で重力が働く方向の円管内表面でのヌッセルト数より約2倍大きくなり伝熱促進効果が得られた.またこれらの実験データを用い手高流束条件下で適用可能な沸騰伝熱構成方程式の提案を行った.比較的融点が低く化学的にも安定で反応性の低い溶融鉛を溶融金属として用い,鉛を融解した容器内部に伝熱管を浸漬させ,管内に水を流動させることにより,流束の大きな強制対流膜沸騰熱伝達について,伝熱管内の水の流束,圧力,サブクール度などを様々に変化させた場合の系統的な実験を行った.また伝熱管の幾何学的形状,具体的には曲管部曲率を変化させた実験についても実験を行った.以下に得られた結果を示す.遷移沸騰が生じていると考えられる測定条件において,通水温度が飽和温度に近く高クオリティーで質量流束が低質量流束と高質量流束の条件におけるテストセクションの時系列温度変化を比較すると,わずかに高質量流束における冷却効果のほうが高かったがほとんど差はなく,高クオリティー条件での冷却効果は質量流束にほとんど依存しない.一方,通水温度が飽和温度よりかなり低い高サブクール条件では,高質量流束における冷却効果のほうが高くなる.しかし,テストセクションの円管内で遷移沸騰が生じていると仮定すると,円管内表面が蒸気膜で覆われると考えられ,最初の成果のように冷却効果は質量流束に依存しないはずであるが,低クオリティー条件では冷却効果は質量流束に依存していることから,蒸気膜以外に生じた液滴が円管内壁面に衝突し,冷却効果を高めたことが予想される.また管曲率を与えた場合テストセクションで遠心力が働く方向の円管内表面でのヌッセルト数は,直管型テストセクションの下流側で重力が働く方向の円管内表面でのヌッセルト数より約2倍大きくなり伝熱促進効果が得られた.これは曲管部における遠心力により外側に液相(液滴や液塊)が集中して分布しやすくなることが原因と考えられる.比較的融点が低く化学的にも安定で反応性の低い溶融鉛を溶融金属として用い,鉛を融解した容器内部に伝熱管を浸漬させ,管内に水を流動させることにより,流束の大きな強制対流膜沸騰熱伝達について,伝熱管内の水の流束,圧力,サブクール度などを様々に変化させた場合の系統的な実験ならびに伝熱管の幾何学的形状,具体的には曲管部曲率を変化させた実験について実験を行った.以下に得られた結果を示す.遷移沸騰が生じていると考えられる測定条件において,通水温度が飽和温度に近く高クオリティーで質量流束が低質量流束と高質量流束の条件におけるテストセクションの時系列温度変化を比較すると,わずかに高質量流束における冷却効果のほうが高かったがほとんど差はなく,高クオリティー条件での冷却効果は質量流束にほとんど依存しない.一方,通水温度が飽和温度よりかなり低い高サブクール条件では,高質量流束における冷却効果のほうが高くなる.しかし,テストセクションの円管内で遷移沸騰が生じていると仮定すると,円管内表面が蒸気膜で覆われると考えられ,最初の成果のように冷却効果は質量流束に依存しないはずであるが,低クオリティー条件では冷却効果は質量流束に依存していることから,蒸気膜以外に生じた液滴が円管内壁面に衝突し,冷却効果を高めたことが予想される.また管曲率を与えた場合,テストセクションで遠心力が働く方向の円管内表面でのヌッセルト数は,直管型テストセクションの下流側で重力が働く方向の円管内表面でのヌッセルト数より約2倍大きくなり伝熱促進効果が得られた.またこれらの実験データを用い手高流束条件下で適用可能な沸騰伝熱構成方程式の提案を行った.
征韓論の展開と佐賀の乱

本研究は、征韓論政変から佐賀の乱に至る時期における士族の動向を全般的に把握し、近代日本の対外観に著しい影響を及ぼした征韓論の形成過程を検討することを目的とした。平成12年度も昨年度につづいて基本資料の収集につとめた。(1)征韓論政変および佐賀の乱に関する文献を収集し、基本的な情報の確保に努めた。(2)昨年度に収集した、国立国会図書館憲政資料室所蔵の史料にくわえ、神宮文庫所蔵三条家文書に含まれる、太政大臣三条実美宛の報告書類を分析し、政府側が把握した征韓論政変から佐賀の乱にかけての国内状況の分析をすすめた。(3)昨年度に収集した史料の解読、整理をすすめ、征韓論の展開や佐賀の乱勃発の経緯を詳細に分析した。以上の研究により、征韓論政変を契機に外征論が全国の士族に強い反響を呼んだこと、政府は佐賀県当局と征韓・憂国両派との対立状況から佐賀士族の鎮圧を早期に意図していたこと、佐賀の乱は状況次第ではより広範な地域での暴動に拡大する危険性があったことを明らかにすることができた。また、征韓論に関しては、即時征韓論を主唱する士族はかならずしも朝鮮の現状に対する知識を持っていたわけではなく、現実の政治状況に対する不満を対外問題に結び付けたに過ぎないが、内乱の主体となりうる勢力であるだけに、政府の外交政策を拘束した状況について、新たな知見が得らた。その成果は昨年度公表の論文にただちに適用した。本研究は、征韓論政変から佐賀の乱に至る時期における士族の動向を全般的に把握し、近代日本の対外観に著しい影響を及ぼした征韓論の形成過程を検討することが目的である。こうした問題に関して政治史的見地から検討した研究例は必ずしも十分ではなく、平成11年度は基本的な資料の収集につとめた。(1)まず、当該時期の政治状況や征韓論に関する文献を収集し、基本的な情報の確保に努めた。(2)これと平行して国立公文書館・国立国会図書館憲政資料室・東京大学史料編纂書が所蔵する政府中枢の文書から、佐賀の乱前後における国内状況を示す史料を収集した。(3)さらに、佐賀の乱鎮圧の具体的状況を分析するため、現地の戦跡を調査するとともに、防衛庁戦史部図書室が所蔵する陸軍省文書を分析し、必要な資料を収集した。(4)佐賀士族の動向に関する直接的な史料については、旧佐賀藩領である佐賀県および長崎県の行政文書を検索したが、事件時の混乱などを反映して数量的には乏しかった。引き続き、隣接する熊本県および福岡県などの行政文書を調査し、欠落を補っていく予定である。(5)京都府立総合資料館所蔵の京都府庁文書や、京都大学付属図書館および各学部の図書室においても関係資料を抽出する作業を行ったが、来年度は佐賀から離れた地方の史料も検索し、収集したデーターを総合的に分析することを通じ、征韓論の展開や佐賀の乱が当時の社会や政治に与えた影響をより具体化させていく。
抗腫瘍活性セスキテルペノイド・イルジン類の合成研究

イルジン類は、キシメジ科の毒キノコに含まれるセスキテルペノイドで、スピロ[5.2]オクタン環に5員環が縮環した炭素環状構造(イルダン骨格)がユニークであることに加え、強力な抗腫瘍活性を示すことから興味の持たれる化合物である。筆者は研究計画調書に示したように、(1)分子内にオレフィンとアセチレンを有する化合物の光付加環化によるビシクロ[3.2.0]ヘプテン環の形成;(2)熱環開裂によるビニルシクロペンテン誘導体の形成;(3)アルキルシクロプロピリデンアセタートとのDiels-Alder反応を1ポットで連続的に行い、短工程でイルダン骨格を合成することを目的に本研究を行った。まず、鍵中間体である1-tert-Butoxy-5-tert-butyldimeth-ylsilyloxy-4,4-dimethyl-6-octen-1-yneを合成しその光付加環化について検討したが、ビシクロ[3.2.0]ヘプテン誘導体を得ることはできなかった。そこでビニルシクロペンテン誘導体を別法で合成し、シクロプロピリデンアセタートとのDiels-Alder型反応について検討することにした。すなわち、市販の(-)-pantolactoneから容易に得られる3-tert-Butyldimethylsilyloxy-4-isopropoxy-2,2-dimethyl-4-butanolideに対しアルキル化、分子内アルドール縮合、還元反応等を利用し合成した3-tert-Butylsilyloxy-5-hydroxy-4,4-dimethylcyclopenten-1-yl-1-propanoneのリチウムジエノラートにEthylcyclopropylideneacetateを反応させたところ、イルダン骨格を単一生成物として合成できた。さらに、得られた化合物の2級水酸基の脱離後、ケトンのα位に酸素官能基を導入することにより、イルジンMに変換可能な官能基を有する重要中間体の合成を達成した。本研究により種々のイルジン類縁体に誘導可能なイルダン骨格をDiels-Alder型反応を鍵ステップとし、既知化合物より4工程という短工程で構築することに成功した。現在、この手法を用いイルジンM及びイルジン関連化合物の合成について検討中である。
遺伝子の配列多様性に基づく新規メタゲノムデータ解析手法の確立

本研究では、遺伝子順序や遺伝子コード配列の多様性を情報量として利用した、メタゲノムショットガンリードデータの新規解析手法を開発することを目標としてきており、その実データ取得のため、本年度は実際の環境中の細菌叢サンプリングを対象に、PacBioシーケンサを用いたショットガンシーケンスを行ってきた。実験的な制約や微生物生態学的なインパクトという観点から、様々な環境サンプルを検討した結果、本研究では日本最大の湖である琵琶湖の淡水環境の微生物叢を対象にした。微生物サンプリングはすでに昨年度に完了しており、本年度はDNA抽出とサンプル調製、およびCircular Consensus Sequencing (CCS)法によるショットガンシーケンスを行った。シーケンスの結果、高い塩基配列決定精度(>97%)をもつCCSリードを計約30万本取得できた。データ解析を行う中で、リード数やリード長の制約のため本研究課題で提案していた解析手法を実証することが困難であることが予見されたため、研究の方向性を修正し、得られたデータを用いて環境微生物のDNAメチル化に関するデータ解析を行うことにした。ゲノムアセンブリとビニングの結果、複数のドラフトゲノムを得られ、その大半は難培養性で琵琶湖に優占している細菌種に由来していることが予想された。さらにこれらのゲノム中から、新規のものを含む複数のメチル化モチーフを検出し、対応するメチル化酵素(MTase)遺伝子を推定できた。これらの予測された関係性のうち、今まで文献等で報告されたことがない新規の関係性が示唆された4組に関して、大腸菌を用いた実験系で対応関係を実証することができた。本研究は、難培養性微生物が優占する環境微生物のDNAメチル化を菌株網羅的に検証した先駆的な解析例を提供するものであり、現在原著論文を投稿準備中である。29年度が最終年度であるため、記入しない。近年、環境微生物のDNA配列を網羅的に取得するメタゲノム解析が広く行われるようになっている。一般的なメタゲノム解析では「種分類による群集構造解析」と「機能遺伝子組成比解析」の2つが主な解析内容であるが、このような解析では、例えば遺伝子の順序が広く集団中に保存されているのかどうか、あるいは任意の遺伝子が単一の種由来なのか複数の種間で広く共有されているのか等を解析することが難しく、環境微生物生態の全容を議論するには不十分である。本研究では、遺伝子順序や遺伝子コーディング領域の配列多様性を情報量として利用した、メタゲノムショットガンリードデータの新規解析手法の開発を目標としている。現在、遺伝子順序をグラフ構造に落としこむ一連の処理プロセスや、遺伝子コーディング領域の配列アライメントを行うプロセスに関しては実装を終えており、パイプラインの大枠の開発は概ね完了している。現在、得られた結果から興味深いゲノム領域や遺伝子を検出する手法の開発と実装を行っており、また平行して、より最適なパラメータ選択や実装の洗練化を行うため、複数のシミュレーションデータを用いた性能評価を行っている。同時に、本手法を適用するための実データを取得するため、環境微生物サンプリングとゲノムシーケンシングを平行して行っており、本年度は微生物のサンプリングとゲノムDNAのサンプル調整を行った。本提案手法では微生物多様性が高い環境のデータでは解析が困難になることが予想されたため、微生物多様性が低い環境サンプルとして、高い温度(5090°C)と低いpH(12)に特徴づけられる一種の極限環境である、群馬県草津温泉の源泉域の土壌を選定した。サンプリングはすでに完了しており、現在、得られたサンプルからの効率的な微生物ゲノムDNA抽出の実験プロトコルを探索中であり、次年度では、実際にショットガンシーケンスを行う予定である。遺伝子順序をグラフ構造に落としこむ一連の処理プロセスや遺伝子コーディング領域の配列アライメントを行うプロセスに関しては、すでに計算機上で処理するための実装を終えており、パイプラインの大枠の開発は概ね完了していると考えている。現在、得られた結果から興味深いゲノム領域や遺伝子を検出する手法の開発と実装を行っており、また平行して、より最適なパラメータ選択や実装の洗練化を行うため、複数種由来のコンプリートゲノムを用いた複数のシミュレーションデータを作成し、これらを用いて性能評価と実装開発を行っている。また、本来は3年目に行う予定であった環境サンプリングとシーケンスによる実データの取得であるが、大阪大学微生物病研究所にてPacBio RSIIによるショットガンリードのシーケンスを外注する目処が付いたため、計画を前倒しする形で環境微生物サンプルのサンプリングとサンプル調整を本年度中に行った。本提案手法では微生物多様性が高い環境サンプルのデータでは解析が困難になることが予想されるため、微生物多様性が低いサンプルとして、高い温度(5090°C)と低いpH(21)という極限環境の一種である、群馬県草津温泉の源泉域の土壌を選定した。草津町役場の協力もあり、サンプリング自体は滞り無く完了し、十分量と考えられる程度のサンプルを研究室にストックすることができたが、今回選定したサンプルが非常に特殊な成分組成(硫黄化合物や金属イオン類の高い含有量)を持つため、一般的なゲノムDNA抽出手法では抽出が困難であることがわかり、より効率的なゲノムDNA抽出の実験プロトコルを現在探索中である。