hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
グループテストとベイジアンネットワークによる効率的ゲノム解析アルゴリズムの研究

今年度は,昨年度に続き,positiveなcloneを正確にかつ高速に見出すアルゴリズムの研究を行ない,ベイジアンネットワークを用いて各poolの実験結果からpositiveなcloneを見出すための効率的なアルゴリズムを開発した.また,従来のMCMC(Markov chain Monte Carlo)による判定アルゴリズムとさまざまな条件で識別能力,識別速度の比較を行い,実用に供するための知見を得た。本アルゴリズムは特許申請をし,本年度,特許を取得した.また,クローンの順序がわかっている場合に,実験回数を削減するための効率的なpooling designの組合せ論的構成法も見出し,論文として公表した。DNA libraryscreeningでは、実験回数を削減するために個々のクローンを個別に調べるのではなくpoolと呼ばれるグループを作ってグループテストと呼ばれる実験手法を用いることがある.グループテストでは,その効率を高めるために多くのクローンの中から出来るだけ少ないプール数で目的のクローンを見出すことができる実験を計画することが重要である。このためにクローンの集合からプールと呼ばれる部分集合の族をうまく選ぶ組合せ論的アプローチが有効である.また,このようなテストでは,実験結果にfalse positive, false negativeなどの誤りが生じることは避けられない.本研究では、実験結果に誤りがある場合について,効率の良いpooling designの組合せ論的特徴を見出し、その構成法を与えることおよび,各プールの実験結果に誤りがある場合にpositiveな塩基列を見出すためのアルゴリズムの開発を行なった。
Rap1/RAPLによる抗原提示細胞DCの免疫監視調節機構の解明

活発な生体内移動をしながら免疫応答を制御する樹状細胞の、遊走の分子基盤は明かとなっていない。低分子量G蛋白質Rap1の下流標的分子RAPLが、樹状細胞に多く発現することを見い出したので、Rap1活性化及びRAPLが樹状細胞におけるケモカインを介する接着及び遊走に関与するかどうかをin vitroで検討するとともに、生体内において、樹状細胞のランゲルハンス細胞の定常状態及び炎症時における所属リンパ節への移動を解析した。正常DCをフィブロネクチン上でケモカイン刺激すると速やかに接着し一極にラッフル膜を形成し移動を開始するが、RAPL欠損DC、Rap1活性抑制分子Spa-1発現DCをケモカイン刺激すると、むしろ浮き上がってくることが判明した。樹状細胞においてもケモカインを介する接着及び遊走は、Rap1及びRAPLに依存していることが判明した。表面リンパ節のサブセット解析によって、CD11c陽性Langerin陽性細胞が低下していることから、定常状態での樹状細胞の移動能力が低下していることが判明した。また炎症時の遊走を調べるため、皮膚にFITCを塗布し、所属リンパ節におけるFITCを取り込んだIa強陽性の皮膚由来のDC数を調べたところ、正常マウスに比べ、顕著な低下が認められた。このことから、Rap1活性化及びRAPLは樹状細胞の生体内での移動にも重要であることが明かとなった。
中学生の問題行動の動機に関する学級集団心理学的研究

本研究の目的は,中学生がどのように問題行動を正当化しているのかを明らかにし、問題行動やそれを支える学級内の文化に対して教師がどのような関わりを行っていくべきなのかを検討することであった。研究を行った結果、中学生の問題行動を正当化する動機の語彙が明らかになり、これらは説明する対象によって使い分けられ、学級集団によって用いられる動機の語彙が異なること、また、そこには教師との関係が影響していることが明らかになった。本研究の目的は,中学生がどのように問題行動を正当化しているのかを明らかにし、問題行動やそれを麦える學級内の文化に対して教師がどのような指導を行っていくべきなのかを検討することである。具体的には、(1)中学生は実際に問題行動を正当化する動機の語彙をどのように用いているのか、(2)中学生は問題行動の動機を対象(教師や友人)によってどのように表明し、使い分けているのか、(3)荒れている学校や学級ではどのように動機の語彙がどのように用いられているのか、(4)問題行動を正当化する動機の語彙は教師め指導によってどのように変化するのかの4つを検討する。本年度は、(1)中学生は実際に問題行動を正当化する動機の語彙をどのように用いているのかを検討した。まず、中学生が問題行動に対して実際にどのような正当化を行っているのか、その語彙について自由記述による調査を行てい、データを収集した。加えて、大学生を対象に、中学生のころを回想してもらい、問題行動を起こした際にどのような正当化を行ったのか、その語彙についても自由記述による調査を行い、データを収集した。これらの調査で収集された自由記述の結果とこれまでの研究(大久保・加藤,2006)で用いた項目を参考にして、新しい動機の語彙に関する尺度を作成した。なお、自由記述の結果についてはKJ法を参考に質的に検討した。以上のように、中学生が実際にどのような問題行動を正当化する動機の語彙を用いているのかを多面的に検討した。本研究の目的は、中学生がどのように問題行動を正当化しているのかを明らかにし、問題行動やそれを支える学級内の文化に対して教師がどのような指導を行っていくべきなのかを検討することである。具体的には、(1)中学生は実際に問題行動を正当化する動機の語彙をどのように用いているのか、(2)中学生は問題行動の動機を対象(教師や友人)によってどのように表明し、使い分けているのか、(3)荒れている学校や学級ではどのように動機の語彙が用いられているのか、(4)問題行動を正当化する動機の語彙は教師の指導によってどのように変化するのかの4つを検討する。本年度は(2)中学生は問題行動の動機を対象(教師や友人)によってどのように表明し、使い分けているのかを検討した。様々な問題行動を起こしてしまった状況を示した仮想場面を作成し、それについて、友人、教師、親に対してどのように動機を説明するかを検討した。具体的には、問題行動場面ごとに、友人、教師、親などの動機を説明する対象に対して、昨年度作成した動機の語彙による説明をどのくらい用いるかを尋ねて、検討した。本年度は(3)荒れている学校や学級ではどのように動機の語彙が用いられているのか、(4)問題行動を正当化する動機の語彙は教師の指導によってどのように変化するのかを検討した。具体的には、荒れている学級の生徒が用いている動機の語彙を明らかにし、それと教師との関係について検討した。調査の方法としては、まず、先行研究と同様に学級の荒れを測定して荒れている学級と落ち着いている学級に分類した。次に、問題行動の経験と問題行動の動機の語彙、教師との関係、生徒文化、規範意識を測定し、荒れている学級と落ち着いている学級とでこれらの比較を行った。その結果、荒れている学級と落ち着いている学級では、生徒文化が異なることからも、用いられる動機の語彙が異なっており、教師との関係も影響していた。以上の研究の結果から、中学生が学級集団の中でどのように動機の語彙を用いて問題行動を正当化しているのかが明らかになった。
都心部再開発による都市郊外里山生態系サービスの持続的利用にむけた制度の可能性

最終年度は,1)国レベルでの制度検討過程と自治体における導入検討過程からみた制度活用可能性と課題,2)生態系サービスの供給の観点からみた制度運用による効果の把握,の2点の課題について重点的に取り組んだ。国レベルでの制度検討過程と自治体における導入検討過程からみた制度活用可能性と課題については、工場立地法の敷地外緑地制度を活用した保全制度を対象に,行政資料分析,自治体職員へのインタビュー調査などを通じ,国における規定の導入背景と自治体実施状況について,制度制定過程・運用過程の両面から,活用が促されない要因について考察した。自治体における導入検討時の経緯より,法本来の目的との合致や,住民の理解を得られる妥当性の担保が実施へのキーファクターとなっていると推定された。その他運用面においても,法の本来の目的を遵守する必要があるが為に,都市と郊外をむすぶという観点からは非効率な活用をせざるを得ない状況を生み出している状況が明らかとなった。昨年度の研究成果より,生態系サービスの持続的供給にむけ送り手と受け手の関係構築は重要と示唆されており,今後両者の関係に着目した更なる調査が期待される。生態系サービスの供給の観点からみた制度運用による効果の把握については、堺市の里山を対象に,管理実施状況と環境変化,地域特有の植生を保全・活用の可能性について把握した。制度対象里山は,ツツジ類や林床植物を楽しめるポテンシャルを有しており,管理実施後,出現種数の増大も確認されるなど一定の効果は確認された。しかし,今後ポテンシャルを活かした利用をすすめるには,光環境の改善に向けた高木の伐採や安全性の確保等が必要であり,制度上想定されている委託先・費用による対応では限界があることもわかった。持続可能な生態系サービスの供給に向けては,更なる多様な仕組み作りを検討が求められる。29年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は,堺市について,制度の検討過程の把握と工場内緑被の現状把握と制度適用可能性の検討に重点的に取り組んだほか,名古屋市、アメリカの制度に関するデータ収集を完了した。制度の検討過程の把握については,行政資料の分析と担当者へのヒアリング調査により,制度が検討されるに至った背景・将来的な構想を把握した上で,検討過程で,どのように連携がはかられたかという観点から,組織体制とそれぞれの役割を把握した.工場内緑被の現状把握と制度適用可能性の検討については,緑は生態系保全上重要であるだけでなく人々に生活圏の文化的サービスも供給しており,里山と都心部の緑とでは異なる役割が期待され,両方が重要であるという視点から分析を行った。高解像度衛星画像を用いて,緑被データを作製するとともに,土地利用5000データとから工場用地を抽出した。各工場用地ポリゴンについて,地域住民が直接的間接的に接する機会があり得ると考えられる境界部から内側5mの外周部と,それよりも内側の部分を内部との2つに区分し,工場内緑被の立地特性・集塊性について把握した。また,名古屋市については,今年度データ収集を行うと共に,行政担当者へのヒアリングを行った。制度の制定背景を把握する中で,制度自体は整っているものの,企業側が運用に乗り気ではなく,運用に至らない実態を把握した.さらに海外における類似制度との比較分析について,今年度,海外の諸制度について情報を収集し、比較検討した結果,アメリカの開発権移転制度が,都心部開発と郊外保全とを関連づけている点、また,名古屋市の事例とも非常に類似性が高いことを明らかにした。今年度は,堺市について制度の検討過程と運用実態の把握に重点的に取り組んだほか、名古屋市、アメリカの制度に関するデータ収集を完了した。また2016年4月の堺市の現地植生調査、ニューヨーク市立大学への研究滞在など、次年度に予定されている調査・研究準備も既に完了しており、来年度における研究・調査の準備も滞りなく実施しており、おおむね順調に進展してきていると考えられる。ただし、今年度の調査で,名古屋市では運用事例が存在しないなど,事例によっては制度運用状況に大きな違いがあることが分かってきた。今後,追加調査や別の形での調査が必要となり、調査計画に変更が出ると考えられるが,事例ごとに目標を見直し,堺市や海外事例に優先的に取り組みつつ,名古屋市の研究計画について再検討することで当初の予定通りに研究が進められると考えている。今年度は主に、1)堺市における制度運用による里山管理の効果、2)ニューヨーク市における生態系サービスへの支払制度の概要と運用状況の把握、を実施した。堺市における里山管理の効果については、工場立地法の敷地外緑地制度を活用した制度運用により管理が実施された里山の管理状況の把握ならびに植生調査を実施した。その結果、ツツジ類が比較的高い比率で生育しており、春の開花期にはツツジの花見を楽しめる地域として活用できる可能性が高いこと、間伐や下草刈りが行われた場所では、コナラなどの樹木の実生の出現が確認されており、林床管理を続けることで、コナラ林の復元及び多様な草本植物種の出現が期待できることなどが明らかになった。また、ニューヨーク市における生態系サービスへの支払制度の概要と運用状況の把握については、水源域保護プログラム(Watershed Protection Program)の一つである農業保全地役権を対象に、持続可能な生態系サービスの供給のために,どのような仕組みを有しているのか,どのように都市と郊外を結びつける工夫が行われているか、という観点から、制度の特性と運用状況について整理した。

その結果、ニューヨーク市の制度は、行為の制限とそれに対する金銭的な保障にとどまらず、農場全体の計画的な保全・活用の視点を導入していること、農業経営の安定化と環境配慮型農業へのシフトを同時に促すことで、長期的な視点から生態系サービスの持続性を維持する仕組みを有することがわかった。また、科学的・客観的な審査による水源保全への効果の可視化と、地域住民の参画による地域の実情を踏まえた審査という、都市住民と地域住民のバランスのとれる形でのシステム運用もまた、都市と郊外との良好な関係構築に寄与しうると推察された。今年度は,堺市による制度の運用事例について、その運用効果を把握すべく植生調査等を実施したほか、ニューヨーク市による生態系サービスへの支払制度に関して調査をおこなうためニューヨーク市立大学へと研究滞在を行った。得られた結果は既に査読論文として取りまとめており、来年度に予定されている調査・研究準備も既に終了していることから、今後も研究・調査が適切に行われることが期待出来る。一方で、企業側が運用に乗り気ではなく制度運用がすすみにくい状況にあり、今後についても運用事例の増加は期待出来ないことが明らかとなった。そのため、当初予定していた運用効果の解明をすすめるには事例不足な状況にあり、課題の進捗はやや遅れている状況である。最終年度は,1)国レベルでの制度検討過程と自治体における導入検討過程からみた制度活用可能性と課題,2)生態系サービスの供給の観点からみた制度運用による効果の把握,の2点の課題について重点的に取り組んだ。国レベルでの制度検討過程と自治体における導入検討過程からみた制度活用可能性と課題については、工場立地法の敷地外緑地制度を活用した保全制度を対象に,行政資料分析,自治体職員へのインタビュー調査などを通じ,国における規定の導入背景と自治体実施状況について,制度制定過程・運用過程の両面から,活用が促されない要因について考察した。自治体における導入検討時の経緯より,法本来の目的との合致や,住民の理解を得られる妥当性の担保が実施へのキーファクターとなっていると推定された。その他運用面においても,法の本来の目的を遵守する必要があるが為に,都市と郊外をむすぶという観点からは非効率な活用をせざるを得ない状況を生み出している状況が明らかとなった。昨年度の研究成果より,生態系サービスの持続的供給にむけ送り手と受け手の関係構築は重要と示唆されており,今後両者の関係に着目した更なる調査が期待される。生態系サービスの供給の観点からみた制度運用による効果の把握については、堺市の里山を対象に,管理実施状況と環境変化,地域特有の植生を保全・活用の可能性について把握した。制度対象里山は,ツツジ類や林床植物を楽しめるポテンシャルを有しており,管理実施後,出現種数の増大も確認されるなど一定の効果は確認された。しかし,今後ポテンシャルを活かした利用をすすめるには,光環境の改善に向けた高木の伐採や安全性の確保等が必要であり,制度上想定されている委託先・費用による対応では限界があることもわかった。持続可能な生態系サービスの供給に向けては,更なる多様な仕組み作りを検討が求められる。堺市については今後,制度運用により実施された里山管理の効果の把握に向け,2016年4月に現地調査を実施予定である。
糖尿病による運動昇圧応答亢進機序解明とそれに関わるインスリンの新規生理作用の探究

糖尿病患者の運動時の血圧(昇圧)応答は増強されるため,運動処方の幅を低下させ,運動療法の効果を下げる.しかし,なぜ糖尿病になると運動昇圧応答が亢進するのか分かっていない.本研究では,糖尿病による運動昇圧反射異常の機序を,生体・神経線維・神経細胞のそれぞれのレベルにて明らかにすることを目的としている.これまでに,脊髄後根神経節小型細胞に対して,全細胞パッチクランプ法を用いてインスリンを暴露したところ,機械刺激感受性電流,カプサイシン感受性は有意に増加したことを明らかにした.本年度は,その現象が運動昇圧反射に関わる筋細径求心神経の軸索末端レベルにて生じるかを単一神経線維の活動の測定を通じて明らかにしようと試みた.機械刺激に対する応答は,脊髄後根神経節小型細胞におけるそれと同様に,インスリンで増強し,インスリン受容体拮抗薬にて応答の増強は抑制された.インスリンのカプサイシンに対する応答への影響は,確かにカプサイシンへの反応を促進したが,活動電位の頻度を有意に増加させるには至らなかった.これらの結果から,糖尿病患者の異常昇圧反射の機序の一つに,高インスリン血症が関与し,それにより筋機械受容器反射,筋代謝受容器反射が過剰に生じる可能性が示唆されたが,インスリンのカプサイシンに対する筋細径求心神経への影響については,例数を増やして検討を継続する必要がある.当該年度の目標(研究計画)はおおむね達成できている.3年目に実施するヒトを対象とした研究についても準備が進んでいる.研究の一部については終了し,もうすぐ論文が投稿できる状態である.おおむね順調とした理由は,論文の受理に至っていないからである.脊髄後根神経節(DRG)細胞を用いた研究の弱点は,その神経細胞が骨格筋から来ているかどうか不明な点と,神経細胞体で生じる事象と軸索末端で生じるそれが同じとは限らないことである.そこで,ラット取り出し神経-筋標本を用いて,運動昇圧反射に関わる筋細径求心神経の単一記録を実施したのだが,結果がクリアでないところがあるので,もう数例検討する必要がある.また,ヒトを対象にした研究において,血中インスリン濃度と運動昇圧応答の関係性を検討していく.糖尿病患者の運動時の血圧(昇圧)応答は増強されるため,運動処方の幅を低下させ,運動療法の効果を下げる.しかし,なぜ糖尿病になると運動昇圧応答が亢進するのか分かっていない.本研究では,糖尿病による運動昇圧反射異常の機序を,生体・神経線維・神経細胞のそれぞれのレベルにて明らかにすることを目的としている.本年度は,インスリンが小型の脊髄後根神経節(DRG)細胞の機械刺激,代謝刺激に及ぼす影響を検討した.マウスからDRG細胞を取り出し培養し,全細胞パッチクランンプ法を用いて検討した.500 mUのインスリンを暴露したところ,機械刺激感受性電流は有意に増加した.しかし,インスリン受容体拮抗薬で前処理するとその増強作用は抑制された.1μMのカプサイシンに対する応答を検討した結果,インスリン暴露によりカプサイシン感受性電流は増強したが,インスリン受容体拮抗薬前処理にて,その増強は抑制された.これらの結果は,糖尿病患者の異常昇圧反射の機序の一つに,高インスリン血症が関与し,それにより筋機械受容器反射,筋代謝受容器反射が過剰に生じる可能性が示唆された.当該年度の目標(研究計画)は達成できたが,論文執筆に至っていない.また,現象を捉えることに成功したが,機序の解明には至っていない.糖尿病患者の運動時の血圧(昇圧)応答は増強されるため,運動処方の幅を低下させ,運動療法の効果を下げる.しかし,なぜ糖尿病になると運動昇圧応答が亢進するのか分かっていない.本研究では,糖尿病による運動昇圧反射異常の機序を,生体・神経線維・神経細胞のそれぞれのレベルにて明らかにすることを目的としている.これまでに,脊髄後根神経節小型細胞に対して,全細胞パッチクランプ法を用いてインスリンを暴露したところ,機械刺激感受性電流,カプサイシン感受性は有意に増加したことを明らかにした.本年度は,その現象が運動昇圧反射に関わる筋細径求心神経の軸索末端レベルにて生じるかを単一神経線維の活動の測定を通じて明らかにしようと試みた.機械刺激に対する応答は,脊髄後根神経節小型細胞におけるそれと同様に,インスリンで増強し,インスリン受容体拮抗薬にて応答の増強は抑制された.インスリンのカプサイシンに対する応答への影響は,確かにカプサイシンへの反応を促進したが,活動電位の頻度を有意に増加させるには至らなかった.これらの結果から,糖尿病患者の異常昇圧反射の機序の一つに,高インスリン血症が関与し,それにより筋機械受容器反射,筋代謝受容器反射が過剰に生じる可能性が示唆されたが,インスリンのカプサイシンに対する筋細径求心神経への影響については,例数を増やして検討を継続する必要がある.当該年度の目標(研究計画)はおおむね達成できている.3年目に実施するヒトを対象とした研究についても準備が進んでいる.研究の一部については終了し,もうすぐ論文が投稿できる状態である.おおむね順調とした理由は,論文の受理に至っていないからである.脊髄後根神経節(DRG)細胞を用いた研究の弱点は,その神経細胞が骨格筋から来ているかどうか不明な点と,神経細胞体で生じる事象と軸索末端で生じるそれが同じとは限らないことである.

そこで,ラット取り出し神経-筋標本を用いて,運動昇圧反射に関わる筋細径求心神経の単一記録を実施する予定である.また,ヒトを対象にした研究において,血中インスリン濃度と運動昇圧応答の関係性を検討していく.脊髄後根神経節(DRG)細胞を用いた研究の弱点は,その神経細胞が骨格筋から来ているかどうか不明な点と,神経細胞体で生じる事象と軸索末端で生じるそれが同じとは限らないことである.そこで,ラット取り出し神経-筋標本を用いて,運動昇圧反射に関わる筋細径求心神経の単一記録を実施したのだが,結果がクリアでないところがあるので,もう数例検討する必要がある.また,ヒトを対象にした研究において,血中インスリン濃度と運動昇圧応答の関係性を検討していく.平成29年度の実験は失敗が少なく非常に効率よく記録ができた結果、消耗品の支出が予定より少額となったため.残額は次年度の消耗品にあてる.2018年度の実験は失敗が少なく非常に効率よく記録ができた結果、人件費,消耗品の支出が予定より少額となったため.使用計画としては、情報の収集のための国際学会参加に伴う渡航費用にあてる.
健康成人における血中ビタミンＤ濃度と身体活動量及び心肺体力との関連

被験者のほとんどがビタミンD不足状態にあった。横断的な分析結果、客観的に測定された心肺体力および身体活動量は年齢と身体組成などの血中ビタミンDの関連因子と独立して血中ビタミンD濃度と相関する因子であることが判明した。1年間のビタミンDサプリメント摂取介入後、血中ビタミンD濃度は対照群に比べてビタミンD摂取群が有意に増加したが、血中25[OH]D濃度と最大酸素摂取量との関連性が認められなかった。今年度は縦断的な課題として1)ビタミンDサプリメント補充が心肺体力に影響を及ぼすかどうか検討することおよび2)心肺体力の維持・向上の観点から至適血中25(OH)D濃度を検討することを計画しました。この二つ課題を解明するための1年間のビタミンDサプリメント摂取介入研究(ランダム化比較試験RCT)を実施しました。ベースライン測定データ収集がすでに完了し、1年間の介入継続中です。現在、データ整理・分析を行っています。一部の成果は国内学会(第67回日本体力医学会大会)および国際学会(11th Annual Conference for SCSEPF)にて発表されました。健康関連体力である筋力及び心肺体力(最大酸素摂取量)が生活習慣病の独立した罹患予測因子であり、特に心肺体力がより強い予測因子であることが疫学研究により明らかにされている。ビタミンDはリガンド依存性核内ビタミンD受容体(VDR)と結合することで標的遺伝子発現を調節していると考えられ、実際にヒトの骨格筋、心筋及び血管においてもVDRの発現が確かめられている。最近では、血中25(OH)Dと筋力との関連を検討した疫学研究報告は多数みられ、高齢者における血清25(OH)D濃度と筋力との間に正の相関があることが明らかになっている。しかし、若・中年成人を対象とした研究報告は少なく、特に、健康成人における血中25(OH)Dの濃度と心肺体力との関連性が検討された報告はほとんどない。そこで本研究は、健康成人における血中25[OH]D濃度と身体活動量及び心肺体力(最大酸素摂取量)との関連性を検討することを目的とした。2079歳の日本人成人を対象に、早朝空腹時採血を行い、血中25(OH)Dを酵素免疫測定法で測定した。日常身体活動量の指標として、一軸加速度計を用いて中高強度身体活動量(MVPA)を評価した。心肺体力(CRF)は自転車エルゴメータを用いて最大酸素摂取量を測定した。その結果、客観的に測定された心肺体力および身体活動量は年齢と身体組成などの交絡因子と独立して血中ビタミンD濃度と関連することが判明した。これらの検証によって、生活習慣病を予防するための健康関連体力の維持・向上にとって重要なエビデンスを提示する。今年度は横断的な課題として、1)身体活動量及びビタミンDの摂取量と血中25(OH)D濃度との関連性を検討すること及び2)25[OH]D濃度と身体活動量及び健康関連体力との関連性を検討することを計画しました。この二つ課題を解明するためのデータ収集が既に完了しました。現在データ整理・分析を行っています。一部の成果は国際学会(20th ICSSS)にて発表されました。今年度の研究から得られた成果は、生活習慣病を予防するための健康関連体力の維持・向上にとって重要なエビデンスを提示することができると考えられます。身体活動量及びビタミンDの摂取量と血中25(OH)D濃度との関連性を明らかにすること及び血中25(OH)D濃度と心肺体力との関連性から至適血中25(OH)D濃度を検出することで、体力づくりに限らず、食事摂取基準を策定する際にビタミンDの必要量の設定やビタミンD不足を評価するカットオフ値の設定に貢献できると考えられます。よって、本研究課題の達成は社会的意義が極めて強いと考える。現在、ベースライン測定データ収集がすでに完了し、1年間の介入継続中です。24年度の進行状況・結果を踏まえたうえで、25年度は計画どおりに1年間の介入後測定を行い、データを収集・整理・分析し、研究結果をまとめて研究報告書を作成します。また、本研究の研究成果は学会発表および学術論文発表等で社会・国民に発信します。研究計画に沿って無駄なく使用します。

旅費:300千円(24年度の成果を発表するための学会参加)人件費・謝金:600千円(被験者・測定補助等)その他:400.294千円(資料郵送費、血液検査委託費、消耗品等)3年間の計画をトータルに考慮し、研究計画に沿って無駄なく使用します。物品費:560千円(ビタミンDサプリメント、プラセボ等)旅費:100千円(23年度の成果を発表するための学会参加)人件費・謝金:940千円(被験者・測定補助等)その他:754.22千円(資料郵送費、血液検査委託費、簡易型自記式食事歴法質問票(BDHQ)等)
糖鎖によるErbB受容体の制御機構とその応用

本研究では糖鎖によるErbB受容体の機能制御機構を検討した。まず可溶型ErbBの精製効率を従来の100倍以上に改良した。可溶型EGFR N420Q変異体ではEGFシグナル抑制作用が著明に増強した。可溶型ErbB3 N418Q変異体では結晶構造は野生型と差はないが熱安定性の低下が見られた。ErbB3 N418上の糖鎖は構造安定性に関与しており、糖鎖欠損変異体では構造変化しやすいことが示唆された。本研究では、N型糖鎖によるErbB受容体の機能制御メカニズムを明らかにし、がん治療に応用可能な新しい糖鎖改変・可溶型ErbBの開発を行うことを目標としている。これまでにEGFRやErbB3のドメインIIIの特定の糖鎖が二量体形成に関与していること、またその糖鎖を欠損したErbB3の細胞外ドメイン(可溶型ErbB3)ではヘレグリンシグナル抑制作用が増強することを明らかにしている。平成26年度の研究では、ErbB3に続いてEGFRにおいても同様な現象が観察されることを明らかにしたほか、可溶型ErbB糖鎖欠損変異体のシグナル抑制作用の増強がどのようなメカニズムによるものかを検討した。まず、可溶型EGFR糖鎖欠損変異体のEGFシグナル抑制作用についてであるが、ドメインIIIのAsn420に結合する糖鎖を欠損させたところ、EGFシグナル抑制作用が著しく増強することが分かった。この際、可溶型EGFRはリガンド側ではなく、受容体側に作用してシグナルを抑制していることが示唆された。これは、可溶型ErbB3のシグナル抑制作用メカニズムと類似している。次に、糖鎖の改変が可溶型ErbBの物性に与える影響を検討した。北海道大学先端生命科学研究院先端融合科学部門・X線構造生物学講座姚閔先生、加藤公児先生との共同研究によって、可溶型ErbB3のX線結晶構造解析と示差走査熱量測定を行ったところ、糖鎖欠損変異体では立体構造は野生型と変化ないが、熱安定性が低下しており、構造変化を起こしやすいことが明らかになった。以上の結果より、糖鎖改変・可溶型ErbBは、立体構造変化を起こしやすくなるために二量体形成を容易におこすこと、膜上の受容体とヘテロダイマーを形成することによってシグナル抑制作用を示すことが示唆された。これまでにEGFRやErbB3のドメインIIIの特定の糖鎖が二量体形成に関与していること、またその糖鎖を欠損したErbB3の細胞外ドメイン(可溶型ErbB3)や、可溶型EGFRではシグナル抑制作用が増強することを明らかにしている。また、北海道大学先端生命科学研究院姚閔先生、加藤公児先生との共同研究で、可溶型ErbB3のX線結晶構造解析と示差走査熱量測定を行い、糖鎖欠損変異体では熱安定性が低下しており、構造変化を起こしやすいことを示した。平成27年度の研究では、糖鎖の改変が可溶型EGFRの物理化学的性質に与える影響をさらに検討するため、可溶型EGFRの大量精製法の開発に取り組んだ。従来の方法ではFlp-Inシステムを用いており、発現量は安定しているが培養上清1リットル当たり0.016 g程度であり、X線結晶構造解析や示差走査熱量測定に用いるためには培養上清が100リットルは必要となる計算であった。今回、様々な条件を検討した結果、発現ベクターを変えることによって、発現効率をおよそ120倍に上げることに成功した。効率のよい大量発現システム・大量精製システムを確立することができたため、立体構造のみならず、立体構造の変化のしやすさの違いを観察する基礎をつくることができた。当初の計画では、平成27年度はErbB2およびErbB4の糖鎖欠損変異体の解析をする予定であったが、平成26年度で可溶型ErbB3のX線結晶構造解析と示差走査熱量測定の結果を得ることができたため、計画を変更して可溶型EGFRの糖鎖欠損変異体の物理化学的性質の解析を先に行うことにした。この実験のためにはタンパク質の量の確保が重要であり、可溶型EGFRの大量精製法の開発を行ったところ、概要にも述べたとおり、精製効率を従来の120倍にあげることができた。重要なのは、この技術は他の膜タンパク質すべてに応用可能であることである。当初の計画の、全長ErbB4と全長ErbB2の糖鎖欠損変異体の機能解析については平成28年度以降に行い、今回の技術を応用して可溶型ErbB4、ErbB2の物理化学的性質を検討するという計画に変更した。今後の研究のために非常に重要な技術を開発できたので、達成度は高いと考えた。増殖因子受容体はがん治療のターゲットであり、その性質を明らかにすることは重要である。本研究では、N型糖鎖によるErbB受容体の制御メカニズムを明らかにし、がん治療に応用可能な新しい糖鎖改変・可溶型ErbBの開発を行うことを目標とした。研究代表者はこれまでにEGFRのN420及びErbB3のN418に結合するN型糖鎖が二量体形成に関与していること、ErbB3の細胞外ドメイン(sErbB3)のシグナル抑制作用がN418Q変異によって増強することを見出した。

今回、N型糖鎖によるsErbB3の物性制御メカニズムと、sEGFRの機能および物性制御メカニズムについて研究を進めた。まず、sErbB3の物理化学的性質を解析した。X線結晶構造解析では、野生型とN418Q変異型とで構造の差は認められなかった。示差走査熱量測定では、野生型と比較してN418Q変異型では熱安定性の低下が認められた。この結果より、N418Q変異型では構造変化を起こしやすいことが予想され、糖鎖が構造安定性に関与していることが示唆された。さらに2017年4月にゲルろ過ー小角散乱によって溶液中の構造解析を行うことを計画しており、現在準備を進めている。次に、sEGFRの糖鎖による機能および物性制御メカニズムを検討した。まず試料の調製において、発現ベクターや細胞培養法、精製プログラムを検討することによって精製効率をおよそ160倍に上げることに成功した。sEGFR N420Q変異体では野生型と比較して、EGFシグナルの抑制作用が著明に増強することがわかった。現在、sErbB3と同様の物性の解析を進めている。以上の結果は北海道大学先端生命科学研究院,姚閔先生、加藤公児先生との共同研究による。本研究では糖鎖によるErbB受容体の機能制御機構を検討した。まず可溶型ErbBの精製効率を従来の100倍以上に改良した。可溶型EGFR N420Q変異体ではEGFシグナル抑制作用が著明に増強した。可溶型ErbB3 N418Q変異体では結晶構造は野生型と差はないが熱安定性の低下が見られた。ErbB3 N418上の糖鎖は構造安定性に関与しており、糖鎖欠損変異体では構造変化しやすいことが示唆された。当初の計画では、平成26年度はErbB4の各N型糖鎖の構造と機能を決定する予定であった。ErbB4の11カ所の糖鎖結合ポテンシャル部位のうち、9カ所について糖鎖の構造を決定することができた。また、11カ所の糖鎖欠損変異体の安定発現細胞を確立し、ヘレグリンシグナルを解析する予定であったが、受容体の発現量が安定せず、データを得るまで至らなかった。そこで今回は、可溶型EGFR糖鎖欠損変異体のEGFシグナル抑制作用を評価する実験を先に行った。また、ErbB3の糖鎖欠損による物性変化について、X線結晶構造解析と示差走査熱量測定で結果を得ることができた。全長ErbB4と全長ErbB2の糖鎖欠損変異体の機能解析については平成27年度以降に行い、多量体形成に関与する糖鎖が存在する場合、可溶型ErbB4、ErbB2の糖鎖欠損変異体についてシグナル抑制作用を検討するという計画に変更した。実験の順番を変更したが、当初の計画以上の結果が得られたため、達成度は高いと考えた。平成28年度は、可溶型EGFR糖鎖欠損変異体についてX線結晶構造解析と示差走査熱量測定を行い、糖鎖の改変が可溶型EGFRの物性に与える影響を明らかにする。すでに野生型のタンパク質は大量に得ることができたほか、変異型のタンパク質も現在クローンが得られた状態であり、タンパク質の調製は問題ないと考えている。また、物性の解析も、可溶性ErbB3ですでに遂行可能であることを確認している。その他、可溶型EGFR同士の相互作用、あるいは可溶型EGFRのflexibilityの指標などを検討したいと考えている。その他、ErbB2とErbB4の糖鎖の構造解析と、機能解析を行う。これらについては、安定発現細胞の作製法に課題があることがわかっており、改良が必要である。
東南極沿岸ポリニヤの形成変動機構の解明と海水・高密度水生成量の定量的見積り

2010年の東南極メルツ氷河崩壊前後での東南極沿岸ポリニヤの海氷生産量め変化に関する研究沿岸ポリニヤで生成される高密度水の変動は南極底層水の生産量にインパクトを与えるポテンシャルを持っており、全球規模の気候システムに対しても貢献しうる。長期の気候変動と高密度水生成量の変化は、海氷の変化によって影響を受ける。本研究は東南極メルツポリニヤでの海氷生産量の変化に注目した。この海域は、オーストラリア南極海盆の南極底層水に影響を与える高密度水の生成域で、2010年2月に起こったメルツ氷河の崩壊によって大きな変化が起っていると考えられている。2010年と2011年の海氷生産量を見ると、メルツポリニヤでの海氷生産量は大きく減少している。衛星データと熱収支計算を使った解析によると、2010・11年のメルツポリニヤでの海氷生産量は20002009年のそれと比べて約14・20繊少している。2011年の結果は1992年からの経年変動の下限値を下回っている。メルツポリニヤでの海氷生産量は、大きな減少というレジームシフトが起こっている可能性が高く、これは今後数十年の高密度水・南極底層水の減少へとつながる可能性がある。この研究は研究期間終了後に、「Nature-Communications」に投稿し、現在は掲載を受理されている。交付申請書に記載した「研究の目的」の項目1・2及び「研究実施計画」の項目1については、上記研究によって沿岸ポリニヤの形成変動機構について深い知見を得ることができた為、ケープダンレーポリニヤに対しても研究が進展する良い予備的研究となっただけでなく、薄氷厚アルゴリズムの高精度化と海氷生産量の定量的見積もりという点でも大いに高度化を行う事ができた為、こちらはより直接的に研究目的に対して成果を上げる事となった。また、「研究実施計画」の項目2については、100%達成する事ができた。
大腸菌の網羅的単一遺伝子発現調節株を用いた有効物質の超並列スクリーニング法の確立

必須遺伝子の発現調節株の作製については、シングルコピープラスミドベクターへのクローニングをほぼ終了し、約300のプラスミドクローンを作製した。このクローンによる遺伝子産物の供給下で、染色体上の遺伝子を欠失して約130遺伝子分の発現調節株を作製した。残りの遺伝子は、約50は現在欠失構造の確認中であり、約75はプラスミドクローンの存在下でも染色体から遺伝子を欠失することができなかった。これらの遺伝子は、オペロン単位での操作等、本研究の方法とはべつの欠失手法が必要と考えられる。非必須遺伝子の発現調節株については、すでに作製されている単一遺伝子欠失株コレクション(Keio collection)に、欠失されている遺伝子のプラスミドクローンを導入して作製することを計画した。約100遺伝子のクローン化を前述のベクターで行ったが、最終的には約4,000遺伝子を標的とするため、接合によってプラスミドを導入するなどの効率のよいベクターが必要と考え、接合による移動能を備えたベクターを現在作製している。マイクロアレイによる発現調節株の並列的な検出系の開発は、前述の必須遺伝子の発現調節株セットを用いて行った。マイクロアレイスライドは当研究室ですでに準備されていた全ORFのN末端数十塩基分の合成オリゴをスポットしたものを使用した。昨年度に実施したプラスミドクローンDNAを個別に抽出してから混合し、マイクロアレイで検出する場合には、各プラスミドクローンの濃度をよく反映していたが、株を混合して生育させ、ここからプラスミドを抽出した場合には、個別の生育度から推定されるのとは異なったパターンの株濃度の検出が見られた。個別に生育させた場合と、混合培養での競争的生育の場合とでは、生育度合いが異なるのかもしれないが、検出系のアーティファクトとの区別ができないため、現在薬剤等の感受性が既知の株セットを作製して検出系の精度を検証することを試みている。大腸菌ゲノムの全遺伝子を対象にした、薬剤等の化合物の標的遺伝子産物のin vivoスクリーニング系を確立するために、すべての遺伝子を個別に発現調節できる株(単一遺伝子を染色体から欠失し、プラスミドベクター上の発現調節可能な人工プロモーターの下流にそのコピー遺伝子をもつ株)のコレクションを作製中であるが、今年度中に、必須遺伝子の発現調節株の作製をほぼ終えた。発現調節株は、IPTG添加濃度によって発現量が調節できるプロモーターをもつが、この調節により、実際に約半数の必須遺伝子発現調節株の生育速度が大きく変化するという知見が得られた。また、残り約半数は、IPTG濃度変化だけでは生育速度があまり変化しないため、ベクタープラスミドを温度感受性に改変し、一部の発現調節株をこのクローンを用いて作製しなおしたところ、高温で生育速度の変化が見られることがわかった。非必須遺伝子の発現調節株については、数十遺伝子についてベクターへのクローニングをすでに行った。現在これを順次、当該遺伝子の欠失株に形質転換している。これらの作製ができ次第、生育がIPTG濃度によって変化することを確認した必須遺伝子発現調節株を加え、数十から百遺伝子分の発現調節株を混合培養し、生育速度が変化すると期待される株の細胞密度が選択的に変化するか、また本研究のスクリーニングがその変化をどれくらいの精度で検出できるかを確認する。次年度はひきつづき、この混合培養から生育速度の変化した株をマイクロアレイスライド上で検出するための条件検討を行うとともに、残りの非必須遺伝子発現調節株の作製を行い、大腸菌ゲノム中のすべての発現調節株を1枚のスライドグラス上で超並列的に処理できるスクリーニング法を確立する。
高速の電子励起イオン脱離法による結晶表面欠陥の生成・消滅過程の動的観察

物質の表面に固体のバルク的な性質と異なった新しい電子状態が表面の電子構造配列に対応して局在している。この局在した電子状態を制御して、その物質にさらに新しい機能性を持たせることができる。この電子状態の制御に際して用いられる方法は、他の物質を原子層レベルで積み上げて人工的な結晶配列を作ること、活性なガスとの反応によって表面層にバルクとは異なった性質の物質相を形成することなどが主としてあげられる。本研究ではシリコンの(111)面と(100)面を用いて表面欠陥の数を制御し金属原子を分子線法でエピタキシャル成長させて上記のことを検証し新しい技術に結び付けようとすることを目的として実施した。電子励起イオン脱離法による動的観察法の成果としてシリコン単結晶に原子状水素を吸着させることで吸着特性の変化とRHEEDによる観察から表面にハイドライドが形成され表面の再配列構造が乱れていくことが判った。これは,Si(111)面よりはSi(100)の方が著しく水素の吸着量が大きかった。繰り返し実験を行った結果、Si(100)面のフラット面(±0.5゚)と微傾斜面(4゚)では,水素吸着に対するプロトンのイ-ルドは、500ラングミュア(L)以上の水素吸着に対して大きく異なり、ステップ面の影響が生じているものと思われる。これが分子状の水素を吸着させた時はプロトンのイ-ルドは露出量に対して直線的に増加し、しかもRHEEDの観察によると分子状の水素は表面原子に急速な腐食を生じさせないと見えて、表面の原子配列の構造変化を伴わない。脱離するプロトンの運動エネルギ-分布曲線の測定から、エネルギ-分布は、2eV,4eVおよび7eV付近にピ-クを持っていることが判る。表面状態の違いに応じてプロトンのしきい値は、21eV30eVの間で変化した。エネルギ-分布としきい値からシリコン上に吸着した水素の脱離の機構が判明するはずであるが目下解析中である。水素吸着面に金属原子をエピタキシャル成長させて、表面欠陥と成長様式の関係も研究する予定だったが、新しい現象に対する確認実験とプロトンの脱離の機構解明に関する実験を追加したために、次年度に繰り延べることにした。
時間変化を許した領域形状の非線形推定とそのアルゴリズムの研究

本研究では「ある物体の表面の一部の形状が未知であったり,あるいは内部に形状が未知の空洞がある場合に,その未知形状を,表面の一部において計測した温度データから推定する問題」を考察の対象とした.ただし,その未知形状は時間の経過に伴って変形しても構わないものとする.この考察においては第一に,温度データから未知形状を一意に定めることが出来るか否かが問題となる.本研究では,未知形状を一意に定めることができるための条件を,数学的に厳密な形で示した.本研究では「ある物体の表面の一部の形状が未知であったり,あるいは内部に形状が未知の空洞がある場合に,その未知形状を,表面の一部において計測した温度データから推定する問題」を考察の対象とした.ただし,その未知形状は時間の経過に伴って変形しても構わないものとする.この考察においては第一に,温度データから未知形状を一意に定めることが出来るか否かが問題となる.本研究では,未知形状を一意に定めることができるための条件を,数学的に厳密な形で示した.本研究では,空間内の領域の境界の一部の形状が未知であるとき,形状既知の境界の一部分(以下,観測面)で得られる温度(拡散方程式の解の境界値)データから未知形状を推定する逆問題を,考察の対象としている。この逆問題における未知形状の一意同定性については,研究協力者の土谷正明氏との共同研究により以下の結果(以下[KT])を得た(平成22年5月現在投稿中):「2つの有界リプシッツ領域がその未知形状の変動に関しある種のcomparability条件を満たすとする。放物型方程式の各領域における解のロバン境界値は形状既知の境界の上で同一で,各時刻において恒等的には0でないとし,さらに領域の初期形状が一致しているか,または解の初期値が共に0であるとする。このとき,有限の観測時間において,それぞれの領域における解の観測面上の境界値が一致していれば,その時間区間において,2つの領域の形状が完全に一致する。」この結果は21年度当初に概ね得ていたが,詳細に関しいくつか検討すべき事項が生じ,21年度前半はその検討を行った。さらに,[KT]に続き,土谷氏と共同して,観測データから未知形状部分を推定するアルゴリズムの設計に着手した。[KT]で課したcomparability条件を満たす例として,H.Kawakami,Y.Moriyama and M.Tsuchiya,Inverse Problems,23(2007)pp.755-783で扱った場合がある。これはリプシッツ領域と区間の直積として得られる柱状領域の下面が未知の変形を起こす場合である。この場合は,未知形状を表す関数を放物型方程式の係数に組み込むことが出来る。この場合について,未知形状を制御として,確率制御理論に基づく未知形状推定アルゴリズムを構築することについて考察した。この研究は未完であり,引き続き22年度も研究を行う予定である。本研究では,空間内の領域の境界の一部の形状が未知であるとき,形状が既知の境界の一部分(以下,観測面)で得られる温度(温度を表す放物型方程式の解の境界値)データから未知形状を推定する逆問題を,考察の対象としている。放物型方程式の境界条件は,未知境界部分ではディリクレ,観測面ではノイマンの混合型境界条件とする。この逆問題における未知形状の一意同定性(考える観測データから形状が一意に定まること)については,研究協力者の土谷正明氏との共同研究により以下の結果(以下[KT])を得た:「放物型方程式の初期値が0で,時間変動する未知境界が,1)C^1級である場合,2)多面体である場合,3)単一の座標系におけるリプシッツ連続関数のグラフとして記述できる場合,のいずれかであれば,一意同定性が成り立つ。(時間変動しない場合には,未知境界は単にリプシッツ連続であれば良い。)」この結果は土谷氏との共著論文として発表した(Inverse Problems vol.26,2010年12月)。この結果は21年度当初に行った考察をもとに,21年度中にその不備を修正し,さらに22年度において追加的考察を行って得たものである。この結果を得るためには,時間変動しない領域を扱ったK.Bryan and L.Caudill,Electronic J.Diff.Eqns.,C 01(1997)pp.23-29のアプローチにならい,2つの時空領域の差集合(に類するもの,以下単に差集合)を考え,その上で解析を行った。この方法は,時間変動する領域について,S.Vessella,Inverse Problems,vol.24,pp.1-75も用いている。[KT]における上記の結果を得るために行った考察により,この差集合の幾何学的性質が,当初考えていたものよりかなり複雑なものであることが明らかとなった。この点に関しても[KT]に詳述した。本研究では,空間内の領域の境界の一部(時間変動を許す)の形状が未知であるとき,形状が既知の境界の一部分(以下,観測面)で得られる温度(温度を表す放物型方程式の解の境界値)データから未知形状を推定する逆問題を,考察の対象としている。昨年度は研究協力者の土谷正明氏との共同研究により,未知形状が観測データから一意に同定できるための十分条件について結果を得て公表した。本年度はそれを踏まえて,未知形状部分を推定するアルゴリズムの設計について以下の方針の下で考察した。

(このうち,1),2)は交付申請書に記載した方針である。また,2),3)は1)を含む一般的な設定で考える。)1)リプシッツ領域と区間の直積として得られる柱状領域の下面が未知の変形を起こし,その下面をひとつの関数で表すことができる場合は,適当な変換によりその形状関数を放物型方程式の係数に組み込むことが出来る。このような場合に,未知形状を制御として,確率制御理論に基づく未知形状推定アルゴリズムを構築すること。2)必ずしも未知形状が一意に決まらない場合について,全解探索アルゴリズムを用いて,実験的結果を得ること。3)放物型方程式の弱解の確率論的表示(いわゆるFeynman-Kac型公式)を用いた未知形状推定アルゴリズムを構築すること。(本研究の設定では一般に強解や古典解の存在は期待できない。)上記のうち,1),2)については,有効なアルゴリズムを得るために解決すべき点が明瞭になったと思われるが,それらを解決するには至らなかった。従って現在は主に3)の方針で考察を行っている。具体的には,a)弱解の確率論的表示を得ること,b)アルゴリズムを構築すること,c)アルゴリズムの収束性を示すこと,を検討中である。土谷氏と共同で研究を行い,a)については観測面まで込めた表現を得,b)については一応の見通しを得て細部を検討している段階である.
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

平成29年度に、キアゲハの縄張り雄の性認識能力を調べるために、同種の雌雄の死体をモーターで羽ばたかせた状態で提示する実験を行った。その結果、同種の雌に対しては一連の求愛行動のシーケンスを示すが、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、そこから先に進まないことが分かった。また、有機溶剤で化学物質を除去した死体を提示しても、求愛行動のシーケンスの途中まで進んだところで、そこから先に進まないことが分かった。この結果は、同種の雌は化学物質を使って認識できるが、同種の雄が何かが分からず、認識エラーが発生していると解釈され、誤求愛説が妥当であることが示された。しかし、過去の研究を調べたところ、自然状態でのキアゲハの求愛行動のシーケンスを正確に記載した論文がなかったため、平成29年度に行った実験結果の解釈の前提が担保されていないことが分かった。そこで、平成30年度は、飼育で得られた未交尾の雌に糸を付けて、野外で縄張り行動を示しているキアゲハの雄に提示する実験を行った。その結果、たしかに生きている雌に対しても、平成29年度の実験で見られた求愛行動のシーケンスを示すことが確認された。この結果に基づいてキアゲハの求愛行動を記載した論文は、既に学術誌(Lepidoptera Science)に受理されている。キアゲハを用いた、縄張り雄の性認識に関する行動実験では、平成29年度中に誤求愛説を支持する結果が得られていた。しかし、意外にも、キアゲハの配偶行動を正確に記載した論文が発表されていなかったため、その記載のためにの実験及び観察を平成30年度に行うことになった。その結果をまとめた論文は既に学術誌に受理され、その論文を引用する形で、平成29年度に行った性認識に関する行動実験の結果を論文にまとめて、現在投稿中である。本研究課題のもう一つのテーマは、視覚能力の高い種では探索型の配偶行動が、視覚能力の低い種では縄張り型の配偶行動が進化する、という仮説の種間比較による検証である。探索型の種の方が複眼の空間解像度が高いと予測していたが、Favonius属数種を用いた種間比較を行ったところ、配偶行動パターンよりも、その種が活発に活動する時間帯の方が複眼構造に大きな影響を持つことが分かってきた。本研究は、研究協力者であるArizona State UniversityのRutowski教授の指導を受けて、竹内が計測を行っている。予想外にも、平成30年度は行動の記載を行う必要があったため、種間比較はまだ完成していないが、手法は確立しているので、本研究課題はおおむね順調に進展していると判断している。性認識の研究は、既に投稿した論文の査読結果が得られており、現在修正中である。種間比較の研究は、Favonius属に絞って計測を行い、今年度中に結果をまとめて論文を投稿する予定である。また、誤求愛説の前提となる、飛翔中の相手の性認識の不確実性の程度を確かめるための行動実験を行った。翅の色に顕著な性的二型を示すジョウザンミドリシジミの縄張り雄に、雄の翅で作ったモデルと雌の翅で作ったモデルをモーターで回転させた状態で提示した。その結果、縄張り雄は、雄の翅で作ったモデルに対してより強く反応する傾向が見られた。本種の翅表は、雄は青緑色に輝くが、雌は暗い茶色であり、縄張り雄は雌雄を識別しているのではなく、単純に目立つモデルに強く反応したと考えられる。この結果は、誤求愛説の前提を支持するものである。本課題のもう一つのテーマに、配偶縄張りを持つ種は配偶者発見能力が低いという仮説の検証がある。そのために必要となる、チョウの複眼の空間解像度を推定する手法を習得するために、アリゾナ州立大学のRonald Rutowski教授の研究室を訪れた。デジタルカメラとマクロレンズで撮影した深度合成写真を用いた簡便な計測法を習得し、日本産のFavonius属4種の複眼の個眼間角度を計測した。その結果、夜明け前に活動するクロミドリシジミで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意外な事実を発見した。研究分担者の藪田氏との共同研究によって、従来用いられていた持久戦モデルに代わって、飛翔性昆虫の縄張り争いを記述する誤求愛説をモデルとして表現することに成功した(Takeuchi et al. 2016)。持久戦は飛翔中の相手の性を識別ができることが前提だが、誤求愛は性認識が不確実であるために、相手を雌かもしれないと判断した雄がお互いに追いかけ合っているのが縄張り争いであるとする学説である。過去の研究を見直すことにより、トンボの縄張り争いはどちらかといえば持久戦モデルの方が現実に合うが、チョウの縄張り争いに関しては、誤求愛説の方が現実と合うことも論証した(Takeuchi et al. 2016; Takeuchi 2017)。ここまでは当初の予定通りである。このモデルは、研究分担者の高崎氏が制作したものである。誤求愛説を支持する結果であり、この実験も当初の予定通り進んでいる。