hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい胃癌の癌抑制遺伝子 RUNX3の細胞分化・癌化機構の解明と予防・診断への応用

我々は日立ソフトLuminexシステムにより、多数の検体における複数遺伝子のメチル化を定量的に短時間で測定しうる迅速血清診断システムを確立し、実地臨床に応用しつつある。前年度までのRUNX3ノックアウトマウスや胃癌臨床検体の解析結果に基づき、より詳細なRUNX3の機能解析と遺伝子診断や発癌予防・治療への応用を目指して以下を展開した。1.胃癌発生母地、特に腸上皮化生や残胃粘膜、残胃癌でのRUNX3の発現変化の検討2.胃癌臨床検体及び周囲背景粘膜における胃癌前駆細胞のスクリーニング3.胃癌発生リスク評価への応用・胃癌前駆細胞の探索とその追跡調査(コホート研究)4.複数遺伝子MSPによる遺伝子診断、定量的検査の自動化・血清診断への応用5.ラット・マウス化学発癌モデルを用いたRUNX3遺伝子発現誘導による発癌予防実験既に我々は、胃癌前駆細胞のマーカーを数種類同定しており、早期多発胃癌切除標本の背景粘膜において胃癌前駆細胞を探索しつつある。また新しいHDAC阻害剤FK228やSAHAなどが開発され臨床応用されつつある。我々はこれらの薬剤がRUNX3を発現誘導し、マウス化学発癌モデルにて発癌抑制効果を示すことを確認しており、RUNX3を分子標的とした発癌予防や癌治療に応用しうると考えている。さらにRUNX3はTGFβ依存性アポプトーシスに重要な役割を果たしており、放射線化学療法の感受性に関与していることが明らかになった(Oncogene, Sakakura et al., 2007)。また我々はRUNX3ノックアウトマウスとAPCノックアウトマウスの掛け合せにより大腸病変の発生を確認している。大腸癌の発癌シグナル伝達系(Wntシグナル系)とRUNX3-TGFβシグナル伝達系のオーバーラップする分子も同定されており、今後更なる発展が期待しうる。RUNX3が消化管上皮の幹細胞や間葉系細胞で機能していることがより明らかになりつつある。24年度が最終年度であるため、記入しない。RUNX3の発現調節や癌化への関与は複雑であり、micro RNAによる発現調節の可能性も指摘されている。これらに関してより詳細な解析が必要であると考えられる24年度が最終年度であるため、記入しない。
多変数有理写像の不連続点における力学系構造

本研究では,複素高次元射影空間上の有理写像の不定点における力学系構造の解明を行った.2次元の場合,安定多様体の族の存在が知られていたが,本研究では代数幾何を用いた新しい手法で,中心多様体や不安定多様体の族を構成し,より一般的に同様の力学系構造が得られることがわかった.また3次元以上の場合はこれまで全く研究されていなかったが,本研究で不定点集合に曲線族や曲面族が存在する例を構成することができた.本研究では,複素高次元射影空間上の有理写像の不定点における力学系構造の解明を行った.2次元の場合,安定多様体の族の存在が知られていたが,本研究では代数幾何を用いた新しい手法で,中心多様体や不安定多様体の族を構成し,より一般的に同様の力学系構造が得られることがわかった.また3次元以上の場合はこれまで全く研究されていなかったが,本研究で不定点集合に曲線族や曲面族が存在する例を構成することができた.複素力学系の研究において,不動点に存在する不変集合の構造の研究は,これまでに多くの結果が得られている.これを基に本研究では多変数有理写像の不連続点における力学系構造の研究を行う.不連続点(以降不定点と呼ぶ)での研究は一見難しそうであるが,blow upを用いた代数的な特徴付けが可能である.研究代表者は,これまでに2変数有理写像の場合に,不定点において非可算無限個の不変曲線が存在することを示してきた.平成22年度の研究においては,2変数の結果の精密化と3変数の有理写像に対しての理論の拡張を行った.2変数の場合については,これまで写像に与えていた条件を除いて議論を行い,不定点に存在する局所最大不変集合を外側から近似することができた.これにより,不定点の不変集合が曲線ではなく,不定点で滑らかさがない集合の場合も定式化できるようになった.3変数の有理写像の場合,不定点集合は0次元と1次元の2つの場合がある.0次元の場合は,2変数の場合と同様に不変曲線族が存在することを示した.不定点集合が1次元の場合は,これまで全く研究されていなかったが,不定点集合を含む不変曲面が存在するための十分条件を定式化することができた.またこれにより,不変曲面を持つ具体的な写像を構成することができた.本研究では,複素高次元射影空間上の有理写像Fの不定点pにおける力学系構造の解明を行った.2次元の場合これまでにも,不定点には局所安定多様体の非加算無限個の族(カントールブーケ)が存在することが知られていたが,本研究では,代数幾何のブローアップを用いた新しい手法を試みて,不定点に局所不安定多様体や中心多様体の族を構成し,その個数の評価を行った.また,以前の研究で有理写像Fに課していた条件を緩めて,理論を再構築したところ,不定点pに存在する局所最大不変集合Wが,不定点pで特異点を持つ解析的集合になる場合が生じることを示した.更にこのとき,Wを外側から近似する代数的集合の列を与えることができた.これらの結果から,不定点において,より一般的な形状の局所最大不変集合が,存在することを示すことができた.一方,3次元以上の場合,本研究以前,不定点における力学系構造は全く研究されていなかった.3次元以上の場合,不定点集合Iは一般に正の次元を持ち,その像F(I)とIの交わり方には色々な状況が生じる.本研究では2次元の場合の概念や証明を高次元に拡張し,正の次元を持つ不定集合IがI⊂F(I)を満たす場合について,局所最大不変集合Wが存在するための十分条件を定式化した.更に,正の次元を持つ不定集合1を含む,不変な曲面を持つような有理写像Fの具体例を与えることができた.3次元以上の複素射影空間上の有理写像の不定点においては,まだ解明されていない力学系構造が多く残っている.特に,F(I)∩I≠φであるが,1¢F(1)である場合については,その共通部分上の写像Fの幾何学的な条件によって,より複雑で繊細な力学系構造の定式化ができると期待している.
アルゴリズム論に関する総合的研究

1.アルゴリズムの基礎理論に関しては,アルゴリズム論の枠組を用いた数値計算の理論の構築が行われた.また,微分方程式で記述される物理系の測定データから元の微分方程式を同定するための有用な方式が得られた.この方式は従来のものに比べ,割算による区間の幅の増大の問題点を解決している.2.論理学とアルゴリズム論に関しては,知識命題論理の標準形および,非古典的述語論理体系に対する代数的意味論の有用性と限界についての知見が得られた.また,関係計算,関係代数などの代数体系の枠組のもとで非決定性プロセス,知識機構,グラフ書換え系などのコンピュータサイエンスの諸問題をとらえるための,基本的指針が得られた.3.プログラム言語と計算モデルに関しては,並行プログラムなどのシステムの時間的な動作の検証を行なうための形式体系がいくつか提案され、その有用性が示された.特にこの形式体型の1つである束時相理論では,従来の時相論理よりも自然な形で並行プログラムの検証を行なうことができる.また,結合子を経由した高階単一化の手法について,健全性,完全性のわかりやすい証明と,手続きの効率化が得られた.4.具体的アルゴリズムと計算量に関しては,新しい木構造を利用した英文翻訳システムが提案され,蛋白質のアミノ酸系列からモティーフを発見する問題が本質的に困難であることの証明が得られた.またedge-magic graphを禁止部分グラフにより特徴づけることが不可能であることの証明と,根を持つ森型グラフが平面内に直線の辺を使って埋め込めるための必要条件が得られた.この他,アルゴリズム論の立場からの音楽情報の研究に関し,音楽の演奏表現の図形的表現と音楽構造を表現するための言語の提案が行なわれた.1.アルゴリズムの基礎理論に関しては,アルゴリズム論の枠組を用いた数値計算の理論の構築が行われた.また,微分方程式で記述される物理系の測定データから元の微分方程式を同定するための有用な方式が得られた.この方式は従来のものに比べ,割算による区間の幅の増大の問題点を解決している.2.論理学とアルゴリズム論に関しては,知識命題論理の標準形および,非古典的述語論理体系に対する代数的意味論の有用性と限界についての知見が得られた.また,関係計算,関係代数などの代数体系の枠組のもとで非決定性プロセス,知識機構,グラフ書換え系などのコンピュータサイエンスの諸問題をとらえるための,基本的指針が得られた.3.プログラム言語と計算モデルに関しては,並行プログラムなどのシステムの時間的な動作の検証を行なうための形式体系がいくつか提案され、その有用性が示された.特にこの形式体型の1つである束時相理論では,従来の時相論理よりも自然な形で並行プログラムの検証を行なうことができる.また,結合子を経由した高階単一化の手法について,健全性,完全性のわかりやすい証明と,手続きの効率化が得られた.4.具体的アルゴリズムと計算量に関しては,新しい木構造を利用した英文翻訳システムが提案され,蛋白質のアミノ酸系列からモティーフを発見する問題が本質的に困難であることの証明が得られた.またedge-magic graphを禁止部分グラフにより特徴づけることが不可能であることの証明と,根を持つ森型グラフが平面内に直線の辺を使って埋め込めるための必要条件が得られた.この他,アルゴリズム論の立場からの音楽情報の研究に関し,音楽の演奏表現の図形的表現と音楽構造を表現するための言語の提案が行なわれた.計画通り4研究グループによる共同研究を行い,また合同シンポジウムにより,研究グループ間の研究交流を行った,主要な成果は,次の通りである.「アルゴリズムの基礎理論」研究グループでは,関係代数に基づいてアルゴリズムの色々な問題を統一的に取り扱う試みについての結果が発表された.また,セルオートマトンの挙動に関する研究の流れにおいて従来不明であったいくつかの場合について,その挙動の解析結果が示された.「論理学とアルゴリズム論」研究グループでは,知識命題を取り扱うための論理体系の妥当性の検証を,従来知られていたモデル論的な手法ではなく,純粋に構文的な手法で決定するためのアルゴリズムが示された.また,ある種の直観主義線型論理の自然演繹体系に対応するλ項について,強正規性がなりたつことが示された.「プログラム言語と計算モデル」研究グループでは,プログラムの性質の解析における時間の論理の有用性が示され,また時間の論理の束論的な構造について,いくつかの新しい結果が得られた.また,再帰データ上でのデータ並列計算のための体系が提案されたほか,並列プロセス記述のための言語ISOSに対する,完全性を持つ証明体系が得られた.「具体的アルゴリズムと計算量」研究グループでは,マルチメディアシステムの研究のための枠組みの研究がなされた他,音楽情報処理に関して,自動伴奏における時間遅れの問題をランデブーの概念を利用して解決する試み,演奏表情を図形的な表現により分析しようとする試み,音楽表現の表情付けを音楽の構造の分析にもとづいて行う試みなどについて,いくつかの興味ある結果が得られた.計画通り4研究グループによる共同研究を行い,また合同シンポジウムによって,研究グループ間の研究交流を行った.主要な成果は,次の通りである.「アルゴリズムの基礎理論」研究グループでは,昨年度に引き続き1次元セルオートマトンの挙動に関する解析が行われ,不明であったいくつかの場合についてその性質が明らかにされた.また,パターンにより特徴付けることができる形式言語のクラスの性質について,いくつかの知見が得られた.「論理学とアルゴリズム論」研究グループでは,計算可能関数により定義できる実数の性質が明らかにされた他,知識論理・様相論理の標準形展開基底による特性化が得られた.

また,ファジー関係の計算を関係代数として定式化することにより,一般の関係計算としてとらえることが可能であることが示された.「プログラム言語と計算モデル」研究グループでは,有理拍車の概念が提案され,それがプログラムの検証と実時間動作解析に有用であることが示された.また,束時相論理によって,プログラムの時間を含む仕様を表現しまた動作の解析を行う場合の諸問題について,いくつかの結果が得られた.「具体的アルゴリズムと計算量」研究グループでは,係り受けを基本関係とする自然言語のモデルによる英文翻訳システムについての報告がなされた他,正および負の例題から最適なモティーフを抽出するための新しい手法が提案された.1.アルゴリズムの基礎理論に関しては,アルゴリズム論の枠組を用いた数値計算の理論の構築が行なわれた.また,微分方程式で記述される物理系の測定データから元の微分方程式を同定するための有用な方式が得られた.この方式は従来のものに比べ,割算による区間の幅の増大の問題点を解決している.2.論理学とアルゴリズム論に関しては,知識命題論理の標準形および,非古典的述語論理体系に対する代数的意味論の有用性と限界についての知見が得られた.また,関係計算,関係代数などの代数体系の枠組のもとで非決定性プロセス,知識機構,グラフ書換え系などのコンピュータサイエンスの諸問題をとらえるための,基本的指針が得られた.3.プログラム言語と計算モデルに関しては,並行プログラムなどのシステムの時間的な動作の検証を行なうための形式体系がいくつか提案され,その有用性が示された.特にこの形式体系の1つである束時相理論では,従来の時相論理よりも自然な形で並行プログラムの検証を行なうことができる.また,結合子を経由した高階単一化の手法について,健全性,完全性のわかりやすい証明と,手続きの効率化が得られた.4.具体的アルゴリズムと計算量に関しては,新しい木構造を利用した英文翻訳システムが提案され,蛋白質のアミノ酸系列からモティーフを発見する問題が本質的に困難であることの証明が得られた.またedge-magic graphを禁止部分グラフにより特徴づけることが不可能であることの証明と,根を持つ森型グラフが平面内に直線の辺を使って埋め込めるための必要十分条件が得られた.この他,アルゴリズム論の立場からの音楽情報の研究に関し,音楽の演奏表現の図形的表現と音楽構造を表現するための言語の提案が行なわれた.
歯周病病原細菌免疫抑制因子の遺伝子クロ-ニング

歯周病原菌と宿主の免疫応答に関する研究が数多く報告され、宿主の免疫応答は感染防止に働く場合とむしろ歯周組織破壊に働く場合が知られている。この両面の現象を生み出す要因として免疫抑制因子が注目されていると共に、歯周病原菌の初期感染における重要な病原因子と考えらている。本研究では、B.gingivalisの超音波破砕上清画分に免疫抑制因子を見いだし、その諸性質を検討した。さらに、ファ-ジベクタ-を用いて免疫抑制因子の遺伝子クロ-ニングを試みた。B.gingivalis381の超音波破砕上清画分の部分精製標品は、リンパ球樹立株Ball-1の^3H-Thymidineの取り込みを著明に阻害した。この増殖抑制活性はtyrpsin処理および100°C処理により抑制された。次に、B.gingivalis381株染色体DNAのファ-ジベクタ-λ47.1による遺伝子バンクを免疫抑制因子部分精製標品または超音波破砕上清画分に対するウサギ抗血清を用いてスクリ-ニングした。免疫学的にpositiveに反応したクロ-ンのファ-ジライセ-トを調製し、免疫抑制因子活性を測定したことろ、いくつかのクロ-ンに強い活性が認められた。これら遺伝子クロ-ンのファ-ジライセ-トをSDS-PAGE後、Western blot法によりリコンビナント蛋白質を同定したところ、λL47.1に比べ、いずれも分子量150,000の蛋白質バンドが存在した。さらにλMDBg11と名づけたクロ-ンのファ-ジライセ-トを大量に調整し、DEAEカラムで部分精製を行い、溶出画分をWestern blot法により分析し、免疫抑制活性と比較検討したところ、150,000の蛋白質バンドの溶出パタ-ンとよく一致した。以上の結果から、B.gingivalisには蛋白質性の免疫抑制因子が存在し、その遺伝子は大腸菌内で遺伝発現可能であることが示唆された。
細胞骨格関連遺伝子群転写調節因子MALがアクチン動態のセンサーとして機能する機構

RhoGTPaseは増殖因子など細胞外のリガンドからのシグナルによって活性化され、アクチン系細胞骨格の再編成をひきおこす。このとき、細胞質におけるアクチン動態の変化(アクチン重合の促進)の情報は核に伝えられ、細胞骨格関連遺伝子群(アクチンそのものを含む)や細胞接着関連遺伝子群の転写が調節され、必要な時に必要な量のタンパク質分子が合成されることで、細胞外からのシグナルに応答した細胞の形態変化や細胞の運動性・接着性の変化が効果的におこる。本研究では、このシグナル伝達系の鍵を握る転写因子SRFのコアクティベータMALの核移行がアクチン動態変化に応答する機構を解明するために、MALの核移行受容体を同定し、MALと核移行受容体の複合体のX線結晶解析により、MALがbipartite型の核移行シグナルをもち、2カ所で核移行受容体と結合することを明らかにした。さらに、MALと5つのG-アクチンの複合体のX線結晶解析を行い、回折の異方性や低分解能に適した構造精密化を行い、信頼性の高い結晶構造を解いた。また、MALに部位特異的にセレノメチオニンを導入して得たMAL:actin複合体結晶の異常分散差フーリエマップから、MALのメチオニンならびに何カ所かの疎水性アミノ酸残基の側鎖の位置を確認した。このMAL:actin複合体ではMALのRPELドメインを取り囲むようにアクチンが5つ結合しており、アクチン分子どうしも互いに接触していた。MALがバックボーンとなって、この大きな会合体形成の足場となっていると考えられる。以上の構造解析結果から、MALへの核移行受容体の結合とG-actinの結合が競合する機構を明らかにした。Rho GTPaseは増殖因子など細胞外のリガンドからのシグナルによって活性化され、アクチン系細胞骨格の再編成をひきおこす。本研究では、このシグナル伝達系の鍵を握る転写因子SRFのコアクティベータMALの核移行がアクチン動態変化に応答する機構を解明するために、まず、importin-alpha:betaがMALの核移行受容体であることを明らかにした。次に、MALを直接認識するimportin-alphaとMALの複合体の結晶構造を解き、MALがbipartite型の古典的核局在化シグナル(NLS)をもち、NLSがMALのN末端のアクチン結合領域ドメイン(RPELドメイン)内部にあることを明らかにした。本研究ではさらに、MALのRPELドメインとアクチンの複合体の結晶化に成功し、SPring-8で3.6オングストローム分解能のX線回折データセットを収集した。分子置換法による構造解析により、MALのRPELドメインに5つのG-actinが結合し、アクチンが結合するとMALのNLSがimportin-alpha結合型のコンフォメーションとは大きく異なるコンフォメーションをとることが明らかになってきた。
シャトル型Cas結合蛋白CIZによる骨芽細胞の転写・細胞接着機能制御の分子機構

CIZは核および接着斑に存在し、また転写の調節作用をあわせ持つシャトル型蛋白であり、骨芽細胞におけるその発現は骨形成因子(BMP)により促進し、同時にまたBMPの作用そのものを抑制する活性があることがこの蛋白の細胞における強制発現の結果、我々により報告された蛋白である、しかしながらCIZの生体内における意義は尚明らかでない。そこでCIZのノックアウトマウスを用いて生体内におけるこの分子の役割を検討した。その結果、CIZの欠損により海綿骨の骨量が増加すること、また正常なマウスにおいては骨髄内海綿骨の機械的な破壊により形成された欠損部に対し、骨の形成が1週間以内で進行するが、CIZの欠損したマウスにおいてはこの再生過程における骨形成が亢進することが明らかになった。さらに野生型がBMPの存在によりアルカリフォスフォターゼ活性の発現を高めるのに対し、CIZを欠損した動物より得られた頭蓋冠由来の骨芽細胞はこれを上回るアルカリフォスフォターゼ活性の発現をするが、これはBMPに対する応答性が亢進していることを示している。さらにBMP蛋白を頭蓋冠上に直接投与すると野生型においても骨の形成が起きるが、ノックアウトマウスにおいてはこのようなBMP応答性の生体内の骨形成がさらに高まることが見出され、BMPの直接作用を生体内でCIZが抑制することが明らかとなった。CIZの細胞内における局在を検討すると、骨芽細胞において接着斑における存在とともに核内に高いレベルで局在すること、また骨芽細胞においても全ての細胞で核内に局在するのではなく、局在を認めない細胞が骨芽細胞株を用いた場合でも多数認められた。さらに興味深いことに破骨細胞においてもCIZが発現しており、その発現レベルは骨芽細胞と同様に核内に極めて高い一方で同じ破骨細胞においても高レベルの局在を示す核と局在を示さない核が混在することからCIZの局在がall-or-noneで制御されているものと考えられた。以上のノックアウトマウスを用いた実験から生体内におけるCIZが骨量制御に重要であることが初めて明らかになった。
WEB地図類を活用した地形・地質学習教材カリキュラム開発と実践

本研究は,近年整備の進んでいるWeb地図を活用し,「地形と地質」の関係を体験的に学習できる授業プランを作成することが目的である.PC等で容易に利用可能なオンラインマップである「地理院地図」,「地質図NAVI」,「Google Earth」を活用し,地形に関する疑問「どうしてそこに坂があるのか?」「どうしてそこに山があるのか?」などについて,生徒自身の操作によって考察できる授業案を作成する.本年度は,当初の予定通り宇都宮市内を流れる鬼怒川を対象として,河川地形の代表である河岸段丘の形状,特徴等について予備調査を実施した.WEB地図類を用いた予備調査も実施し,特に地理院地図において断面図を作成することでその特徴が明瞭に浮かび上がることがわかった.そこで,その成果を次年度の本格実践に向けて,本学附属中学校において,中学1年生に対して応募者が試行実践を行った.その結果,タブレットの操作等に多少時間を要したが,十分に本格実践でも実施可能な手応えを得た.また,当初は河川地形を中心に検討していたが,「地形と地質の対応」をより理解させるためには,河川地形だけでは不十分であり,わかりやすい対象として「山地」を用いることが効果的であると考えた.そこで,羊蹄山,六甲山地,甲山,岐阜城,筑波山,大平山,飯野山を地質が異なる山地の例として取り上げることを決定し,実際の授業で用いるワークシート「なぜそこに山があるのか」の作成まで行った.本ワークシートにおいては,栃木県内での実践を意識し,県内の山地である大平山を取り入れることで,身近な地域の地形と地質に対する興味関心の向上を目指した.実際の作業は,1それぞれの地形について,地理院地図やGoogle Earth,スーパー地形アプリでその特徴を把握する,2地質について地質図Naviを用いて把握する,3両者の情報から総合的に地形の成因を考察する,という流れである.これらの作業を通して,「山」であってもその成因が異なることや,地質の違いが地表面の凹凸をもたらす基礎となっていることが理解できると考えられる.また,2019年4月末に福島県郡山市における授業実践の機会を得たため,郡山市内の地形に特徴的な阿武隈川の河岸段丘をテーマとして授業プラン「なぜそこに坂があるの?」の内容を検討中である.当初の予定では,2018年度中に日本地学教育学会や日本地理学会等でその進展,成果等を発表し,内容の改善まで着手する予定であったが,その点のみが唯一スケジュールとして遅れている点である.しかし,5月に開催予定の東北地理学会春季学術大会(東北大学)において,これまでの進展を報告する予定であり,この点を鑑みれば,「おおむね順調な進展」と判断可能である.2019年度においては,作成したワークシートとこれまでの試行実践の成果を活用し,本学教育学部生に対する実践,附属中学校における本実践,近隣中学校等における実践を行う予定である.それらの実践を通して得られた成果や課題を再度学会等で報告するとともに,当該学会の学術誌に対しても,本研究の成果を投稿できるように準備する予定である.本研究は,近年整備の進んでいるWeb地図を活用し,「地形と地質」の関係を体験的に学習できる授業プランを作成することが目的である.PC等で容易に利用可能なオンラインマップである「地理院地図」,「地質図NAVI」,「Google Earth」を活用し,地形に関する疑問「どうしてそこに坂があるのか?」「どうしてそこに山があるのか?」などについて,生徒自身の操作によって考察できる授業案を作成する.本年度は,当初の予定通り宇都宮市内を流れる鬼怒川を対象として,河川地形の代表である河岸段丘の形状,特徴等について予備調査を実施した.WEB地図類を用いた予備調査も実施し,特に地理院地図において断面図を作成することでその特徴が明瞭に浮かび上がることがわかった.そこで,その成果を次年度の本格実践に向けて,本学附属中学校において,中学1年生に対して応募者が試行実践を行った.その結果,タブレットの操作等に多少時間を要したが,十分に本格実践でも実施可能な手応えを得た.また,当初は河川地形を中心に検討していたが,「地形と地質の対応」をより理解させるためには,河川地形だけでは不十分であり,わかりやすい対象として「山地」を用いることが効果的であると考えた.そこで,羊蹄山,六甲山地,甲山,岐阜城,筑波山,大平山,飯野山を地質が異なる山地の例として取り上げることを決定し,実際の授業で用いるワークシート「なぜそこに山があるのか」の作成まで行った.本ワークシートにおいては,栃木県内での実践を意識し,県内の山地である大平山を取り入れることで,身近な地域の地形と地質に対する興味関心の向上を目指した.

実際の作業は,1それぞれの地形について,地理院地図やGoogle Earth,スーパー地形アプリでその特徴を把握する,2地質について地質図Naviを用いて把握する,3両者の情報から総合的に地形の成因を考察する,という流れである.これらの作業を通して,「山」であってもその成因が異なることや,地質の違いが地表面の凹凸をもたらす基礎となっていることが理解できると考えられる.また,2019年4月末に福島県郡山市における授業実践の機会を得たため,郡山市内の地形に特徴的な阿武隈川の河岸段丘をテーマとして授業プラン「なぜそこに坂があるの?」の内容を検討中である.当初の予定では,2018年度中に日本地学教育学会や日本地理学会等でその進展,成果等を発表し,内容の改善まで着手する予定であったが,その点のみが唯一スケジュールとして遅れている点である.しかし,5月に開催予定の東北地理学会春季学術大会(東北大学)において,これまでの進展を報告する予定であり,この点を鑑みれば,「おおむね順調な進展」と判断可能である.2019年度においては,作成したワークシートとこれまでの試行実践の成果を活用し,本学教育学部生に対する実践,附属中学校における本実践,近隣中学校等における実践を行う予定である.それらの実践を通して得られた成果や課題を再度学会等で報告するとともに,当該学会の学術誌に対しても,本研究の成果を投稿できるように準備する予定である.
フレキシブルシステムのH^∞制御理論に基づく周波数成形型非線形ロバスト制御(新しいスライディングモード制御系設計法の提案とその応用)

非線形ロバスト制御理論の最も有力な設計法にスライディングモード制御理論がある.これはフィードバックゲインを超平面と呼ばれる境界でシステムの状態に応じて変化させるもので,この意味から非線形適応制御理論とも呼ばれている.設計法はきわめて簡単で物理的見通しが良いが,問題点としてゲインが不連続的に切り替わる際に生ずるチャタリングと高周波領域を励振するいわゆるスピルオーバ不安定を引き起こしやすいという欠点がある.前者のチャタリング現象の防止は本質的には離散時間系を設計すれば回避できるが,後者のスピルオーバ問題についてはこれまで決定的解決法がなくスライディングモード制御の最も重大な欠陥と位置付けされていた.これに関しては制御理論の分野でも著者の知る限り全く研究は見られず,国内はもとより海外においても全く見られないというが実情である.以上を背景として,本研究はスライディングモード制御系の超平面の設計にスピルオーバ防止に最も優れたH^∞制御理論およびμシンセシス理論を適用して周波数成形された超平面を実現し,あわせて超平面上でもロバスト性を確保しつつ,強力な非線形ロバスト制御系設計法の確立をめざすものである.本研究は,以上述べた背景のもとで以下のことを具体的に行った.まず,非線形ロバスト制御理論であるスライディングモード制御系の超平面の設計を線形ロバスト制御理論のH^∞制御理論とμシンセシス理論を用いて設計した.特に,状態フィードバック型H^∞制御/μ制御と出力フィードバック型H^∞制御/μ制御の両面から超平面の設計法を確立した.さらに,超平面上でのいわゆる等価制御系のロバスト性を中心に理論的検討およびシミュレーション研究を行った.この研究によって線形ロバスト制御理論と非線形ロバスト制御理論の融合を図り,H^∞制御/μ設計理論を包括した新しい非線形ロバスト制御理論としてのスライディングモード制御法を確立した.さらに,確立された新しい制御系設計法の有効性を確認するために実証研究を実験を通して行った.とくにスピルオーバを抑制したフレキシブル構造物のアクティブ振動制御やスピルオーバを抑制した運動と振動の非線形同時制御・高速アクセス制御などに適用して実証した非線形ロバスト制御理論の最も有力な設計法にスライディングモード制御理論がある.これはフィードバックゲインを超平面と呼ばれる境界でシステムの状態に応じて変化させるもので,この意味から非線形適応制御理論とも呼ばれている.設計法はきわめて簡単で物理的見通しが良いが,問題点としてゲインが不連続的に切り替わる際に生ずるチャタリングと高周波領域を励振するいわゆるスピルオーバ不安定を引き起こしやすいという欠点がある.前者のチャタリング現象の防止は本質的には離散時間系を設計すれば回避できるが,後者のスピルオーバ問題についてはこれまで決定的解決法がなくスライディングモード制御の最も重大な欠陥と位置付けされていた.これに関しては制御理論の分野でも著者の知る限り全く研究は見られず,国内はもとより海外においても全く見られないというが実情である.以上を背景として,本研究はスライディングモード制御系の超平面の設計にスピルオーバ防止に最も優れたH^∞制御理論およびμシンセシス理論を適用して周波数成形された超平面を実現し,あわせて超平面上でもロバスト性を確保しつつ,強力な非線形ロバスト制御系設計法の確立をめざすものである.本研究は,以上述べた背景のもとで以下のことを具体的に行った.まず,非線形ロバスト制御理論であるスライディングモード制御系の超平面の設計を線形ロバスト制御理論のH^∞制御理論とμシンセシス理論を用いて設計した.特に,状態フィードバック型H^∞制御/μ制御と出力フィードバック型H^∞制御/μ制御の両面から超平面の設計法を確立した.さらに,超平面上でのいわゆる等価制御系のロバスト性を中心に理論的検討およびシミュレーション研究を行った.この研究によって線形ロバスト制御理論と非線形ロバスト制御理論の融合を図り,H^∞制御/μ設計理論を包括した新しい非線形ロバスト制御理論としてのスライディングモード制御法を確立した.さらに,確立された新しい制御系設計法の有効性を確認するために実証研究を実験を通して行った.とくにスピルオーバを抑制したフレキシブル構造物のアクティブ振動制御やスピルオーバを抑制した運動と振動の非線形同時制御・高速アクセス制御などに適用して実証した非線形ロバスト制御理論の最も有力な設計法にスライディングモード制御理論がある.これはフィードバックゲインを超平面と呼ばれる境界でシステムの状態に応じて変化させるもので,この意味から非線形適応制御理論とも呼ばれている.設計法はきわめて簡単で物理的見通しが良いが,問題点としてゲインが不連続的に切り替わる際に生ずるチャタリングと高周波数領域を励振するいわゆるスピルオーバ不安定を引き起こしやすいという欠点がある.前者のチャタリング現象の防止は本質的には離散時間系を設計すれば回避できるが,後者のスピルオーバ問題についてはこれまで決定的解決法がなくスライディングモード制御の最も重大な欠陥と位置付けされていた.これに関しては制御理論の分野でも著者の知る限り全く研究は見られず,国内はもとより海外においても全く見られないというのが実情である.以上を背景として,本研究はスライディングモード制御系の超平面の設計にスピルオーバ防止に最も優れたH^∞制御理論およびμシンセシス理論を適用して周波数成形させた超平面を実現し,あわせて超平面上でもロバスト性を確保しつつ,強力な非線形ロバスト制御系設計法の確立をめざすものである.本年度の研究は,以上述べた背景のもとで以下のことを具体的に研究した.まず,非線形ロバスト制御理論であるスライディングモード制御系の超平面の設計を線形ロバスト制御理論のH^∞制御理論とμシンセシス理論を用いて設計した.

特に,状態フィードバック型μ制御と出力フィードバック型μ制御の両面から超平面の設計法を確立した.さらに,超平面上でのいわゆる等価制御系のロバスト性を中心に理論的検討およびシミュレーション研究を行った.この研究によって線形ロバスト制御理論と非線形ロバスト制御理論の融合を図り,H^∞制御理論を包括した新しい非線形ロバスト制御理論としてのスライディングモード制御法を確立した.さらに,確立された新しい制御系設計法の有効性を確認するために実証研究を実験を通して行った.とくにスピルオーバを抑制したフレキシブルな搭状構造物のアクティブ振動制御の実験に本提案の理論を適用してその有効性を実証した.非線形ロバスト制御理論の有力な設計法にスライディングモード制御理論がある.これはフィードバックゲインを超平面と呼ばれる境界でシステムの状態に応じて変化させるもので,この意味から非線形適応制御理論とも呼ばれている.設計法はきわめて簡単で物理的見通しが良いが,問題点としてゲインが不連続的に切り替わる際に生ずるチャタリングと高周波数領域を励振するいわゆるスピルオーバ不安定を引き起こしやすいという欠点がある.前者のチャタリング現象の防止は本質的には離散時間系を設計すれば回避できるが,後者のスピルオーバ問題についてはこれまで決定的解決法がなくスライディングモード制御の最も重大な欠陥と位置付けされていた.これに関しては制御理論の分野でも著者の知る限り全く研究は見られず,国内はもとより海外においても全く見られないというのが実情である.以上を背景として,本研究はスライディングモード制御系の超平面の設計にスピルオーバ防止に最も優れたH^∞制御理論およびμシンセシス理論を適用して周波数成形された超平面を実現し,あわせて超平面上でもロバスト性を確保しつつ,強力な非線形ロバスト制御系設計法の確立をめざすものである。本研究は,以上述べた背景のもとで以下のことを具体的に行った.まず,非線形ロバスト制御理論であるスライディングモード制御系の超平面の設計を線形ロバスト制御理論のH^∞制御理論とμシンセシス理論を用いて設計した.特に,状態フィードバック型H^∞制御/μ制御と出力フィードバック型H^∞制御/μ制御の両面から超平面の設計法を確立した.さらに,超平面上でのいわゆる等価制御系のロバスト性を中心に理論的検討およびシミュレーション研究を行った.この研究によって線形ロバスト制御理論と非線形ロバスト制御理論の融合を図り,H^∞制御/μ設計理論を包括した新しい非線形ロバスト制御理論としてのスライディングモード制御法を確立した.さらに,確立された新しい制御系設計法の有効性を確認するために実証研究を実験を通して行った.とくにスピルオーバを抑制したフレキシブル構造物のアクティブ振動制御やスピルオーバを抑制した運動と振動の非線形同時制御・高速アクセス制御などに適用して実証した.
新規キラル合成素子の開発と生理活性物質合成への応用

(-)-カルボンより容易に導かれるキラルなシクロペンタノン誘導体を利用して、これ迄3,4-トランスの立体化学を有するカルバペネム系抗生物質の重要中間体を効率よく合成してきたが、本年度はその発展として、3,4-シスの立体化学を有するβ-ラクタムである1β-メチルカルペチマイシンの鍵中間体の立体選択的合成を行った。反応過程にMarshallの開裂反応を組込み、5員環を位置選択的に開裂することにより他の不斉炭素のキラリティーを損うことなく目的を達成することが出来た。また原料のシクロペンタノンが有するγ,δ-不飽和カルボニル系に着目し、HMPA中金属ナトリウムを用いてカルボニル基のα,β位間で位置選択的に炭素-炭素結合を開裂する反応を見い出し、その反応の応用により(+)-エルダノリド及び(-)-シス-ウィスキーラクトンの簡易合成法を開発することが出来た。しかしながら本反応は基質の置換基の立体化学に依存することが判明したので、原料のオレフィンにハロゲン化水素を付加させγ-ハロカルボニル化合物とし、これをヨウ化サマリウムと反応させたところ、収率よく目的とする炭素-炭素結合開裂体に導くことが可能となった。本反応は基質の置換基の種類及び立体化学にも影響を受けることなく進行する一般的な反応であり、その応用価値は高いものと考えられる。またエステルの代わりにケトンで反応してもやはり目的とする開裂体を優先的に生成するということが判明した。本反応を利用して抗腫瘍活性を有する(-)-オーデマンシンAの短行程かつ立体特異的合成法を確立することが出来た。以上のようにモノテルペンであるカルボンより容易に合成可能なシクロペンタノンを原料とし、体年度は幾つかの新反応を確立することが出来、またその天然物合成への応用により、従来開発したキラル合成素子が幅広い有用性を有していることも証明することが出来た。応用性のあるキラル合成素子の開発を目的として、両対掌体が入手容易なカルボン(1)を原料に用い、エポキシ体(2)の転位反応及び生成物(3)の酸化によりシクロペンタノン誘導体(4)の簡易合成法を確立することが出来た。本法は途中での分離操作の必要も少なく、原料より約60%の総収率で目的物を与える。また生成物(4)は5員環の全ての炭素上で化学修飾が可能であり、生理活性物質合成に有用なキラル源になりうる化合物である。そこで化合物(4)を幅広い抗菌活性を有する1βーメチルカルバペネム合成の重要中間体へと変換した。まず(4)のカルボキシル基をアルコ-ルトし、BaeyerーVilliger反応によりラクトン(5)とした。次いでエポキシ基の脱酸素によりオレフィンを再生し、アルキル化、酸化、Beckmann転位によりアミド(6)を立体選択的に合成した。アミド(6)を加水分解、再閉環することにより、1βーメチルカルバペネム合成の重要中間体(7)を光学的に純粋な化合物として得ることに成功した。テルペンを原料とするカルバペネムの合成は稀であり.新合成法が確立出来た。さらに化合物(4)のカルボニルを除去後ジアゾケトン(8)とし、分子内環化反応を行うと立体選択的に(9)が生成することが判明し、新規炭素ー炭素結合形成法が開発出来た。本法の利用により、4ーepiーisovalerenenol(10)の短行程合成にも成功した。

昨年度の本研究において開発した、カルボンより誘導容易な応用性の高いキラル合成素子(1)原料として、さらに新規に開発したγ,δー不飽和ジアゾケトン(2)の分子内付加反応を基反応に使用しシクロヘキセノン(3)を立体選択的に合成した。化合物(3)の二重結合を酸化的開裂後、得られるア【chemical formula】ルデヒド(4)よりラクトン(5)とし、さらに脱水反応等を行うことによってネコの興奮物質として知られるネオネペタラクトンの対掌体(6)を合成することが出来た。原料(1)の対掌体の合成も容易であることから、本法は天然物合成をも意味していることになる。一方昨年度に達成した1βーメチルカルバペネムの重要中間体合成においては最終工程で1位メチル基の異性化を伴うことが判明したいたのでその改良合成を検討した。すなわち化合物(7)より数工程でアミノ体(8)へ導き、エノン部の酸化的開裂によ【chemical formula】りジエステル(9)とし、イソプロペニル基の化学修飾及び閉環によりラクトン(10)を合成した。ラクトン(10)はβーラクタム(11)に1位メチル基の異性化なしに変換出来ることが報告されており、ここにその立体選択的キラル合成が完成した。(-)-カルボンより容易に導かれるキラルなシクロペンタノン誘導体を利用して、これ迄3,4-トランスの立体化学を有するカルバペネム系抗生物質の重要中間体を効率よく合成してきたが、本年度はその発展として,3,4-シスの立体化学を有するβ-ラクタムである1β-メチルカルペチマイシンの鍵中間体の立体選択的合成を行った。反応過程にMarshallの開裂反応を組込み、5員環を位置選択的に開裂することにより他の不斉炭素のキラリティーを損うことなく目的を達成することが出来た。また原料のシクロペンタノンが有するγ,δ-不飽和カルボニル系に着目し、HMPA中金属ナトリウムを用いてカルボニル基のα,β位間で位置選択的に炭素-炭素結合を開裂する反応を見い出し、その反応の応用により(+)-エルダノリド及び(-)-シス-ウィスキーラクトンの簡易合成法を開発することが出来た。しかしながら本反応は基質の置換基の立体化学に依存することが判明したので、原料のオレフィンにハロゲン化水素を付加させγ-ハロカルボニル化合物とし、これをヨウ化サマリウムと反応させたところ、収率よく目的とする炭素-炭素結合開裂体に導くことが可能となった。本反応は基質の置換基の種類及び立体化学にも影響を受けることなく進行する一般的な反応であり、その応用価値は高いものと考えられる。またエステルの代わりにケトンで反応してもやはり目的とする開裂体を優先的に生成するということが判明した。本反応を利用して抗腫瘍活性を有する(-)-オーデマンシンAの短行程かつ立体特異的合成法を確立することが出来た。以上のようにモノテルペンであるカルボンより容易に合成可能なシクロペンタノンを原料とし、本年度は幾つかの新反応を確立することが出来、またその天然物合成への応用により、従来開発したキラル合成素子が幅広い有用性を有していることも証明することが出来た。
マルチンゲール理論が描き出すBanach関数空間の構造

本研究の結果,マルチンゲールの理論を用いてBanach関数空間の構造を解析することが可能であることを示す多くの定理を得ることができた。例えば,Banach関数空間Xに於いて,ある種のマルチンゲール不等式が成り立つ為の必要十分条件が,Xの再配列不変性やBoyd指数を用いて表現できることを示した。この結果は,マルチンゲール不等式の成立とBanach関数空間の構造との間に密接な関連があることを示している。本研究の目的は,確率空間(Ω,Σ,μ)上のある種の確率変数から成るBanach関数空間の構造を、マルチンゲール理論を用いて解析すること、また、Banach関数空間の理論のマルチンゲール理論への応用を模索することにある。具体的には、Banach関数空間Xに於いて、マルチンゲールの為のある種のノルム不等式が成り立つ為の必要・十分条件の導出や、Lebesgue空間などに於いて成立することが知られている種々のマルチンゲールの為の定理が、より一般的なBanach関数空間Xに於いても成立する為の必要・十分条件の導出などを本研究の目的とする。本研究の目的は,確率空間上の確率変数が作るBanach関数空間の構造を,マルチンゲール理論を用いて解析すること,及び,Banach関数空間の理論のマルチンゲール理論への応用を研究することにある.本年度は,当初の予定を少々変更して,平均振動の可積分性によって定義されるマルチンゲールのBanach空間の研究を行った.XをBanach関数空間とし,F=(F_n)をフィルタレーションとする.任意のn∈Nに対して,不等式E[|f_∞-f_<n-1>|| F_n]〓E[γ|F_n]を満たすγ∈Xが存在するような一様可積分マルチンゲールf=(f_n)の全体をK_1(X,F)で表し, sup_n E[|f_∞-f_<n-1>||F_n]∈Xであるような,一様可積分マルチンゲールf=(f_n)の全体をK_2(X, F)で表す.K_1(X, F)及びK_2(X, F)はいずれもBanach空間であり,前者はGarsiaによって,後者はLepingle等によって詳細に研究されている.これらの空間は互いによく似た空間であり,実際,多くの場合これらは一致する.例えば,X=L_p (1<p<∞)の場合には,任意のフィルトレーションF=(F_n)に対してK_1(X, F)=K_2(X, F)となる.一般のBanach関数空間Xに関しては,本年度の研究の結果,「任意のフィルトレーションF=(F_n)に対してK_1(X, F)=K_2(X, F)であるための必要十分条件は,(必要であれば)ノルムを付け替えることによりXが再配分不変空間となり,更にそのupper Boyd indexが不等式β_X<1を満たすことである」という結果を得た.この結果は,マルチンゲール理論を専門とする研究者にとって,予想外の結果であろうと思われる.というのは,例えばX=LlogLの場合には,K_1(X, F)=K_2(X, F)が成り立たないフィルトレーションFが存在するという,驚きに値する事実を意味するからである.これらの空間に関する他の結果と併せて,現在,論文を作成中である.本研究の目的は、確率空間上のBanach関数空間の構造を、マルチングール理論を用いて解析すること、及び、Banach関数空間の理論のマルチングール理論への応用を研究することにある。本年度は、ある種のDoob型不等式が成り立つBanach関数空間の構造、及び、マルチングールの最大平均振動のノルムと最大関数のノルムの間に、ある種の不等式が成り立つBanach関数空間の構造に関して、新たな研究成果を得ることができた。得られた研究成果は次の通りである。1.Φを正の実軸上で定義されたΦ(0)=0であるような増加凸関数とし、マルチングールfに対して、その最大関数をMf、その概収束極限をf_∞で表すことにする。Φの増大度が多項式の増大度と同程度である場合、Φ(Mf)とΦ(f_∞)の間にDoob型の不等式が成り立つBanach関数空間の特徴付けを得ることができた。また、Φの増大度が大きすぎない、及び、小さすぎないそれぞれの場合に、類似のDoob型不等式が成り立つためにBanach関数空間が満たすべき十分条件を得ることができた。2.XをBanach関数空間とする。マルチンケールfの最大関数Mfと最大平均振動θfのXにおけるそれぞれのノルムが、他方の定数倍以下になるための必要十分条件は、「Xが再配分不変であり、そのupper Boyd indexが1より小さくなることである」という新たな知見を得た。上記の研究成果は、二編の論文にまとめ、現在投稿中である。上記研究成果

1において、f_∞を二次変分Sfに置き換えたノルム不等式が成り立つBanach関数空間の特徴付けを得ることが本年度当初の目標であった。この研究は、現在進行中であるが、来年度も引き続きこの研究を続ける予定である。本研究の目的は、確率空間上のBanach関数空間の構造を、マルチンゲール理論を用いて解析すること、及び、Banach関数空間の理論のマルチンゲール理論への応用を研究することにある。本年度は、申請時当初の計画を一部変更し、主にマルチンゲールのための弱型極大不等式が成り立つBanach関数空間Xが持つ性質を研究し、その結果、そのような不等式が成り立つ空間Xの特徴付け(必要十分条件)を得ることができた。但し、空間Xにおけるマルチンゲールfのための弱型極大不等式とは、極大過程MfのXにおける弱型ノルムを概収束極限f∞のXにおけるノルムの定数倍で評価する不等式のことで、Xにおける弱型ノルムとは、L_pノルムからLorentz空間L_p,∞のノルムを定義するのと全く同じ方法を用いて、(L_pの代わりに)Xから導かれるノルムのことである。Xが再配分不変性を持つ場合には、Xにおけるマルチンゲールfのための弱型極大不等式が成り立つことは、これまでの研究結果から既知であるが、逆に、Xにおけるマルチンゲールのための弱型極大不等式が成立してもXが再配分不変であるとは限らない。そのような例を構成することもできた。他方、Xがある種の荷重Orlicz空間である場合には、Xにおけるマルチンゲールのだめの弱型極大不等式が成り立てば、Xが再配分不変である(より正確には、Xのノルムを同値的に付け替えることにより再配分不変にできる)ことを証明することができた。以上の結果は、論文にまとめて投稿する予定であり、現在準備中である。本年度に実施した研究の結果、次の2つの成果を得た。1.XをBanach関数空間とし、Pを絶対値が-様に1以下であるような可予測確率過程の全体とする。v=(v_n)∈Pとし、f=(f_n)をマルチンゲールとするとき、fのvによるマルチンゲール変換をv*fで表すことにする。このとき、v*fの概収束極限のXにおけるノルムの値が、fの概収束極限のXにおけるノルムの値の定数倍を超えないという不等式(Burkholderの不等式の拡張)が成り立つようなXの特徴付けを与えることができた。2.XをBanach関数空間とする。2つのマルチンゲールf=(f_n)とg=(g_n)の概収束極限f_∞とg_∞の間に、不等式f_∞≦g_∞が成り立つとき、fの極大関数MfのXにおけるノルムの値が、gの極大関数MgのXにおけるノルムの値の定数倍を超えないという不等式が成り立つようなXの特徴付けを与えることができた。また、不等式Mf≦Mgが成り立つとき、f_∞のXにおけるノルムの値が、g_∞のXにおけるノルムの値の定数倍を超えないという不等式が成り立つようなXの特徴付けも与えることができた。Banach関数空間XにおけるBurholder-Davis-Gundy型の(片側)不等式が成り立つXの特徴付けを与えることは、本研究の重要な目的の1つであるが、上記の2つ研究成果はいずれもこの目的を達成する上で、重要な役割を演ずると思われる。その意味で、これらの研究成果の意義は大きいが、それだけにとどまらず、これらの研究成果はそれ自体、興味深い内容であると思われる。平成24年度に実施した研究の結果,次の成果を得た。1 XをBanach関数空間とし,その弱空間をw-Xで表す。
システム育種学：麦類の品種育成情報の統合と育種目標発掘のための理論基盤構築

本研究では,育種学の新たな理論的枠組みの創出を目的に,従来の品種育成情報の統合と新たな育種目標発掘のための理論基盤構築に取り組む.本研究では,大部分(90%)を輸入に依存し食糧安全保障上の観点から食糧自給率の向上に向けて土地利用型作物として推奨されている麦類(オオムギ,コムギ)を研究対象とする.研究は以下の3つのステップに分けて3ヵ年で実施する.1品種育成系譜およびその形質データの収集と統合,2グラフ理論に基づく育成系譜ネットワークの描出とその数学的特徴付け,3現代育種の問題発見と新たな育種目標の発掘.平成30年度の成果は以下の通り.1,2:ビール麦の品種育成系譜情報および品種比較試験データを収集し,1,500あまりの育成系統の系譜情報を入手した.予備的な解析の結果,ビール麦の育成過程はスケールフリー・ネットワークとして表現出来る可能性があるが,収集した系譜情報のうち約1割を占める中間系統の取扱を精査し,ハブ系統の特定や種々のネットワークパラメータの同定に取組んでいる.3:ビール麦の育成系譜データに基づき代表的な約200系統を選定し,これらのゲノム全域のDNA多型をGRAS-Di技術による取得した.講評されているリファレンスゲノムに対して,1,223,579箇所のSingle Nucleotide Variant (SNV)を同定した.得られたSNVは約4kbに1箇所であり,ゲノム全域を高密度に網羅していることが期待される.現在,育成系譜集団の遺伝構造を解析しており,ハブ系統や近年育成された現代品種のゲノム上で共有されている領域の特定を進めている.また,研究機関を通して育成系譜集団を実験圃場での栽培実験に供試しており,全ゲノム関連解析等の手法を用いて,現代品種を特徴づけるゲノム領域の同定にも取り組んでいる.本研究では,育種学の新たな理論的枠組みの創出を目的に,従来の品種育成情報の統合と新たな育種目標発掘のための理論基盤構築に取り組む.本研究では,大部分(90%)を輸入に依存し食糧安全保障上の観点から食糧自給率の向上に向けて土地利用型作物として推奨されている麦類(オオムギ,コムギ)を研究対象とする.研究は以下の3つのステップに分けて3ヵ年で実施する.1品種育成系譜およびその形質データの収集と統合2グラフ理論に基づく育成系譜ネットワークの描出とその数学的特徴付け3現代育種の問題発見と新たな育種目標の発掘平成28年度はビール麦を中心に品種育成系譜情報および品種比較試験データの収集とデータ入力に取り組んだ.各育成地域に情報提供を依頼した結果,1,300余りの育成系譜を収集した.合わせて,系統および品種比較試験の形質データを収集している.特に福岡県農林業総合試験場からは50年にわたる品種比較試験データを取得した.一方,食糧用オオムギならびにコムギについても情報収集を進めている.収集した系譜および形質データはその多くが紙媒体による保存データであったことから,順次デジタルデータ化を進めている.ビール麦の系譜および形質データについては概ね入力作業が完了した.食糧用オオムギならびにコムギについても,順次データ入力を進めている.順調に国内麦類品種育成者から情報が提供されたため,入力作業に時間を要している.本研究では育成系譜情報をグラフ理論の枠組みで取り扱うことを計画しているが,特にビール麦育種の現場では半数体育種や中間世代(F5世代の非固定系統)を用いたケースが散見され,数学的な取扱についての検討と並行しながら育成系譜情報のデータ化を進めているため.本研究では,育種学の新たな理論的枠組みの創出を目的に,従来の品種育成情報の統合と新たな育種目標発掘のための理論基盤構築に取り組む.本研究では,大部分(90%)を輸入に依存し食糧安全保障上の観点から食糧自給率の向上に向けて土地利用型作物として推奨されている麦類(オオムギ,コムギ)を研究対象とする.研究は以下の3つのステップに分けて3ヵ年で実施する.1品種育成系譜およびその形質データの収集と統合,2グラフ理論に基づく育成系譜ネットワークの描出とその数学的特徴付け,3現代育種の問題発見と新たな育種目標の発掘平成29年度も前年度に引き続いてビール麦の品種育成系譜情報および品種比較試験データの収集とデータ入力に取り組んだ.育成系譜については中間系統の取扱を検討し,ネットワーク解析の最適化を図っている.複数の公設試験場より系統および品種比較試験成績書の提供を受け,30項目余りの形質データを収集し,データ化を進めている.ビール麦の育成系譜データに基づき,代表的な約200系統を選定し,圃場での栽培実験に供試している.これらのゲノム全域のDNA多型をGRAS-Di技術による取得するための,小規模集団を用いた予備実験を実施した.順調に国内麦類品種育成者から情報が提供されたため,入力作業やデータフォーマットの最適化に時間を要している.本研究では育成系譜情報をグラフ理論の枠組みで取り扱うことを計画しているが,特にビール麦育種の現場では半数体育種や中間世代(F5世代の非固定系統)を用いたケースが散見され,数学的な取扱についての検討と並行しながら育成系譜情報のデータ化を進めているため.ゲノム全域のDNA多型取得については,当初計画のRNA-seq法からより安価なGRAS-Di技術への変更を検討し,その予備実験を実施していたため.