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病的肥大心筋の改善のメカニズムに関する研究

大動脈弁閉鎖不全症(AR)の外科治療の術前後に超音波クリスタルを用いて外科治療後の左室内径、壁動態並びに持続的熱希釈法による冠状静脈洞血流量を測定することから極度に肥大した病的肥大心筋の改善のメカニズムを検索した。対象はARで術前EF0.35未満(I群)3例、0.35以上(II群)5例で手術時年齢は58±7才、男5、女3であった。方法は開心術中の人工心肺前と人工心肺終了後血行動態の安定した約1時間後に計測した。超音波クリスタルを左室の心外膜に1対及び壁厚用クリスタルを装着し、超音波変位測定装置により左室内径及び心筋壁厚の変動を検索した。同時に冠静脈洞にウェブスターカテーテルを挿入し、持続的熱希釈法で冠血流量(CSF)を測定した。I群(低左室機能群)では、拡張末期径(Dd)は人工心肺前68+15から大動脈弁置換術後57±10と術前の84%に減少した。収縮末期径(DS)は54±7から47±10と87%に減少した。一方、fractional shortening(FS)は0.20±0.05から0.18±0.06に減少した。II群ではDdは56±7から47±10mmと術前の84%に減少し、DSも34±6から27±7mmと術前の79%に減少した。一方、FSは0.39±0.04から0.42±0.09に上昇した。心筋壁厚の変化は両群ともに術前後の変動はわずかであった。CSFの術前後の変化をみると、I群では人工心肺前170±20から術後155±18ml/分に軽度減少した。II群では140±22から132±18ml/分と軽度減少し、両群間では差はみられなかった。即ち、両群共に手術後、拡張期及び収縮末期左室内径は減少し、冠血流量も減少した。FSは術後II群では増加したが、I群では術後低下し、この術直後の左室収縮能低下が遠隔期の心機能改善不良に関与するものと思われた。
RNF213関連閉塞性血管障害の分子機序解明と新規治療開発

動脈硬化以外の主幹動脈狭窄のメカニズムは未解明な点が多い。この病態を解明し、予防法を確立することは、国民の健康増進に大きく寄与する。本研究では、主幹動脈狭窄の感受性遺伝子RNF213と最近特定した第2の感受性因子MMDX遺伝子について、12つの遺伝子の相互作用を含めた分子機序の解明、2iPS由来の血管内皮細胞、血管平滑筋とリンパ球に対する2つの遺伝子の影響の解明と細胞を用いた治療薬のスクリーニング、3動物モデルの確立と治療薬の効果検証、4血行力学的ストレスの影響の解明とComputational fluid dynamics(CFD)を利用した発症予測可能性について検証する。
ランダム媒質中の波動伝搬とBerry位相

不均質媒質中の波動伝搬が示す幾何学的振舞いに関して理論的な研究を行なった.その結果、Helmholtz方程式で記述される単純な1次元伝搬においても、以下に示すような多彩な幾何学的要素が含まれていることが明らかになった。これは,解の空間発展が(2+1)-次元ローレンツ群[SO(2,1)あるいはSL(2,R)]による運動に帰着されることによる.1)波動の振幅が示すスピノル性(2価性)2)空間のスケール変換に伴う振幅のゲージ変換4)Berry位相このような幾何学的考えは波動の性質の直観的理解に大変役立つ。しかし一方、直観的には捉えにくい微妙な現象が含まれていることも明らかになった。例えば、波動の振幅が示す2価性はスピン-1/2を表す波動関数のスピノル性とよい対応を示しているが、これは従来見落とされてきたものである。量子力学に固有のものだと考えられている2価性が古典力学の世界に(近似的にではるが)存在することは,大変興味深いことである.以上のような幾何学的現象を観測するための,光学実験についての具体的提案も行なった.不均質媒質中の波動伝搬が示す幾何学的振舞いに関して理論的な研究を行なった.その結果、Helmholtz方程式で記述される単純な1次元伝搬においても、以下に示すような多彩な幾何学的要素が含まれていることが明らかになった。量子力学に固有のものだと考えられている2価性が古典力学の世界に(近似的にではるが)存在することは,大変興味深いことである.以上のような幾何学的現象を観測するための,光学実験についての具体的提案も行なった.特性インピーダンスの異なる短い同軸線路を多数用意し,これらを乱数に従って接続することで,ランダム線路を実現することができる.また,線路の途中に集中定数を付加することによってもランダム線路を実現することができる.本研究では,まずこれらの,回路の応答を数値的に求め,共振周波数における振幅の空間分布を調べた.その結果,殆んどの共鳴モードは空間的に局在していることが判明した.さらに,現実の回路に対応して,損失がある場合,これらの局在モードが存在し続けるかどうかを調べた.また,局在モードの励振方法についても,調べた.現在,上記の計算結果を踏まえて実験の準備を進めている.一方,1次元波動が示す幾何学的性質について理論的研究を行なった.1次元波動伝搬は数学的にはリー群SU(1,1)あるいはSL(2,R)によって記述される.これに関連した様々の幾何学的性質が現れることを明らかにした.特に,従来,量子力学の世界のみに現れると思われてきた,spinorの2価性が古典的波動にも存在することが判明した.また,空間のスケール変換に伴って,典型的なゲージ構造が存在することも分かった.これらの幾何学的構造を検証する実験について検討を行なっている.不均質媒質中の波動伝搬が示す幾何学的振舞いに関して理論的な研究を行なった.その結果、Helmholtz方程式で記述される単純な1次元伝搬においても、以下に示すような多彩な幾何学的要素が含まれていることが明らかになった。例えば、波動の振動が示す2価性はスピン-1/2を表す波動関数のスピノル性とよい対応を示しているが、これは従来見落とされてきたものである。量子力学に固有のものだと考えられている2価性が古典力学の世界に(近似的にではるが)存在することは,大変興味深いことである.以上のような幾何学的現象を観測するための,光学実験についての具体的提案も行なった.
スペクトル掛け算作用素の有界性とその関数空間論への応用

フーリエ解析や関数空間論は偏微分方程式の研究において重要な役割を果たしており、これらの理論の発展により、偏微分方程式で記述される自然現象をより深く精密に理解することが可能となった。本研究の目的は、フーリエ解析の代わりにスペクトル理論を用いることで、より一般的な設定の下で関数空間論を構築することである。本研究は、様々な非線形偏微分方程式の研究において基本的かつ重要な道具となることが期待される。
重力波検出器ＫＡＧＲＡおよび次世代重力波検出器のための量子雑音低減法の開発

本研究の目的は、重力波検出器KAGRAと次世代重力波検出器の量子雑音を低減する手法を開発することである。そのために、本年度は、KAGRAにおける量子ロッキング手法の検討と、日本の次世代重力波検出器である宇宙重力波検出器DECIGOの干渉計方式の検討などを行った。現在、岐阜県飛騨市の地下に、日本の重力波検出器KAGRAの建設が進められている。KAGRAは2018年5月にkmスケールの重力波検出器としては世界初となる低温鏡を使った試験運転を行い、2019年内の本格運転開始が予定されている。そのインストール作業と並行して、KAGRAの今後のアップグレード計画の検討が行われている。その中で、量子ロッキングとよばれる量子雑音低減手法の検討を行った。量子ロッキングとは、レーザー干渉計のテストマスの運動を短い干渉計で測定して制御することで、量子雑音の一つである輻射圧雑音を低減する手法である。この成果は、今後のKAGRAのアップグレード計画に示唆を与えるものである。日本の次世代重力波検出器としては、宇宙重力波検出器DECIGOが計画されている。DECIGOの感度は、主に量子雑音で制限されると考えられている。従って、DECIGOの性能をさらに向上させるためには、量子雑音の低減が必須である。ただ、量子雑音の低減方法は、レーザー干渉計の構成に依存するが、DECIGOの干渉計構成は未だ検討中である。そこで、DECIGOの量子雑音低減手法の検討のために、DECIGOにむけた干渉計の実証を進めている。特に、一つのFabry-Perot共振器に両側からレーザー光を入射させる双方向Fabry-Perot干渉計と呼ばれる方式を実証するのためのプラットフォームの開発を行った。本年度は、将来的なKAGRAの量子雑音低減手法の候補の一つである量子ロッキング手法の検討や、日本の次世代重力波検出器である宇宙重力波検出器DECIGOの干渉計方式の実証を行った。以下、具体的に説明する。まず、量子ロッキング手法とは、レーザー干渉計のテストマスの運動を短い干渉計で測定して制御することで、量子雑音の一つである量子輻射圧雑音を低減する手法である。これまで、量子ロッキング技術を大型の重力波望遠鏡に導入する検討が行われたことはなく、今回はじめて、重力波検出器KAGRAに導入することを目指して検討を進めた。本年度は、既にKAGRAで使用されている小型の防振装置や、安定化レーザーを用いることで、量子輻射圧雑音を低減できる可能性を示すことができた。また、日本の次世代重力波検出器としては、宇宙重力波検出器DECIGOが計画されている。このDECIGOの量子雑音低減手法の検討を進める中で、まず具体的な干渉計方式を決定する必要があることが明らかになった。特に、軌道上で自由に動く衛星の制御と干渉計制御の両立性を確認することが重要であった。そのため、今年度はまず、DECIGOの動きを地上で模倣するための懸架装置を設計・構築した。この懸架装置は、軌道上での自由な衛星の動きを再現するために、非常に柔らかく懸架する必要があった。例えば、衛星を模倣する定盤のねじれ方向共振周波数は0.01 Hzと設計した。この懸架装置を実際に構築し、前述の自由度の共振周波数を0.1 Hz以下であることを確認し、十分に軌道上での運動を模倣できることを確認した。本年度は、以上のような成果があり、本研究は期待以上の進展があったと評価できる。今後は、これまでに進めた研究をさらに発展させていくことを目指す。量子ロッキングについては、まず、さらに量子雑音を低減する手法の検討を行う。量子ロッキングを用いた量子雑音の低減は、ホモダイン検波などの他の量子雑音低減技術を組み合わせることで、さらに量子雑音を低減できることが示唆されている。今後はそのような新しい量子ロッキング手法の研究を行う。具体的には、光学機械相互作用の一種である光バネを利用した量子雑音低減技術と組み合わせることにより、より広帯域で量子雑音を低減する手法を開発する。また、実際にKAGRAに導入するための検討をより具体的に進める。例えば、量子ロッキング用の補助共振器の信号取り出しのための光学システムや、レーザー周波数安定化のための制御手法を検討する。DECIGOの量子雑音低減に向けては、引き続き干渉計構成の決定のための実証実験を進める。まず、固定された光学定盤で、実際に基線長が50 cm程度の双方向Fabry-Perot干渉計を構築する。この干渉計を用いて、信号取得方法の実証、双方向構成特有の雑音の検証を進める。その後、これまでに構築した懸架装置上に干渉計を移し、軌道上での双方向Fabry-Perot干渉計運用を実証する。これにより、双方向Fabry-Perot干渉計で実現可能な量子雑音低減法の検討を進める。以上のような計画に基づき、KAGRAおよび次世代重力波望遠鏡の量子雑音低減法の開発を進めていく。本年度は、重力波検出器の量子雑音低減技術実証の際に問題となる、懸架系の熱雑音を低減するために、光輻射圧によって鏡を支持する光学浮上技術の開発を主として行った。加えて、量子雑音低減技術を導入する大型低温重力波望遠鏡KAGRAの建設や調整にも携わった。

本研究で用いられる光学浮上技術は、サンドウィッチ型光学浮上と呼ばれるものである。サンドウィッチ型光学浮上では、曲率を持った鏡(浮上鏡)を上下から光共振器で挟むことによって、光バネを発生させ、鏡を光の輻射圧のみで安定に浮上させる。本年度は、これまでに検証されていない水平方向の光バネ安定性に焦点をおいた研究を行った。具体的には、ねじれ振り子を用いて浮上鏡を支持し、水平方向自由度に関しては鏡が擬似的に浮上している状況をつくり、低パワーのレーザー光源を用いて復元力の測定精度は十分であることが確かめた。また、サンドウィッチ型光学浮上においては、浮上鏡の曲率を利用して復元力を発生させる。したがって、浮上鏡の安定浮上のためには、その曲率の評価が非常に重要となる。そこで、本研究では、共振器を縦方向に構成し、さらに微小鏡の片面ずつで光共振器を組めるようなセットアップを構成し、微小鏡の曲率を、実際の浮上の際に必要な要求値である3%以内の精度で測定することに成功した。本研究で実証を目指している量子雑音低減技術は、現在建設が進んでいる大型低温重力波望遠鏡KAGRAの最終段階への導入を目指している。この技術を最も効率的に活用するためには、他の古典的雑音が十分低減されている必要があり、これまでに、KAGRAは初期段階の試運転を終え、最終段階に向けた改良を進めている。KAGRAの初期段階の試運転のために、私を含む多数のコラボレーターによって建設が進められた。特に私は、周波数安定化用の入射光学系のインストール等を行った。本年度は、サンドウィッチ型光学浮上による光バネ水平方向安定性の検証や、実際に製作した浮上のための微小鏡の特性評価や、本研究で実証する量子雑音低減法を導入する重力波検出器KAGRAの調整等を行った。以下、具体的に説明する。まず、光バネ水平方向安定性については、ねじれ振り子を用いて浮上鏡を支持しすることで、水平方向については復元力が非常に小さい状況を作り出し、光バネの復元力が設計通りはたらけば、十分光バネの効果が測定できる系の構築に成功した。実際の検証は、用いていたレーザー強度増幅のためのアンプの故障により、達成されていないが、アンプの修理が完了し次第、水平方向安定性の検証が可能であると考えられる。次に、浮上のための微小鏡の特性評価についてである。本研究で用いる微小鏡は、質量1.6 mg、厚さ0.1 mmという非常に小さいものであり、さらに水平方向光バネのために曲率が必要である。このような小さい鏡は取り扱いが難しく、通常の参照球を用いた曲率の測定が難しかった。そこで、本年度は、実際にその微小鏡を含む光共振器を構築し、その縦モード間隔を測定することで、微小鏡の曲率を測定する方法を考案した。この曲率測定の誤差は、実験セットアップの製作精度などにより、3%以下であることが要求されていたが、考案した方法ではこれを満たす測定精度を実現できた。重力波検出器KAGRAの調整については、私を含む多数のコラボレーターに行われている。特に私は、周波数安定化用の入射光学系の調整に主に携わっている。これにより、世界初のkmクラスの基線長を持つ干渉計の地下運転に成功した。これらの成果は、日本物理学会や、英文の論文雑誌等で発表されており、広く公開されている。
神経特異的中間径フィラメントたんぱく質の細胞内動態とその調節機構の解明

本研究は、神経系中間径フィラメントたんぱく質の1分子レベルでの重合動態を明らかにすべく、(1)重合動態素過程の蛍光偏光顕微鏡観察と、(2)生理的重合体表面の液中高分解能原子間力顕微鏡(AFM)観察とを両輪として進めているものである。(1)前年度の研究で有力候補となったニューロフィラメントMたんぱく質(NF-M)ー緑色蛍光タンパク質融合体は、ウイルスベクターを作製したものの、実際の培養神経細胞内では共重合能や蛍光異方性が実用に十分でなかった。そのため、今年度も位置拘束的蛍光たんぱく質(FP)標識法の新規開発に注力した。他方、前年度に開発した方法は、これまで標的分子のC末端側α-helixに限られていた当該標識法の適用範囲を拡張するものであった。この方法をactin結合たんぱく質(ABP)への蛍光標識に応用すると、蛍光異方性のあるFP融合ABPを得た。よって、当該標識法自体は、NF-Mへの有効性は限定的だったとはいえ、位置拘束的FP標識法の応用範囲を広げうるものとして有意義だと考えられた。現在、NFおよびactinを題材として、新たな位置拘束的FP標識法と観察系とを開発中である。(2)細胞内線維露出法によるAFM観察について、振幅変調型AFMでの実験データを取得・整理した。培養細胞内NFの半その場観察に成功し、NF-Mを含む異種重合体の特徴と思われる約50-60 nmの周期構造を確認した。これは、精製NFを用いたAFM観察の既報を、より生理的な条件下での観察によって一部裏付けただけでなく、当該手法が細胞質性細胞骨格の半その場観察や、NF重合体の各要素の構成比や薬剤の効果等の微視的形態解析に有効な可能性を示唆した。以上の成果はMicroscopy (Oxf)誌へ掲載された。現在も超解像AFMにより好適な試料を作製するための機能化培養基板等の開発を続けている。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は(1)重合動態素過程の蛍光偏光顕微鏡観察、および(2)生理的重合体表面の液中高分解能原子間力顕微鏡観察のそれぞれについて、以下の通り研究を実施した。(1) GFP融合ニューロフィラメントMたんぱく質(GFP-NF-M)の蛍光偏光顕微鏡観察まず、GFP-NF-M重合体が蛍光異方性を持つように設計した、リンカーその他の配列が相異なる種々のGFP-NF-Mのシリーズを作製した。これらをそれぞれ培養細胞内で発現させて、蛍光異方性の有無をスクリーニングした。解析の結果、従前のC末側への固定的な標識に加えて、NF-Mの中央桿状ドメインのN末側への標識についても、当該条件を満たす融合たんぱく質(constrained GFP-NF-M)を得た。Constrained GFP-NF-Mの共重合が促進される条件を更に検討し、また当該遺伝子を運ぶアデノウイルスベクターを作製した。今後、constrained GFP-NF-Mを用いた細胞内重合動態の蛍光偏光顕微鏡観察について、質の高い観察例を更に蓄積していく予定である。また、スクリーニング結果を受けて、constrained GFP-NF-M遺伝子を発現するトランスジェニックマウスの作製を準備している。(2)ニューロフィラメント重合体表面微細構造の原子間力顕微鏡観察培養細胞内で発現・重合させたニューロフィラメント線維を露出させるため、細胞膜接着剥離法の条件の検討を重ねた。最適化された条件で作製した試料を原子間力顕微鏡で観察したところ、ニューロフィラメントとして矛盾しない線維状構造を遺残細胞膜上に認めた。観察された幾つかの線維の形態学的特徴は一様でなく、固定状態その他の状況により異なる様相を呈すると考えられた。現在、より高解像度での観察を可能にするべく、生理的重合体線維の基板への強い固定を穏やかな条件下で実現する新たな方法を複数開発中である。以上の成果の一部は、第120回日本解剖学会総会・全国学術集会と第92回日本生理学会大会との合同大会にて発表した。

培養細胞内NFの半その場観察に成功し、NF-Mを含む異種重合体の特徴と思われる約50-60 nmの周期構造を確認した。これは、精製NFを用いたAFM観察の既報を、より生理的な条件下での観察によって一部裏付けただけでなく、当該手法が細胞質性細胞骨格の半その場観察や、NF重合体の各要素の構成比や薬剤の効果等の微視的形態解析に有効な可能性を示唆した。以上の成果はMicroscopy (Oxf)誌へ掲載された。現在も超解像AFMにより好適な試料を作製するための機能化培養基板等の開発を続けている。まず、神経系中間径フィラメントの重合動態素過程を明らかにするための高時間・空間分解能(一分子レベル・実時間に近い状況下)で蛍光偏光顕微鏡観察に関しては、現在までに、蛍光異方性を有するGFP融合ニューロフィラメントMたんぱく質(constrained GFP-NFM)の作製に成功しており、これを運ぶウイルスベクター等を用いて観察データを蓄積・解析する段階に来ている。また、神経系中間径フィラメント生理的重合体表面形態の超解像原子間力顕微鏡観察については、当初の細胞膜剥離法による線維の露出条件を最適化し、実際の観察を行うことができた。試料の化学固定による影響や線維とその下の面との接着の強さなど、高解像度観察実現のための新たな課題にも直面したが、これを回避・克服するための工夫を行っているところであり、更なる条件検討を重ねている。以上のように、研究全体としては目標に向かって進んでいると考えられ、上記区分の通り自己評価する。27年度が最終年度であるため、記入しない。神経系中間径フィラメントたんぱく質重合動態の蛍光顕微鏡観察について。培養細胞株および海馬初代培養神経細胞を使用し、通常の蛍光たんぱく質標識ないしconstrained taggingによる蛍光標識を施した中間径フィラメントたんぱく質を発現・重合させる。その重合動態について、全反射照明法および薄層斜光照明法によって、米国ウッズホール海洋生物学研究所Eugene Bell Center所有の蛍光顕微鏡を使用して観察し、それぞれ観察例数を増やしながら逐次解析する。偏光蛍光顕微鏡観察や二色同時の蛍光顕微鏡観察等を併用し、重合動態の素過程を調べる。これに加えて、脊髄後根神経節または前角細胞で蛍光たんぱく質融合ニューロフィラメントMたんぱく質を発現するトランスジェニックマウスを作製し、麻酔下に坐骨神経を露出させ、(偏光)蛍光顕微鏡で実時間下観察を行う。神経系中間径フィラメントたんぱく質重合体の液中高分解能観察について。培養細胞株内で発現させた神経系中間径フィラメントたんぱく質の重合体について、これを重合体のまま液中へ取り出して基板に接着させる。作製した試料を金沢大学ナノバイオ工学研究室へ持参し、超解像原子間力顕微鏡観察を行う。また、海馬初代培養神経細胞や小脳顆粒細胞を使用し、軸索内で重合した神経系中間径フィラメントたんぱく質について、軸索の細胞膜を除去してこれを露出させ、semi in situで原子間力顕微鏡観察を行うための条件検討を進める。適当な試料が準備でき次第、これらも金沢大学にてその微細形態を観察する。前者の(偏光)
言語マイノリティの第一言語教育保障における学校の自律性に関する研究

本研究の目的は、カリフォルニア州の教育成果をあげている双方向イマージョン(TWI)プログラム実施校と諸アクターの関係構築やその運用のあり方を各学校の自律性に着目して解明することである。考察の結果、以下のことが明らかになった。(1)チャーター・スクール(CS)における教員確保は、バイリンガル教員の供給過剰、専門職団体の研修実施といったCSの自律性を機能させる外部環境が整っていることで大きな課題となっていない。(2)学区の管理下にあり自律性が制約された一般の公立学校は、校長のリーダーシップによって保護者からTWIの実施に理解と支持をえることに成功しており、その専門的指導性の重要性が明らかとなった。本研究は、カリフォルニア州における言語マイノリティの第一言語教育に成果を挙げている学校が保護者、学区、大学、NPO等の諸アクターとの間に構築している関係を学校の自律性の観点から明らかにし、各学校の自律性に適した学校と諸アクターの関係構築やその運用のあり方を解明することを目的としている。平成24年度は、上記の目的達成のために、(1)言語マイノリティの第一言語教育で最も高い成果をあげている双方向イマージョン・プログラム(TWI)のうち、その大多数を占めるスペイン語と英語のプログラム以外の、中国語(Mandarin)、広東語、モン語の各言語と英語とのプログラムを実施している学校を選定した。(2)サクラメント市における各校への訪問調査を通じて、以下のことが明らかとなった。上記の3つのプログラムは、市内に一定数の話者が存在するものの、保護者にとって非常に目新しく、その意義・効果が十分浸透していない。そのため、教育委員会、とくに教育長の強いイニシャティブによって推進されていることから、これらの言語のTWIを実施している学校はすべて通常の公立学校のなかに設置されたプログラムである。したがって学校の自律性がプログラム実施にもつ意味は、スペイン語のTWIを実施している学校よりも小さいと言える。世界的に見て、多数の話者がおり、また経済的なメリットが大きい中国語や広東語と異なり、モン語は少数民族の言語であるため、モン語のプログラムは、民族としてのアイデンティティの確立という理念が重視されていることがわかった。3つのプログラムに共通する課題としては、すぐれたバイリンガル教員や教材の確保(特にモン語)がある。したがって、こうした状況にある言語のTWIの実施には、教育委員会の明確な方針決定や専門的指導性が重要であることが明らかとなった。英語能力や学力の向上に成果をあげている双方向イマージョン(TWI)プログラム実施学校(効果のあるTWI実施校)を、通常の公立学校(PS)、オールタナティブ・スクール(AS)、チャーター・スクール(CS)ごと選定し、各校への訪問調査を通じて、人事、予算、カリキュラム編成等における学校の自律性の違いに着目して、学校と諸アクターとの関係を考察した結果、以下のことが明らかとなった。PSが予算編成、人事における学校裁量が保障されている場合、TWIの実施が学区政策に明確に位置づけられることによって、学校の自律性がTWIの実施に有効に機能する外部環境が整った状況であると言える。このような状況においては、就学手続き、教科書・教材の確保などを学区教育委員会が負担することで学校経営上の負担が軽減され、学校に求められるアカウンタビリティを果たすことにより注力することができることが明らかになった。カリフォルニア州で言語マイノリティの大多数を占めるヒスパニックを主な対象としたスペイン語のTWIとは異なり、中国語やモン語のTWIの創設・実施には、教員や教科書・教材の確保等が困難である。しかし、学区教育長のイニシャティブのもとTWIが積極的に推進されているサクラメント市統合学区では、サンフランシスコ市の経験・ノウハウの導入、海外からの教材確保などにより、TWIを実現している。また、全米で二校目のモン語のTWI実施校(Susan B. Anthony小学校)では、モン・コミュニティ全体の経済社会状況の改善をめざす中心的な事業としてコミュニティのリーダーでもある校長が学区のTWI推進の中心人物として強力なリーダーシップを発揮しすることでその実現が図られ、成果があがりつつあることが明らかになった。平成23年度は、上記の目的達成の第一段階として、(1)英語能力や学力の向上に成果をあげている双方向イマージョン(TWI)プログラム実施学校(効果のあるTWI実施校)を、通常の公立学校(PS)、オルタナティブ・スクール(AS)、チャーター・スクール(CS))ごとに各1校ずつ選定した。(2)各校への訪問調査を通じて、人事、予算、カリキュラム編成等における学校の自律性の違いに着目して、学校と諸アクターとの関係を考察した結果、以下のことが明らかとなった。

3つの学校形態のなかで最も自律性の高いCSでは、人事(教員確保)が最重要課題の一つとなる。この点に関して、カリフォルニア州においては、英語教育重視のなかでTWIでの実践を希望する(バイリンガル)教員等がいわば供給過多の状況にあること、加えて、専門職団体であるカリフォルニア・バイリンガル教育協会(CABE)の人的ネットワークと研修実施によってCSの自律性を機能させる外部環境が整っていることが明らかとなった。また、通学区域を有するPSは、CSやASと異なり、保護者の選択によってTWIプログラムの実施に正統性が付与されたものではない。当該校では、校長が中心となって、保護者に対してTWIプログラムの意義と有効性を粘り強く説明し、理解と支持をえることに成功していた。このことから自律性が制約された状況における校長のリーダーシップないし専門的指導性の重要性が明らかとなった。平成24年度に予定していた、次の二点について研究が実施できたため。(1)TWIプログラムを実施している学校のうち、その大多数を占めるスペイン語以外の言語(北京語、広東語、モン語)と英語を用いる学校を選定し、訪問調査を行った。(2)各校への訪問調査を通じて、人事、予算、カリキュラム編成等にに着目して、学校と諸アクターとの関係を保護者の学校参加、教員採用・研修、カリキュラム改善や教材確保などの観点から考察する。その際、少数言語の実施における教育委員会の役割を明らかにする。平成23年度に予定していた、次の二点について研究が実施できたため。(1)インターネットで公開されている各学校の学力データ(API)を用いてTWIプログラムを実施している学校のうち、その大多数を占めるスペイン語と英語を用いる学校の中から英語能力や学力の向上に成果をあげている学校(効果のあるTWI実施校)を、通常の公立学校(PS)、オルタナティブ・スクール(AS)、チャーター・スクール(CS))ごとに各1校ずつ選定する。(2)各校への訪問調査を通じて、人事、予算、カリキュラム編成等における学校の自律性の違いに着目して、学校と諸アクターとの関係を保護者の学校参加、教員採用・研修、カリキュラム改善や教材確保などの観点から考察する。その際、効果的な学校(Effective School)研究の成果を踏まえ、こうした学校の校長のリーダーシップの特質も明らかにする。平成23年度で使用したデータおよび算出方法を用いて、効果のあるTWI実施校と同様の社会的経済的背景、言語的背景でありながら、APIによる評価において成果をあげていない学校のなかから、学校形態の異なる学校を3校選定し、前年度と同様の観点、方法を用いて訪問調査を行う。その際、前年度で明らかになった学校と諸アクターとの関係やその運用の実態をふまえ、成果をあげていないTWI学校の諸アクターとの関係構築や運用の特質や課題を明らかにする。その際、特に、英語以外のマイノリティ言語の違いによって、諸アクターとの関係構築等にどのような違いや課題があるのかに着目する。
ストップフロー電気二色性装置による高分子金属錯体反応の動的解析

本研究は、電気二色性を検出方法としたストップフロー測定装置を用いて光学活性金属錯体の粘土鉱物への吸着機構を明らかにしようとしたものである。そのため、現有の設備のうち、検出の波長領域を紫外部にまでのばすこと、ケイ光の測定も同時に行えるようにすることの2点を改定した。まず、金属錯体の吸着機構を本方法によって調べるために光学活性なルテニウムトリスフェナントロリン(II)錯体(以下Ru錯体)のコロイド状に分散したモンモリロナイト(以下単に粘土)への吸着反応をとりあげた。その結果、吸着に際してのRu錯体の吸収スペクトルの変化と、電気二色性の強度および緩和時間の変化を、吸着石後101000ミリ秒の間で追跡することができた。この2つの変化を解析することにより、この錯体の吸着は以下の2つの段階を経て起ることがわかった。(1)Ru錯体が粘土粒子にイオン交換によって吸着する(050ミリ秒)。(2)このような粘土と錯体のついた付加物が、会合して大きな層構造を持つ会合体を形成する(501000ミリ秒)。このような2段階反応が進行することは、本方法により、吸着量の時間経過とその他の変化とが明確に区別されることから結論された。次にRu錯体として、光学活性体とラセミ混合物とを用いた場合の違いについて調べた。その結果。上と同様な検出方法を用いることにより、ラセミ混合物の吸着について特に以下のことが明らかにされた。先に述べた2段階の内で最初の段階について、光学活性体では迅速なイオン交換による吸着が起こるのに対して、ラセミ混合物では迅速なイオン交換による吸着ののちに、さらに、分子間力によるゆっくりした吸着が50-200ミリ秒位の間に起こり、そののち、会合過程が起こる。このようなラセミ混合物に特有の吸着は、粘土の表面において、立体選択的な相互作用がRu錯体分子の間で働いていることを意味しており、今後はケイ光の測定等を組み合わせてさらに調べていきたい。その結果。
高齢者の水のホメオスターシス（恒常性維持）と高齢者骨格筋のニュー・コンセプト

近年、猛暑続きのなか、高齢者の熱中症は社会問題となっている。高齢者をとりまく様々な因子(高齢者の独居、老老介護、地球温暖化、都市化によるヒートアイランド、高齢者のやせ、サルコペニアなど)が高齢者の熱中症発生に関与していると考えられる。高齢者の熱中症のなり易さや高齢者の生理機能と身体組成を再考すると、高齢者骨格筋の働きは『運動器』や『熱産生器官(熱源)』(旧来のコンセプト)だけではなく、水を貯蔵して緊急時にはそこから水を血液(血漿)へ供給するという今まで見落としていた働き(ニュー・コンセプト)が存在することに気付く。本研究の目的は、高齢者骨格筋のニュー・コンセプトの証明と“筋の水代謝の解明"から「高齢者が脱水にならないための“からだづくり"」の情報・提言(指導・支援・刺激の“3S運動")を発信することである。平成30年度(4年目)の取り組みと行ったことは、以下である。(1)高齢者では体水分量は少ないが、その少ない水分を有効に活用することで熱中症の予防が可能かもしれない。その仮説のもと、高齢者を対象として姿勢と体水分分布との関係を検討した。その結果、いくつかのパターンを認めたが、その理由や機序を明らかにするにはさらなる検討が必要であると思われた。(2)約23月齢の高齢マウスと若いマウスの骨格筋に発現する水チャネルを観察した。高齢マウスではアクアポリン4の低下を認めた。(3)高齢者では呼吸器や循環器の機能低下から、特に末梢組織では低酸素、高二酸化炭素となりやすい。骨格筋培養細胞において高二酸化炭素環境での水チャネルについて観察した。平成27年度(初年度)の取り組みと明らかになったことは、以下である。(1)研究打合せを2回(うち1回は高齢者関連研究会と合同)開催し、研究分担者間の相互理解と“3S運動"の促進へ向けた取り組みについて調整した。また、(本特設研究の推進には関与していない)研究会参加メンバーに対し、本研究の意義など広く啓蒙した。(2)筋肉分布と体内の水がどこに分布しているのか、インピーダンス法にて測定した。本測定では数名の被験者を対象としたが、年齢、性別、臥位や立位などの体位変化時など、さまざまな条件下で体内の水分布について測定が可能であった。(3)培養細胞では熱刺激により水輸送体である水チャネルが発現亢進することを見出した。ヒトでの検討、細胞での検討、そして啓蒙など概ね順調に進展していると思われる。本年度の結果は、次年度での研究推進に極めて有用であると思われる。平成28年度(2年目)の取り組みと明らかになったことは、以下である。(1)高齢者関連研究会と合同で本研究成果の発表を行った。聴衆者に「高齢者が脱水にならないための“からだづくり"」の大切さを訴え、本研究の意義など広く啓蒙した。また、研究分担者間の相互理解と“3S運動"の促進へ向けた取り組みについて再確認した。(2)熱中症予防の啓蒙を、小冊子、ガイドライン、学術雑誌、学会発表などで実施した。(3)運動能力は筋肉量に相関する。本年度、ヒトボランティア研究において、体水分量と運動能力に相関が確認された。(4)水輸送体である水チャネルが発現は、炎症により亢進することを見出した。運動は局所での炎症を惹起することから、運動と水チャネルの発現の関連性が示唆された。

本年度の結果は、次年度での研究推進に極めて有用であると思われる。近年、猛暑続きのなか、高齢者の熱中症は社会問題となっている。高齢者をとりまく様々な因子(高齢者の独居、老老介護、地球温暖化、都市化によるヒートアイランド、高齢者のやせ、サルコペニアなど)が高齢者の熱中症発生に関与していると考えられる。高齢者の熱中症のなり易さや高齢者の生理機能と身体組成を再考すると、高齢者骨格筋の働きは『運動器』や『熱産生器官(熱源)』(旧来のコンセプト)だけではなく、水を貯蔵して緊急時にはそこから水を血液(血漿)へ供給するという今まで見落としていた働き(ニュー・コンセプト)が存在することに気付く。本研究の目的は、高齢者骨格筋のニュー・コンセプトの証明と“筋の水代謝の解明"から「高齢者が脱水にならないための“からだづくり"」の情報・提言(指導・支援・刺激の“3S運動")を発信することである。平成29年度(3年目)の取り組みと行ったことは、以下である。(1)高齢者、若年者を対象として体水分量と発汗量の関係の解析を開始した。高齢者や若年者の生活習慣等にばらつきが多く、その点も考慮した比較検討が今後の課題と考えられた。(2)約23月齢の高齢マウスを用いた解析を開始した。(3)生体内での水の移動は、水輸送体である水チャネルの役割は大きい。炎症の模倣により水チャネルの発現が亢進することを見出すとともに、炎症シグナルをブロックするとその亢進が抑制されることを見出した。(4)熱中症予防の啓蒙を、学会発表などで実施した。ヒトでの検討、動物での検討、そして啓蒙など概ね順調に進展していると思われる。平成30年度(4年目)の取り組みと行ったことは、以下である。(1)高齢者では体水分量は少ないが、その少ない水分を有効に活用することで熱中症の予防が可能かもしれない。その仮説のもと、高齢者を対象として姿勢と体水分分布との関係を検討した。その結果、いくつかのパターンを認めたが、その理由や機序を明らかにするにはさらなる検討が必要であると思われた。(2)約23月齢の高齢マウスと若いマウスの骨格筋に発現する水チャネルを観察した。高齢マウスではアクアポリン4の低下を認めた。(3)高齢者では呼吸器や循環器の機能低下から、特に末梢組織では低酸素、高二酸化炭素となりやすい。骨格筋培養細胞において高二酸化炭素環境での水チャネルについて観察した。今後も継続して、ヒトでの検討、細胞で検討するとともに、動物での検討を加えていく。また、高齢者にとっての筋肉の重要性を水代謝の観点からの啓蒙などを進めていく。
日米エレクトロニクス産業の流通システム比較

この研究はアメリカ市場における日本の民政用電子企業のグローバル・マーケティング戦略に関する歴史的研究である。日本の民政用電子産業は自動車産業と並んで早くから世界市場を対象に国際マーケティングを積極的に展開してきた産業である。日本の民政用電子企業がいかにアメリカ市場に参入し、アメリカ市場を開拓し、そこで競争優位を実現したか、マーケティング戦略、とりわけ製品戦略と流通チャネル戦略の観点からの4つの段階に分けて歴史的に研究した。第1段階単なる輸出の段階(1950年代末から1960年まで)第2段階輸出マーケティングの段階(1960年から1975年)第3段階現地生産によるマーケティングの段階(1976年から1990年まで)第4段階グローバル・マーケティングの段階(1991年から現在まで)それぞれの段階において日本企業が重視した戦略は、絶え間ない技術革新によって製品とコスト優位のみならず、これらと結合して優れた流通チャネルの形成であった。アメリカ市場は日本市場に比較し流通チャネルの多様性と変化の激しいため、流通チャネルの構築と管理、統制が競争優位の決定的に重要な条件となる。第1段階は国内向け製品の余剰を輸出する段階で、そのときのチャネルはアメリカの輸入業者を活用し、販売はまったく現地の流通業者任せであった。第2段階ではいかに日本の製品を安いコストで大量に販売するかが大きな課題であった。ここではアメリカの全国量販店とPB契約またはアメリカメーカーとOEM契約によって参入し、全国市場での販売を可能にした。第3段階では現地に工場を移し、PB契約とOEM契約と平行して独自ブランドの戦略を重視した。ここでのチャネル戦略はGMSやカタログショールーム、ウェアハウスクラブなど量販店向けのチャネルと専門店向けの選択的チャンネル、いわゆるdual channel戦略を展開し、どちらかといえば専門店重視のチャネル戦略に重点を移行し、自のブランドロイヤリティを高める戦略を採用した。第4段階では競争がアメリカ市場だけでなく地球規模で展開され、アメリカ市場に進出した日本企業は日本の親会社、さらにはアジアに進出している日本企業と密接な連携のもとで製品を開発し、全世界から部品を調達しアメリカで組み立てた製品はアメリカ市場のみならず、日本やアジア、ヨーロッパに供給するようになった。グローバル競争のなかで、とりわけアメリカの国内市場での競争は喉笛を切るような激しい競争が展開され、それに対応するため、有力小売業は情報技術をてこに取引革命をすすめ、メーカーも情報技術の変革と製品の絞り込みによって、収益重視の戦略を追求を始めている。本研究は日米民生用エレクトロニクス産業の流通システム比較を歴史的視点から研究したものである。日本の民生用エレクトロニクス産業は現在アメリカ市場において圧倒的優位性を実現している。その優位性を実現した最大の要因は製品の優位性にあった。同時に製品の優位性とそれと密接に結合したチャネル戦略の優位性にあった。日本企業がアメリカに参入に際してアメリカのビッグ・ストアーを中心とする流通システムを積極的に活用し、それと製品を巧みに結合したことが明らかにされた。この過程でアメリカのエレクトロニクス産業の流通システムをそれまでの卸売り、小売という伝統的な流通システムからビッグ・ストアーを中心とする流通システムに大きく変えたことを具体的に解明した。

なかでもソニーや三菱電機を典型とする企業は、参入当初から自社ブランドの追求と独自のチャネルの構築を一貫して追求し、三洋電機を中心とする企業は、参入当初はアメリカの大手企業RCAやゼニス、シアーズ・ローバックなどのOEM(相手先ブランドによる製造)によりアメリカ企業の製造や販売ノウハウを学び、その後独自ブランドの採用と独自のチャネルの構築を実現した。製品とチャネルの関係が1950年代から1970年代の半ばにいたる輸出を中心とした段階においては、相対的自立の度合が高いのに対して、1970年代半ばから現代にいたる現地生産の段階においては両者の関係が密接になっていることが解明された。本年度はソニー、三洋、松下、東芝、三菱、日立、シャープを中心とする日本本社を訪問し、そこのトップに会い製品とチャネルの関係について聞き取り調査をした。平成6年度はアメリカの日本企業ならびにアメリカの流通業者を直接訪問し聞き取り調査をし上記の特徴をより一層具体的に分析する予定である。平成5年度は日米の民政用電子企業に関するマクロレベルの資料の収集と日本の本社、日本電子工業会、電波新聞社などを中心に訪問し、聞き取り調査と資料収集を行った。さらに平成6年度は民政用電子産業の製品を扱っているアメリカのサ-キット・シティ、ベストバイ、シア-ズ、ヴィズなど代表的小売業とアメリカにおける日本企業を直接訪問することによって聞き取り調査と資料収集を行い、それを基礎に理論的歴史的な整理行った。戦後のアメリカの民政用電子産業の流通システムは、メーカー主導型の流通システム、言い替えればメーカー...卸売...小売といういわゆる2段階の流通システムが支配的で、日本の家電流通に極めて類似したシステムが構築されていたが、日本企業や欧州企業の参入する中で競争が激しくなり、2段階の流通システムが崩壊し、メーカーと巨大小売業の直接取引が一般化していった。本研究ではこの過程を歴史的に解明した。とりわけその過程を日本企業のマーケティング戦略とのかかわりに焦点をあて次の4段階にわけ歴史的に解明した。第1段階単なる輸出の段階、第2段階輸出マーケティングの段階、第3段階現地生産によるマーケティングの段階、第4段階グローバル・マーケティングの段階
量子コンタクト

本研究は「ナノ接点に形成される量子ナノワイヤの電気伝導と力学現象」について研究を推進させた。本研究では、ナノスケール現象を研究するための新手法の開発にも努め、プローブ顕微鏡を組込んだ超高真空電子顕微鏡を製作して、ナノ接点の構造と電気伝導や張力を同時観測する手法の開発を推進させた。研究成果の中で特筆すべきものは、(1)魔法数7のヘリカル多層構造(HMS)をもつ金ナノワイヤーについて構造とコンダクタンスの同時計測し、接触点で対称性不整合があるため整数コンダクタンス量子条件が破綻することを明かとした。(2)金や白金の単層ナノチューブを始めて発見した。(3)スピンによる半整数コンダクタンス量子の可能性、非線形コンダクタンス、バリスティク伝導破綻を研究した。(4)原子鎖の金属・絶縁体転移について「金の原子鎖がダイマー対構造の絶縁体となると、0.360.4nm程の原子間隔をもちうる」可能性を示した。(5)小型AFMを組込んだ超高真空電子顕微鏡を開発し、ナノ接点に張られたナノワイヤの張力を得た。さらに、(6)新デザインの収差補正レンズを開発し、直径0.1nm以下のスーパーナノプローブで個々原子の同定を行なう顕微鏡法を導入した。以上を纏めると、本研究では、「量子コンタクト」に形成される金属ナノワイヤやナノチューブ、あるいは原子鎖などの予想を越えた具体的姿や性質をSPMを組込んだ超高真空電子顕微鏡法で具体的に明かとした。金ナノワイヤを超高真空電子顕微鏡内で作製し,高分解能顕微鏡像から構造を解析した.その結果,金結晶の面心立方構造とも異なる構造を持つことが分かった.さらに,ナノワイヤの太さが特定の離散的値をとることが分かった.最も細いナノワイヤの構造が7本の金原子列がラセン状に巻いたチューブ構造を持つことが分かった.離散的な直径は,チューブが同心円状に多層積み重なった多重殻構造で説明できた.多層殻構造を各チューブを構成する原子列数で呼ぶと,7-1,11-4,12-5,13-6,14-7-1構造が生成されていることが分かった(論文1).量子接点を作製して,ナノワイヤの電気伝導を構造と共に計測するため,既往の超高真空電子顕微鏡に走査型トンネル顕微鏡を製作して組み込んだ.また,走査型プローブ顕微鏡を購入し,次年度に予定する電子顕微鏡に組み込める.AFM装置の製作の準備(基礎データの取得)にとりかかった.超高真空装置に量子コンタクトを作製する機構をつくり,ナノワイヤの量子伝導を計測した.金属だけでなく半導体の量子コンタクトについて行った.結果は論文に纏めて,発表予定である.本年度は、ナノプローブ超高真空電子顕微鏡(平成14年度に完成)の基盤装置となる超高真空電子顕微鏡の納入を完了し、この装置に組み込む予定のナノプローブ機能支援型ゴニオステージの設計、試作機の製作を終了した。半導体量子コンタクトの物性探索のためにナノプローブ超高真空電子顕微鏡に組み込める超小型AFMホルダーの開発を進めた。ホルダーはLEDレーザー、ミラー、カンチレバー、試料、ミラー、PSDディテクターから構成される。特に、0.1°以内の角度精度で遠隔操作可能な超小型慣性駆動ミラーの開発に成功した(平山)。既存の超高真空電子顕微鏡によっても、金属ナノワイヤの構造と電気的性質について研究成果を得た。小型の走査型トンネル顕微鏡を新たに開発し、金電極の量子化コンダクタンス(電気伝導度が2e^2/hの整数倍に量子化される)を計測した。特に、太さが1nm以下で長さが10nm以上の金ナノワイヤを室温で作製して、ヘリカル多層シェル構造(HMS)とコンダクタンスの同時計測に世界で始めて成功した。また、高温(300°C以上)と低温(-120°C)で白金、金ナノワイヤの作製を行い、それらがHMS構造を持つことを明らかとした。

さらに、低温での金ナノワイヤの観測から、従来室温観測では見られなかった、最細(直径0.4nm)の金ナノチューブや最長の原子鎖を合成できることを示した(大島)。金属ナノワイヤのバリスティック電子輸送と電子相関に関して、電子の平均自由行程よりも長いナノワイヤで"量子化コンダクタンスの破れ"を探索した。研究は完遂していないが、超イオン伝導体である沃化銀(AgI)の両端に電極を付け、プラス側の電極を引き離すとAgI表面から銀ワイヤが成長してくることを光学顕微鏡と走査型顕微鏡とで"その場"観測し、同時に銀ワイヤの形状変化とコンダクタンス変化の同時観測を成功させた。(谷城)。融体物質構造を電気伝導度から探るため、AFM探針と融体表面の間にナノメートル太さの液柱を作製してコンダクタンスを計測することを試みた(箕田)。本年度の研究目標としてあげた項目の中から下記の優先研究課題について推進させた.(1)平成13年度に納入された高分解能電子顕微鏡(超高真空付き)に高輝度電子銃と収差補正レンズを取り付けて,接点の構造をより高い分解能で観察する課題については、非点補正装置のハード部の完成にいたったが、物理実験を開始する段階には至らなかった.(全体課題)(2)量子コンタクトに形成されたナノワイヤについて,AFMを用いて接点圧力とコンダクタンスの関係を検討する課題では、全年度までの光テコ式で無く,歪みゲージ型のカンチレバーを採用した新AFMを開発した.この新装置では,カンチレバーと試料との位置合わせの自由度を加えて,光テコ式では出来なかった装置上の問題点を解決できた.(箕田)(3)STMを組込んだ超高真空電子顕微鏡によって、金の多重殻構造を構成する原子列の数とコンダクタンスの関係を明かにする課題では,コンダクタンスと構造の関係が従来のメソスコピック理論では説明出来ないこと,新たな理論提案が必要なことが分かった.(大島)(4)STMを組込んだ超高真空電子顕微鏡によってバリスティック伝導の基本を検討する課題では,ナノモータを利用した超小型軽量のSTMを新たに開発し,超イオン伝導体のAgIに電界を印加して長い銀ナノワイヤを成長させることにほぼ成功した.その結果,AgIから成長した銀ワイヤの電気伝導が量子化されることを確認した.今後,弾道的な伝導から拡散的伝導への移行過程を明かにしていく課題の基礎が終了した(谷城)(5)磁性ナノワイヤの構造とコンダクタンスに関して,スピンが関与したコンダクタンスを検討する課題では,機械制御式接点破断法(MCBJ)を採用した接点の精密制御を開発し,この方法が従来のSTM法より数倍安定にナノワイヤを形成・保持できることを確認し,金以外の金属ナノワイヤの接点についての研究を開始した.(高柳)(6)表面に自己組織的に形成されたナノワイヤのコンダクタンスに関する研究では,シリコン表面ならびにその上に成長したBi膜の電気伝導率の計測を行い,Bi膜形成に伴う表面抵抗値の変化を計測することにより,表面抵抗値の変化を明かとした.(箕田)超高真空電子顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡による量子コンタクトの量子化電気伝導の研究で以下の成果を得た。1)金電極を接合した量子ナノコンタクトでは、コンタグトの構造が電極の結晶学的方位に依存して変わること、〔110〕方位のときに整数値の量子化コンダクタンスが現れることを明らかとした。2)電極とは構造の異なる"魔法数7の多層シェル構造をもつ金ナノワイヤ"の電気伝導について、STM組込みの超高真空電子顕微鏡で研究した。
3世代にわたる悉皆調査で明らかにする絶滅危惧種ヒョウモンモドキの繁殖生態

絶滅危惧種ヒョウモンモドキの遺伝的多様性や分集団間のgene flowを把握することを研究目的として、部分ゲノム解析を行なった。日本チョウ類保全協会が保存している野生集団及び飼育集団(ハウスサンプル)のサンプルを材料として、近縁種のショットガン配列との相同性が高い領域の一塩基多型が1388座位、得られた。この遺伝マーカーを用いて集団構造解析を行ったところ、ハウスサンプル毎に遺伝的分化が進んでいることが示された。飼育繁殖個体の野外放蝶では、特定のハウスから大量の個体を導入するよりも、各ハウスから一定数の個体を導入するほうが、野外集団の遺伝的多様性を維持するうえで望ましいと結論づけられた。これまで、ヒョウモンモドキは分子生態学的解析にもちいる遺伝子マーカーが数種類のマイクロサテライトに限られているという問題があったが、27年度の本研究で次世代シーケンサーによって大量の一塩基多型(SNP)が得られたことにより、メタ個体群の動態に関する新たな研究展開が可能となった。本研究では、2003年広島県野生集団及び2013年広島県飼育繁殖集団(ハウスサンプル)から採取された幼虫96個体をサンプルとして、ゲノムDNAを抽出しRADseq法で一塩基多型を検出した。その結果、データが得られたのは、96個体中ハウスサンプルが45個体、野外個体が2個体の合計47個体だった。record総数は42940個であり、その中で47個体全てにおいてSNPが得られたrecordは3188個だった。また、そのrecordの塩基長の長さの平均は82bp(塩基対)だった。その中でMelitaea cinxiaとの相同性が80%以上であり、塩基長が80bp以上のrecordは1388個あった。得られたマーカーを用いて、5カ所に設置されたハウスで飼育されている集団間の遺伝的分化を調べるためにベイズ法にもとづくアサインメントテストを行った。その結果、ハウス間の遺伝的分化が進んでいることが明らかになった。ハウスごとの比較では、ハウスK、M、Sで遺伝的多様性が比較的に高く、ハウスC、Tでは遺伝的多様性が低下していた。この結果から、飼育個体の野外放蝶の計画策定に際しては、各ハウスの遺伝的分化の程度を考慮する必要があることが示された。計画どおりにヒョウモンモドキの次世代シーケンサーによるゲノム解析(NGS)が行われ、目的としたSNPマーカーを大量に取得することができた。取得したSNPマーカーはヒョウモンモドキのものであることが相同性解析で確認され、予定している集団遺伝解析で用いる十分な量のマーカーが得られた。ただし、野外サンプルについてはDNAの劣化が進んでいるため、RADseqを行う過程で十分なライブラリーが得られなかった。そのため、これらのサンプルについてはNGSを用いない別法での解析を行うことにした。広島県で飼育繁殖されている集団から採取された幼虫96個体をサンプルとしてRADseq法により検出した一塩基多型(SNP)のうち、特に多型性が高く正の自然選択がかかっていると予想されるSNP領域10カ所と、多型性が低く負の選択(機能的制約)があると思われるSNP領域10カ所を選んで、新たなプライマーを作製した。次に、2003年に野外で採取され、アルコール保存された幼虫サンプルを対象として、新プライマーを用いて遺伝的変異の検出を行った。その結果、一部のSNPについては遺伝子型を判定できたが、ゲノムDNAが劣化しているために成功率が低く、悉皆調査の手段としては効率上で問題があることが明らかになった。そのため、SNPを検出する別な方法として、ヒョウモンモドキの近縁種3種の全ゲノムデータから相同性が高く繰り返しがある配列を探索し、プライマーを作製して多型性を調べた。その結果、変異性が高いマイクロサテライトとSNPを19座位、ミトコンドリアDNAのSNPを2座位、得ることができた。これらの遺伝マーカーと昨年度のSNPマーカーを用いて、野外個体の一部及び飼育個体を対象とした集団構造解析を複数の方法によって行った。野外個体では、生息パッチ内の個体間血縁度は、異なる生息パッチ間の個体間血縁度よりも有意に高かった。生息パッチ間の地理的距離と遺伝的距離には弱い相関がみられ、距離による隔離が生じていることが示された。飼育個体では、飼育ハウス間で中程度の遺伝的分化が見られた。以上から、野外個体群では生息パッチ間でのgene flowが地理的条件によって制限されていること、飼育個体ではハウス間での交配を行うことが遺伝的多様性を維持するうえで適切と考えられること、が明らかになった。本研究で実験材料としたヒョウモンモドキ幼虫サンプルのうち、16年前に野外で採取され保存されてきたサンプル(野外個体サンプル)はゲノムDNAの劣化が進んでいるため、今年度に試みた特異的プライマーによるSNP領域の増幅が予定どおりに進まなかった。前年度までに取得した1388recordのSNPのうちヘテロ接合度が特に高く正の選択が生じている可能性のある座位について、近縁種であるMelitaea cinxiaのドラフトゲノムと比較して、機能的遺伝子の有無を調査した。その結果、変異性の高い座位が存在するタンパク質のコード領域が数か所、確認された。これらのタンパク質はヒョウモンモドキ個体群で生じたボトルネックにおいて変異性が維持される選択が生じた可能性が考えられる。属内で保存的な遺伝マーカーをSNPを検出する別な方法として、鱗翅目3科5種のゲノムデータから保存性が高い繰り返し配列を探索し、プライマーを作成して多型性を調べた。