hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ポリマーを用いた環境調和型プリンテッドエレクトロニクスの構築

本研究は、環境にやさしいグリーンプリンテッドエレクトロニクスの構築を目的とする。具体的には、低環境負荷なグリーン溶媒を用いて作製した低分子/ポリマーブレンド溶液を印刷技術の一つである静電スプレー堆積法により堆積し、さらに、親撥処理により低分子半導体結晶のπスタック方向を制御して高性能トランジスタの作製を行う。さらに本課題では、特性評価を行うための研究室レベルの素子作製ではなく、グリーンプリンテッドエレクトロニクスの実用化を見据えた素子作製プロセスを開発する。そのために、ポリマーの化学的性質を利用して革新的な有機半導体技術を開拓する。
癌抑制遺伝子p53 によるETS 転写因子MEF の発現制御の分子基盤

ETS転写因子MEFは,病原微生物を分解する抗菌ペプチドや免疫系の活性化を制御するサイトカインの発現調節を担う一方,造血幹細胞の自己増殖やNK細胞などの自然免疫担当細胞の分化を担う,極めて広範囲に自然免疫系を制御する転写因子である.本研究では,MEFの発現に対する癌抑制遺伝子p53の影響を検討した.その結果,p53は,MEFの転写活性化因子として新たに同定した転写因子E2F1を抑制することにより,MEFの発現を間接的に抑制することを明らかにした.ETS転写因子MEFは,病原微生物を分解する抗菌ペプチドや免疫系の活性化を制御するサイトカインの発現調節を担う一方,造血幹細胞の自己増殖やNK細胞などの自然免疫担当細胞の分化を担う,極めて広範囲に自然免疫系を制御する転写因子である.本研究では,MEFの発現に対する癌抑制遺伝子p53の影響を検討した.その結果,p53は,MEFの転写活性化因子として新たに同定した転写因子E2F1を抑制することにより,MEFの発現を間接的に抑制することを明らかにした.Myeloidelf-1 like factor(MEF)は663アミノ酸からなるETS転写因子で,分化・免疫・癌制御の分野において重要な役割を果たしている.そこで,本研究では, MEFそれ自身の遺伝子発現制御機構のさらなる解明を究極の目的とし,近年その多様な標的遺伝子の転写調節により様々な生理機能の制御を行っていることが明らかになってきた転写因子p53によるMEF発現制御機構ならびに自然免疫系の制御機構の解明を種々の方法にて検討した.まず, p53によるMEF転写抑制機構の解明を行った.転写因子Sp1およびE2F1に着目し,種々の検討を実施したところ, Sp1結合サイトを含むプロモーター領域ではp53による活性抑制が見られなかったことから, Sp1の関与は極めて低いことが示された.一方, p53によるMEFプロモーター活性抑制が見られた領域には2つのE2F1結合サイトが存在したことから,これら2つのサイトに変異を導入したプロモーターコンストラクトを作製し, Luciferase assayによるプロモーター活性測定を行った.その結果,転写開始点から-344bpのE2F1結合領域がp53によるMEF転写抑制に重要であることが明らかになった.最後に,内因性MEFタンパク質安定性へのp53の寄与を検討した.その結果, p53は, MEFタンパク質安定性に対して影響を与えなかったことから, p53によるMEF発現抑制は, mRNAレベルの転写抑制であることが示唆された.Myeloid elf-1 like factor(MEF)は663アミノ酸からなるETS転写因子で,分化・免疫・癌制御の分野において重要な役割を果たしている.そこで,本研究では,MEFそれ自身の遺伝子発現制御機構のさらなる解明を究極の目的とし,近年その多様な標的遺伝子の転写調節により様々な生理機能の制御を行っていることが明らかになってきた転写因子p53によるMEF発現制御機構ならびに自然免疫系の制御機構の解明を種々の方法にて検討した.その結果,p53欠損ヒト細胞において,MEFの発現が有意に増加することが示された.一方,p53過剰発現と内因性p53活性化により低下していた.そこで,p53によるMEF遺伝子発現制御への影響をMEFプロモーター解析およびChIP assayを用いて詳細に検討した.その結果,MEFの新規転写因子としてE2F1を同定した.また,この時,癌抑制遺伝子p53はE2F1のMEFプロモーターへの結合を抑制することで,MEFの転写を負に制御することが明らかになった.以上,本研究は,p53とMEFの分子間には互いに抑制的に制御するフィードバック機構が存在することを初めて明らかにし,MEFが制御する種々の自然免疫応答反応においてp53が重要な役割を担う可能性を提唱している.
時空間データの知的検索のためのデータ構造の研究

近年,CG(Computer Graphics)技術やVR(Virtual Reality)技術は著しく進歩しており,コンピュータ内に3次元仮想世界を構築して,自由にウオ-クスルーを行ったり,仮想世界をリアルタイムで変化させてアニメーションを作成したりすることが可能となってきている.本研究では,このような大規模な時空間データを対象にその高速検索のためのデータ構造について検討を行った.具体的には,「ある時空間範囲に含まれるものを探す」「ある点に最も近いものを探す」などの時空間座標に関連した検索を高速に行うことを研究の目的としており,このような機能を実現することにより,3次元仮想世界やアニメーションでの直接的な検索条件の指示およびリアルタイムのレスポンスを実現することを目指した.3次元空間データや時空間データに関しては,多くの研究が行われており,特に最近「時間」の重要性が認識されてきている.空間データに対しては,空間を再帰的に分割して階層的に管理することによって,データの位置情報に基づいた検索を効率化している一方,医療データ管理システム等に代表される時間情報の管理で扱っているデータは主として文字・数値属性情報であり,図形等のデータに対する空間検索の効率化はあまり考慮されていない.我々は,従来より木構造に基づいた高速検索のためのデータ構造の研究を進めてきており,地下配管の設備管理への適用検討等も行ってきた.筆者らが提案しているデータ構造(以下,AT構造と呼ぶ)は,時空間データに対して,時間木と空間木を用意しておき,検索範囲に応じて適応的に切り替えることにより,高速な検索を実現しようという方式であり,シミュレーションによりその有効性が確認された.また,複数の状態に対応するAT構造を具体的に検討すると共にシミュレーション実験により性能評価を行った.さらに時間に対して動的に内容が変化するデータに対応するための手法を検討し拡張を試みた.近年,CG(Computer Graphics)技術やVR(Virtual Reality)技術は著しく進歩しており,コンピュータ内に3次元仮想世界を構築して,自由にウオ-クスルーを行ったり,仮想世界をリアルタイムで変化させてアニメーションを作成したりすることが可能となってきている.本研究では,このような大規模な時空間データを対象にその高速検索のためのデータ構造について検討を行った.具体的には,「ある時空間範囲に含まれるものを探す」「ある点に最も近いものを探す」などの時空間座標に関連した検索を高速に行うことを研究の目的としており,このような機能を実現することにより,3次元仮想世界やアニメーションでの直接的な検索条件の指示およびリアルタイムのレスポンスを実現することを目指した.3次元空間データや時空間データに関しては,多くの研究が行われており,特に最近「時間」の重要性が認識されてきている.空間データに対しては,空間を再帰的に分割して階層的に管理することによって,データの位置情報に基づいた検索を効率化している一方,医療データ管理システム等に代表される時間情報の管理で扱っているデータは主として文字・数値属性情報であり,図形等のデータに対する空間検索の効率化はあまり考慮されていない.我々は,従来より木構造に基づいた高速検索のためのデータ構造の研究を進めてきており,地下配管の設備管理への適用検討等も行ってきた.筆者らが提案しているデータ構造(以下,AT構造と呼ぶ)は,時空間データに対して,時間木と空間木を用意しておき,検索範囲に応じて適応的に切り替えることにより,高速な検索を実現しようという方式であり,シミュレーションによりその有効性が確認された.また,複数の状態に対応するAT構造を具体的に検討すると共にシミュレーション実験により性能評価を行った.さらに時間に対して動的に内容が変化するデータに対応するための手法を検討し拡張を試みた.
肝細胞増殖過程における癌化と細胞内シグナルトランスダクション

本研究の目的は、細胞内シグナルトランスダクションとしての細胞内カルシウムイオン([Ca^<2+>]_i)動態が肝細胞の増殖・分化にどのように関わっているかを生理的肝細胞増殖とがん細胞増殖との関連において明らかにすることにある。成長過程における生理的肝細胞増殖能はラットの成長にともない減少し、それにともないphenylephrine刺激による[Ca^<2+>]_i oscillationsの出現率も低下し、8週齢ラット肝細胞では一峰性の[Ca^<2+>]_iの上昇が認められた。1週齢ラット肝細胞でみられた[Ca^<2+>]_i oscillationsはphenylephrine濃度依存性の周波数増加がみられることより細胞内シグナル伝達への寄与が示唆された。また[Ca^<2+>]_i oscillationsの位相は隣接細胞間で一致していなかったのに対し、8週齢ラット肝細胞でみられた一峰性の[Ca^<2+>]_i上昇では一致していた。一方、温度依存性に増殖・分化が誘導される肝がん由来のHepG2 SV40^<ts> Thepatocyteをphenylephrineで刺激した後に[Ca^<2+>]_iを観察したところ、39°Cで培養した非増殖肝細胞では[Ca^<2+>]_iの持続的な上昇を認めたが、33°Cで培養した増殖肝細胞においては[Ca^<2+>]_iの一過性の上昇を認めるのみであった。また隣接肝細胞間での[Ca^<2+>]_i反応の位相は、39°Cでは同期していたのに対し33°Cでは一致しておらず、phenylephrine濃度にかかわらず[Ca^<2+>]_i oscillationsは認められなかった。以上の結果より、生理的肝細胞増殖とがん細胞増殖では[Ca^<2+>]_i動態が異なっていることが明らかとなり、増殖機構の違いによる細胞内シグナルトランスダクションの多様性が示唆された。従来、肝細胞を用いた実験の多くは初代長期単層培養肝細胞もしくは肝癌由来の継代細胞株を用いて行っていたが、一般に分化した細胞と考えられている前者においても、肝細胞間に再生してくる毛細胆管の発現は必ずしも十分でなく、有機陰イオンである蛍光色素の排泄は生体における場合と比較してかなり遅延している。このことは、肝細胞の分化・増殖を培養系で観察する上で従来の初代長期単層培養肝細胞が必ずしも最善の系ではないことを示唆しており、新しい実験系が望まれていた。今回我々は、2個の細胞間に毛細胆管を有し、生体と同様に良好な胆汁酸排泄能を有する初代短期培養hepatocyte doubletsを用い、肝細胞増殖・分化における細胞カルシウムイオン動態を細胞増殖因子の一つであるphenylephrineで細胞を刺激後に画像解析装置により単一細胞レベルで観察した。その結果、70%部分肝切除後の増殖状態にある肝細胞においては、正常成熟ラットより作成した分化した肝細胞に比べ高率に細胞内カルシウムオシレーション(細胞内カルシウムイオン濃度の周期的変動)が観察され、またこの現象はphenylephrineの濃度依存性に周波数の増加をともなうという所謂FM変調(frequency modulation)によって制御されていることが判明した。細胞が増殖するときには分化した状態に比べより複雑な細胞内シグナル伝達が必要であることが予想されるが、我々のデータは細胞増殖時における細胞内カルシウムイオンの周期的な変動が、細胞増殖に必要なカルシウム依存性蛋白の活性化をより効率的に制御している可能性を示唆しているものと考えられる。今後、種々の肝細胞増殖状態における細胞内カルシウムイオン動態を分化との対比において検討し、特に癌化の過程における細胞内シグナル伝達の役割を明らかにしてゆく予定である。

温度依存性に増殖・分化が誘導される肝がん由来のHepG2 SV40^<ts>T hepatocyteは33°Cで増殖し39°Cにて増殖を停止するという性質を有している。この細胞を33°Cで72時間39°Cにて24時間培養後BrdU labelingindexを算出した結果、前者は26.7±0.28%、後者は2.6±0.76%と33°Cで有意に増殖することが確認された(p<0.005)。各々の状態にある細胞をcomitogenであるphenylephrineで刺激した後に上述の方法で〔Ca^<2+>〕iを観察したところ、39°Cで培養した非増殖肝細胞では〔Ca^<2+>〕iの持続的な上昇を認め、細胞外Ca^<2+>の除去によりその上昇持続時間は短縮した。一方、33°Cで培養した増殖肝細胞においては細胞外Ca^<2+>の有無にかかわらず〔Ca^<2+>〕iは一過性の上昇を認めるのみで持続的な上昇はみられなかった。また隣接肝細胞間での〔Ca^<2+>〕i反応の位相は、39°Cでは同期していたのに対し33°Cでは一致していなかった。さらにいずれの〔Ca^<2+>〕i反応においてもphenylephrine濃度にかかわらず〔Ca^<2+>〕i oscillationsは認められなかった。以上より、がん細胞増殖の過程におけるphenylephrine刺激後の〔Ca^<2+>〕i動態は、部分肝切除後肝再生過程および生理的肝細胞増殖・分化の過程と異なっていることが明らかとなり、増殖機構の違いによる細胞内シグナルトランスダクションの多様性が示唆された。
開環境での協力ゲームにおける新しい解概念の提案

本研究では,インターネット等め開環境での協力ゲームにおける新しい解概念を提案することを目的とする.具体的には,ネットワークでの匿名性を用いて,参加者が談合を行ったり,架空の名義を用いるといった不正行為を行うことが可能な場合でも,そのような不正行為の影響を受けない利益の配分方法を考案する.また,提案する解概念に関しては,解を求めるための計算のコストを考慮し,動的な変化に対応して迅速に解を求めることを可能とする.本年度は,昨年度に提案した匿名操作不可能シャプレイ値をマルチエージェントシステムのトップレベルの国際会議であるAAMAS2008にて発表した.さらにこの論文は学生優秀論文賞を獲得した.一方で,利己的なエージェント間で協調関係を結ぶことが可能な協力ゲームにおいて,社会的に望ましい協調関係(提携)を形作ること,すなわち提携構造の形成は,重要な研究分野である.提携構造形成問題(CSG, Coalition Structure Generation)では,エージェントの集合を,社会的余剰(効用の総和)が最大化されるように分割する.すなわち,事前に適切な提携の候補を表現した上で,不正行為の影響を受けない利益の配分方法を考える.しかし,協力ゲームでは,エージェントが形成する提携に対して,その効用を与える関数(特性関数)が存在するが,任意の特性関数の表記量は指数的に増加するため,多くのエージェントが存在する協力ゲームでは,現実的な時間で提携構造形成問題の解を発見することは困難である.そこで,特性関数の特徴的な構造を利用した簡略記述法であるMC-nets (Marginal Contribution networks)およびSCG (Synergy Coalition Group)を利用して,提携構造形成問題を従来よりはるかに高速に解くことができることを明らかにした.なお,この研究成果は12月にDuke大学のVincet Conitzer氏を招聘して進めた成果である.本研究では,インターネット等の開環境での協力ゲームにおける新しい解概念を提案することを目的とする.具体的には,ネットワークでの匿名性を用いて,参加者が談合を行ったり,架空の名義を用いるといった不正行為を行うことが可能な場合でも,そのような不正行為の影響を受けない利益の配分方法を考案する.また,提案する解概念に関しては,解を求めるための計算のコストを考慮し,動的な変化に対応して迅速に解を求めることを可能とする.他のエージェントと交渉し提携を組むことは自律的なエージェントの備えるべき重要な性質である.エージェントが安定した提携を組むためには,協力によって得られた利得をエージェント間でいかに分配するかという問題を解決する必要がある.この問題を解決する方法の一つとして,協力ゲーム理論を利用することが考えられる.協力ゲーム理論は,複数のエージェントが協力した際,協力の結果得た利得の分配方法に関する研究分野であり,解概念と呼ばれる利得の分配方法が提案されている.これらの解概念はマルチエージェントシステムの研究において利用されてきている.本年度は横尾を中心に開環境での協力ゲームにおいて,複数の名義を用いて,自分の持っている能力を分割して申告する架空名義操作に関してモデル化を行った.さらに上記のモデルにおいて,各参加者が虚偽の申告をしても,配分される利益が増加しない,正直が最良の策となる新しい解概念である「匿名操作不可能シャプレイ値」を提案した.この解概念は協力ゲームにおいて,最も重要な解概念の一つであるシャプレイ値の公理系を,匿名操作不可能性を満足するために必要最小限に緩和した新しい公理系を満す唯一の解概念であり,計算量/表記量が匿名操作不可能コアに比べ極めて小さい.この研究成果はマルチエージェントシステムのトップレベルの国際会議であるAAMAS2008に採択された.本研究では,インターネット等め開環境での協力ゲームにおける新しい解概念を提案することを目的とする.具体的には,ネットワークでの匿名性を用いて,参加者が談合を行ったり,架空の名義を用いるといった不正行為を行うことが可能な場合でも,そのような不正行為の影響を受けない利益の配分方法を考案する.また,提案する解概念に関しては,解を求めるための計算のコストを考慮し,動的な変化に対応して迅速に解を求めることを可能とする.本年度は,昨年度に提案した匿名操作不可能シャプレイ値をマルチエージェントシステムのトップレベルの国際会議であるAAMAS2008にて発表した.さらにこの論文は学生優秀論文賞を獲得した.一方で,利己的なエージェント間で協調関係を結ぶことが可能な協力ゲームにおいて,社会的に望ましい協調関係(提携)を形作ること,すなわち提携構造の形成は,重要な研究分野である.提携構造形成問題(CSG, Coalition Structure Generation)では,エージェントの集合を,社会的余剰(効用の総和)が最大化されるように分割する.すなわち,事前に適切な提携の候補を表現した上で,不正行為の影響を受けない利益の配分方法を考える.しかし,協力ゲームでは,エージェントが形成する提携に対して,その効用を与える関数(特性関数)が存在するが,任意の特性関数の表記量は指数的に増加するため,多くのエージェントが存在する協力ゲームでは,現実的な時間で提携構造形成問題の解を発見することは困難である.そこで,特性関数の特徴的な構造を利用した簡略記述法であるMC-nets (Marginal Contribution networks)およびSCG (Synergy Coalition Group)を利用して,提携構造形成問題を従来よりはるかに高速に解くことができることを明らかにした.なお,この研究成果は12月にDuke大学のVincet Conitzer氏を招聘して進めた成果である.
糸状菌二次代謝系の誘導因子コンビネーションの解明と誘導予測の研究

EGFPを用いた蛍光による簡便なレポーターの構築を試みたが、レポーター非導入株との判別は可能であるものの、菌体からの自家蛍光が強く、プロモーター強度の違いによる判別は困難であった。核の局在シグナルの付加によって、顕微鏡下での視認性は改善されたが、蛍光強度計による定量測定に十分なS/N比の確保は困難であった。一方、市販されている分泌型ルシフェラーゼは、麹菌では分泌することができなかった。そこで、分泌シグナル部分を人為的に変更することにより、麹菌で分泌可能なコンストラクトを得ることに成功した。amyB遺伝子のプロモーターとGUS遺伝子を用いた比較実験により、amyBのマルトース誘導性に関して、従来のGUS遺伝子によるものと同様の結果が得られ、再現性に関してはGUSよりも優れていることが示された。代表的な二次代謝系遺伝子であるmelB遺伝子のプロモーターを用いた実験により、既知の植物由来の固形物による誘導が確認され、さらに低温での誘導が新たに見いだされた。また、小麦ふすまなどを用いた固体培養においても、水溶液を用いた簡便な抽出操作によって測定できることを確認した。これらの発現解析は、マイクロプレート上で培地上澄に発光試薬を添加してCCDイメージャで測定する極めて簡便な操作で行うことができる。そこで、いくつかの二次代謝系遺伝子およびその制御因子のレポーター株を作製して、高い再現性で測定できることを確認した。ルシフェラーゼの安定性に関して、低いpHでの低下が見られたことから、温度とpHに対する安定性を詳細に検討した。その結果、pHを6程度以上に保つことにより、通常の培養条件で活性が保持されることが確認された。また、培地中にリン酸緩衝液を添加することで、正確な測定が可能であることを確認した。培地のpH依存性の検討で低いpHを使用する場合には、あらかじめ失活速度を測定しておく必要がある。分泌型ルシフェラーゼによるレポーター系の構築に成功し、簡便・迅速な測定が可能になったばかりで無く、結果の再現性も高く、正確な測定ができるようになった。レポーターの構築と検証に予定よりも多くの時間を要したが、既に10種以上の二次代謝系遺伝子のレポーター株の構築を完了しており、培地中の固形物による誘導を初めとして、基本的な制御特性の解析は完了している。また、二次代謝のグローバルな転写制御因子遺伝子であるlaeAでは、培地中固形物と培養時間等による複雑な応答が観察されている。今後に予定している様々な培養条件とその組み合わせによる解析から、二次代謝系へのpositiveとnegativeの制御の両面性を有するlaeAとその制御下にある二次代謝系遺伝子の応答関して、興味深い結果が得られるものと期待される。二次代謝系の制御条件の解析に重要となる基本培地の検討を行った結果、これまであまり意識されてこなかった、ポリペプトンやカザミノ酸による誘導が明らかとなった。また、弱いながらもsucroseによる炭素異化代謝産物抑制が観察された。これらにより、構築したレポーター系の信頼性、効率性などが実証され、得られた結果に基づいて設定した二次代謝系の制御に中立な培地を基本として、多様な培養条件とその組合せによる解析を行う予定である。分泌型ルシフェラーゼを用いたレポーター系のその他の利点として、固体培養での発現解析が非常に簡単に行えることも示された。固体培養での菌体量の測定は容易ではなく、定量的な解析は難しいが、発現誘導が顕著な遺伝子に関する定性的な解析には、現時点でも極めて有効である。また、簡便な菌体量の定量方法についても、従来の細胞壁成分を用いた検討と並行して、本研究課題で構築して恒常的に発現する遺伝子を用いた方法についても検討を行っている。麹菌の簡便・迅速なレポーター系の安定的な利用が可能になったことから、これまでに行った固体培養などによる誘導を踏まえて、二次代謝の転写制御に関して中立な基本培地を用いることにより、多様なストレス条件を含む様々な培養条件とその組合せによる各レポーター株の応答を解析する。また、一般的に二次代謝の発現が麹菌よりも旺盛なA. flavusに関しても準備が完了したことから、麹菌と同様にレポーターを導入し、転写制御に関する麹菌との比較解析を行う。さらに、麹菌のシグナル伝達系破壊株に対してレポーターを導入して解析することにより、麹菌が有する各シグナル伝達系の二次代謝系遺伝子に対する関係を解析する。上記によって、麹菌の二次代謝系遺伝子に関する大量の転写情報が蓄積されることから、この情報を用いた情報解析により、複雑な発現様式を有する二次代謝系遺伝子の転写制御メカニズムの解析を行う。主な解析としては、(1)発現様式のパターン化とクラスタリング、(2)前記(1)で得られた各発現パターンとシグナル伝達などの基本的な細胞制御機構との関係性の解析、(3)前記(2)を用いた二次代謝系遺伝子の効率的な誘導条件の推定である。前記(3)は前記(2)の結果に依存するものであるが、例えば、固体培養条件+αなど、二次代謝系の誘導に基本となる条件と、それに付加的に必要となる条件の組合せが考えられる。二次代謝系遺伝子は、ストレス環境下で誘導されるものが多いことから、レポーターを用いた実験の段階から、ストレス環境+その他の培養条件の組合せを行う予定である。既に、基本的な培養条件での発現に関する情報が得られていることから、試行的な情報解析を行いながら、その結果を踏まえた培養条件の設定により、効果の高い発現情報の獲得を行うとともに、予測された発現条件の検証を行いながら進める。

麹菌やその近縁種のゲノム塩基配列および発現情報を収集して、PKSやNRPSなどのコア遺伝子の遺伝子配列情報に依存しない方法を含む二次代謝系遺伝子クラスタの予測ツール、機能既知の遺伝子に対する相同性、KOGなどの機能分類、モチーフ配列の保存情報などを利用して、機能未知の遺伝子を含む二代謝系と推定される遺伝子の母集合を作製した。これにより、機能・発現に関する確実性の情報が付加された状態の二次代謝系遺伝子が収集された。また、ligD遺伝子を破壊して相同組換え効率を向上させた麹菌を利用して、ストレス応答などに関わる主要な既知のシグナル伝達系の遺伝子の破壊株を作製して、遺伝子発現などの性質の解析を行った。麹菌による二次代謝系遺伝子の発現の効率的なモニタリングを目的として、GFP、ルシフェラーゼなどを用いたレポーター系を作製して、比較的発現強度が高いと考えられる代表的な遺伝子のプロモーターの下流に接続して形質転換し、発現強度のモニタリングの評価を行った。また、モデル解析系として、これらのレポーターを5種類程度の二次代謝系およびその近傍に位置する代謝系遺伝子のプロモーターに接続したDNA断片を設計・作製した。これらのDNA断片を導入した形質転換体を用いて、一般的に二次代謝系を誘導することが知られている植物固形成分入りの培地を含む種々の条件で培養することにより、発現強度のモニタリングの評価を行った。GFPによるモニタリングでは、同遺伝子に核内移行シグナルを付加することにより、核を特異的に染色する色素による観察と合わせて解析することにより、菌糸や油滴と思われる細胞内顆粒などなどからの自家蛍光と区別して、比較的正確な測定が可能であることを確認した。麹菌の形質転換は純化も含めると1ヶ月以上の時間を要すること、DNA断片の接続順序や向きなどによって形質転換体が取得できない可能性が低くないことなどから、多数のレポーター株の効率的な作製は容易ではないと考えられた。そこで、DNA断片の構築は主としてFusion PCRで行うこととし、正確性の高いDNAポリメラーゼを利用することにより、多数のDNA断片を短時間で効率的に作製する方法を確立した。また、このためのプライマーの設計方法についても、柔軟性の高い遺伝子解析ソフトウェアを用い、設定ファイルや配列の管理方法などを工夫することにより、短時間で正確に多数のプライマーを設計する方法、さらに、設計・作製したDNA断片について、塩基配列だけでなくアノテーション情報を付加した状態での情報の保存・整理の方法を確立した。今後は、数十程度の異なる二次代謝系遺伝子を標的としたレポーター株の作製を計画しているが、上記の方法の利用により、今後の研究の進捗を期待している。EGFPを用いた蛍光による簡便なレポーターの構築を試みたが、レポーター非導入株との判別は可能であるものの、菌体からの自家蛍光が強く、プロモーター強度の違いによる判別は困難であった。核の局在シグナルの付加によって、顕微鏡下での視認性は改善されたが、蛍光強度計による定量測定に十分なS/N比の確保は困難であった。一方、市販されている分泌型ルシフェラーゼは、麹菌では分泌することができなかった。そこで、分泌シグナル部分を人為的に変更することにより、麹菌で分泌可能なコンストラクトを得ることに成功した。
扇状地の発達に関する熱帯湿潤地域と温帯湿潤地域の比較研究

熱帯湿潤地域と温帯湿潤地域の扇状地の分布と規模に対する気候条件の関与の度合を求めることを目的とした。対象地域は,熱帯湿潤地域のフィリピン諸島,温帯湿潤地域の台湾島・日本列島である。比較のため亜寒帯の南千島とポーランドも取り上げた。面積2km^2以上の扇状地をもつ河川は,フィリピン諸島に129,台湾島に71,日本列島に490,南千島に2,ポーランドに66あった。集水域面積200km^2以上の流域で扇状地をもつ流域の割合は,フィリピン諸島で9.4%,台湾島で70.4%,日本列島で24.5%,ポーランドで20.0%であった。扇状地をもつ割合の高い集水域規模は,フィリピン諸島で268420km^2,台湾島で630km^2前後,日本列島で500km^2前後であった。台湾島・日本列島にくらべ,フィリピン諸島で扇状地にとっての集水域の適性規模が小さいことについて,熱帯湿潤地域では,大集水域では細粒物質の供給量が多く,扇状地ができにくいなどの理由が考えられる。フィリピン・台湾・日本において,集水域面積200km^2以上の470流域を対象に,判別分析法で扇状地の存否に対する5因子の関与の度合を求めた。扇状地の存在に有利な条件は,気候条件が台湾や中央・北日本,起伏比が63.1〓以上,堆積場が平野・盆地域であった。不利な条件は,気候条件がフィリピン東部や西日本,堆積場が外海域,起伏比が25.1〓以下であった。フィリピン・台湾・日本いずれも,山地の発達段階が,中期前半から中期後半へと,さらに後期へと進むにつれ,大きな扇状地が発達する。その中期後半後期の山地の山麓で平野域にできた扇状地を対象に,集水域面積と扇面面積との関係式を求めた。同規模の集水域における扇面面積は,日本にくらべ,フィリピンでは1020%大きく,台湾では2060%も大きい。フィリピンでは,熱帯で粗粒物質の生産が少なく,温帯の台湾より扇状地は小さいが,日本より降水量が多く,大きな扇状地を発達させると考えられる。研究目的は、「熱帯湿潤地域に位置するフィリピン諸島と、温帯湿潤地域に位置する日本列島・台湾島との、扇状地の形成条件および扇状地規模を比較する」ものであった。平成4年度と5年度の研究計画であり、平成4年度は、「フィリピンの扇状地の分布図」と「フィリピンの山地の発達段階」を求める計画であった。フィリピン5万分の1地形図がどれだけ入手できるかに本計画の成否がかかっていたが、全図幅975面中630面程度であった。その後、東京大学資料館・国会図書館所蔵の地形図を複写し、作業を進めている。最終的には、42面の欠落で作業ができそうである。地形図の納入が12月であったために作業が遅れ、現在、扇状地の分布の大部分を把握し、また、山地の発達段階を捉えるための、標高点の読み取り作業中である。このような事情から、当初の研究計画には無かった、ポーランドおよび南千島における扇状地の形成条件と扇状地規模の比較を、研究計画に追加した。

ポーランドの5万分の1地形図を用いて、扇状地の分布を明らかにしたが、面積2km^2以上の扇状地をもつ河川は、66個であった。集水域面積200km^2以上の河川の扇状地をもつ割合は、日本の約25%に対し、ポーランドでは20%であった。その差は、第一に起伏比の大小のよるものであった。また、ポーランド内での扇状地の有無を決定づけているのも、起伏比であった。南千島には、扇状地がわずか2個しか存在しなかったが、それは、山地と平地を区切る断層がほとんど存在しないためと推測された。これらのポーランド・南千島・日本・台湾の扇状地、および河川流域の諸特性に関する、データベースを作成中である。平成5年度は、当初の研究目的のとおり、フィリピン諸島の扇状地の形成条件と扇状地規模について、温帯地域のものと比較・検討するつもりである。熱帯湿潤地域と温帯湿潤地域の扇状地の分布と規模に対する気候条件の関与の度合を求めることを目的とした。対象地域は,熱帯湿潤地域のフィリピン諸島,温帯湿潤地域の台湾島・日本列島である。比較のため亜寒帯の南千島とポーランドも取り上げた。面積2km^2以上の扇状地をもつ河川は,フィリピン諸島に129,台湾島に71,日本列島に490,南千島に2,ポーランドに66あった。集水域面積200km^2以上の流域で扇状地をもつ流域の割合は,フィリピン諸島で9.4%,台湾島で70.4%,日本列島で24.5%,ポーランドで20.0%であった。扇状地をもつ割合の高い集水域規模は,フィリピン諸島で268420km^2,台湾島で630km^2前後,日本列島で500km^2前後であった。台湾島・日本列島にくらべ,フィリピン諸島で扇状地にとっての集水域の適性規模が小さいことについて,熱帯湿潤地域では,大集水域では細粒物質の供給量が多く,扇状地ができにくいなどの理由が考えられる。フィリピン・台湾・日本において,集水域面積200km^2以上の470流域を対象に,判別分析法で扇状地の存否に対する5因子の関与の度合を求めた。扇状地の存在に有利な条件は,気候条件が台湾や中央・北日本,起伏比が63.1〓以上,堆積場が平野・盆地域であった。不利な条件は,気候条件がフィリピン東部や西日本,堆積場が外海域,起伏比が25.1〓以下であった。フィリピン・台湾・日本いずれも,山地の発達段階が,中期前半から中期後半へと,さらに後期へと進むにつれ,大きな扇状地が発達する。その中期後半後期の山地の山麓で平野域にできた扇状地を対象に,集水域面積と扇面面積との関係式を求めた。同規模の集水域における扇面面積は,日本にくらべ,フィリピンでは1020%大きく,台湾では2060%も大きい。フィリピンでは,熱帯の粗粒物質の生産が少なく,温帯の台湾より扇状地は小さいが,日本より降水量が多く,大きな扇状地を発達させると考えられる。
適応的かつ連続的な学習支援のためのユーザコンテキスト認識手法に関する研究

学習システム自身がユーザ自身やユーザ周囲の状況(コンテキスト)を的確に把握し、コンテキストに応じて学習コンテンツの提示内容や提示手法を動的に変更することで移動中の連続した学習を支援する、適応的かつ連続的な学習支援システムを対象とした研究開発を行った。学習システム自身がユーザ自身やユーザ周囲の状況(コンテキスト)を的確に把握し、コンテキストに応じて学習コンテンツの提示内容や提示手法を動的に変更することで移動中の連続した学習を支援する、適応的かつ連続的な学習支援システムを対象とした研究開発を行う。平成19年度は、(1)学習に利用する入出力機器の選定、(2)認識すべきユーザコンテキストの決定、(3)決定したユーザコンテキストの識別器の設計と実装、を行った。(1)学習に利用する入出力機器の選定学習コンテンツとして外国語の聴解力テストを選択し、通勤・通学時に聴解力テストを行うために必要な入出力機器を選定した。(2)認識すべきユーザコンテキストの決定利用可能な入出力機器の違いから認識すべきコンテキストを決定した。通勤・通学の途中のユーザの身体状態として、「座位」「立位」「歩く」「走る」「自転車をこぐ」の5状態を想定し、これを大腿部の加速度で識別することとした。また、立位の場合の場所として、「踏み切りや信号機の手前」、「駅のホーム」、「電車の中」の3状態を想定し、これを肩に搭載した超音波式距離センサにより識別することとした。また、電車の中の混雑度として「空いている」「混んでいる」の2状態を想定し、これを二酸化炭素センサにより識別することとした。(3)決定したユーザコンテキストの識別器の設計と実装ユーザの運動状態を実際に計測して認識対象としたユーザコンテキストの認識手法を検討した。本研究では、ユーザにセンサを装着し計測ノイズの影響は大きくないと考えられるため、短時間フーリエ変換(Short-Term Fourier Transform: STFT)を前処理として用いた。センサから取得したデータをフーリエ変換することによりデータの各周波数における振幅がスペクトルのパワーに変わり、変換する前よりデータの特徴が顕著に現れ、次の段階である識別器での認識率を向上させることができた。パターン認識手法としては、高い認識率と優れた汎化能力を兼ね備えているため、Support Vector Machineを用いた。最終的に、90%程度の高い認識率を持つ識別器を実現した。平成20年度は、運動状態以外のユーザコンテキスト情報の利用を検討する。具体的には、(1)ユーザの位置情報、(2)ユーザの生理状態、(3)ユーザの周囲状況、の利用をそれぞれ検討することにより、高度なコンテキスト認識を実現する。(1)ユーザの位置情報の利用GPS、PHS基地局、携帯電話基地局、無線LANアクセスポイント、歩数計を用いて屋内外で連続的に利用可能な高精度の位置推定手法について検討した。(2)ユーザの生理状態の利用筋電位計、脳波計、呼吸計、皮膚電導計などを組み合わせ、体調の異状や疲労などの生理状態を推定する手法について検討した。(3)ユーザの周囲状況の利用CO2センサ、電波センサから周囲環境の状況を推定する手法について検討した。これらの結果、GPSを用いて位置情報を取得し、移動経路の3次元マップと列車ダイヤの経路情報を組み合わせ、ユーザーのコンテキスト推定精度の向上する手法を開発した。特に,前年度からの課題であった,電車内外の認識において,大幅に認識率が向上した。また,ユーザーの位置情報とコンテキストから、ユーザーのコンテキスト変化を予測する手法を開発した。
人間ドック受診者に対する「リセット禁煙」を用いた禁煙指導

現在、我が国で行われている一般的な禁煙治療の主体は、禁煙補助薬の処方と患者が抱える禁煙困難要因に対する医師や看護師のアドバイスである。しかし医療提供側の問題として、指導内容やそこに費やす時間の差が大きく、限られた時間内で一定の効果を得ることが難しいといった現状がある。リセット禁煙は禁煙を容易にする「気づき」を誘導する質問が埋め込まれた心理教育プログラムであり、自助教材などを用いることで禁煙への導入が容易になるとされている。今回リセット禁煙のシナリオに基づいた自助教材の評価を行った。対象はコントロール群(以下C群)13名、リセット禁煙群(以下R群)13名で、その内6か月以上観察可能であった者はC群4名、R群5名であった。禁煙達成者はC群で2名、R群で3名であった。リセット禁煙に基づいた自助教材による禁煙達成率の向上は、現時点では明らかではなく、今後症例数を増やしての評価が望まれる。しかし医療提供側の問題として、指導内容や費やす時間の差が大きく、限られた時間内で一定の効果を得ることが難しいといった現状がある。一方、「リセット禁煙」は構造化されたシナリオの中に、禁煙を容易にする「気づき」を誘導する質問が埋め込まれた心理教育プログラムであり、自助教材などを用いることで禁煙への導入が容易になるとされている。昭和大学横浜市北部病院人間ドック受診者の喫煙状況は、平成21年調査(年間総受診者数1535名)にて男性24.4%、女性7.1%とJT全国調査平均よりは低値であるが相当数の喫煙者が受診しており、今回当人間ドック受診者のうち同意を得られた喫煙者を対象に、「リセット禁煙」のシナリオに基づいた自助教材の効果を評価することを目的に、無作為対照試験を実施した。平成24年4月から平成25年3月までに本研究へ参加した者の内訳は総数26名、コントロール群13名(男性11名、女性2名、平均年齢53.3歳、平均喫煙指数498)、リセット群13名(男性12名、女性1名、平均年齢49.6歳、平均喫煙指数435)であった。その内6か月以上の経過観察が可能であった者は、コントロール群4名、リセット群5名であり、平成25年3月末時点で禁煙達成者はコントロール群で2名、リセット群で3名であった。また禁煙開始時期は、コントロール群では1名が1か月以内、1名が6か月以内であったが、リセット群では3名とも1か月以内に禁煙を開始していた。リセット禁煙に基づいた自助教材による禁煙達成率の向上は、現時点では明らかではないが、指導直後の禁煙行動に結びつく可能性があり、今後更に症例を重ねて検討していく予定である。
負の実効密度および実効弾性率をもつ音響メタマテリアルの構造探索

音響メタマテリアル構造として,結合したヘルムホルツ共振器と連結した音響管の2つの単位構造を考え,それぞれ導波路に周期配置した際の音波伝搬特性を有限要素法により解析した.結合したヘルムホルツ共振器は互いに同相,逆相で振動する2つの固有モードを持ち,連結した音響管は閉管共鳴と開管共鳴に対応した固有モードを持つことがわかった.このような単位構造を導波路に周期配置した場合には,それぞれ固有モードに対応した遮断域と,系の周期性に起因する遮断域が生じることがわかった.本研究の目的は負の実効密度および負の実効弾性率を実現する音響メタマテリアルの構造を探索することである.メタマテリアルとは波長以下の周期構造を持つ人工媒質のことであり,単位構造および周期性を適切に設計することにより自然界にはない特性を得られることから,光,電波,音響など様々な分野において盛んに研究されている.本研究では音響メタマテリアルの具体的な構造として2つのヘルムホルツ共振器を音響管で結合したものを周期配置した音響導波路を考え,音波伝搬特性の解析を行った.研究期間の初年度はシミュレーション環境を整えることを主目的とし,検討の結果汎用物理シミュレータとして知られるCOMSOL Multiphysicsを導入し,使用法の習得および基礎検討を行った.最終年度である当該年度においては前述した系の構造パラメータを系統的に変化させ,結合したヘルムホルツ共振器を周期配置した音響導波路の音波伝搬特性の解析を行った.この系において負の実効密度および負の実効弾性率が達成されているかどうかについては研究期間中に評価するまでに至らなかったが,以下に記す一定の成果が得られた.ヘルムホルツ共振器はその構造に依存した1つの共振周波数を持つことが知られているが,結合管により結合したヘルムホルツ共振器はそれぞれが互いに同相で振動するモードと逆相で振動するモードの2つの共振周波数を持つことがわかった.またそれら共振周波数は結合管の幅と長さに依存しており,特に逆相モードにおいて変化が大きいことを明らかにした.またこのような共振器を導波路に周期配置した場合,透過スペクトルに2つの共振モードに対応した遮断域と,配置周期に対応した遮断域が生じることを確認した.音響メタマテリアル構造として,結合したヘルムホルツ共振器と連結した音響管の2つの単位構造を考え,それぞれ導波路に周期配置した際の音波伝搬特性を有限要素法により解析した.結合したヘルムホルツ共振器は互いに同相,逆相で振動する2つの固有モードを持ち,連結した音響管は閉管共鳴と開管共鳴に対応した固有モードを持つことがわかった.このような単位構造を導波路に周期配置した場合には,それぞれ固有モードに対応した遮断域と,系の周期性に起因する遮断域が生じることがわかった.本研究の目的は負の実効密度および負の実効弾性率を実現する音響メタマテリアルの構造を探索することである.メタマテリアルとは波長以下の周期構造を持つ人工媒質を指す.任意の特性を発現する構造を探索するには様々な構造パラメータについて解析する必要があることから,本研究では計算機シミュレーションによる検討を行うこととした.そこで当該年度は第一に,適切なシミュレータの導入および使用方法の習得を含めた環境整備を目的として計画を立案した.これについては有限要素法をベースとした汎用物理シミュレーションソフトCOMSOL Multiphysicsを導入し,関連するワークショップや学会に参加するなどして使用法の習得に努めた.その成果として,ヘルムホルツ共振器を周期配置した導波路の音波伝搬解析を行い,共振器の固有周波数と配置周期に依存した禁制帯が生じることを透過スペクトルから確認した.またこの結果は申請者が独自に作製したFDTDシミュレータによる計算結果とも一致しており,目的に応じた解析手法を選択できる体制が整った.第二に,負の実効密度および負の実効弾性率を実現する構造探索として,ヘルムホルツ共振器を結合させた構造を検討した.この構造に対してCOMSOL Multiphysicsを用いた音波伝搬解析を行った結果,結合なしの場合の禁制帯中に透過モードが現れる興味深い透過スペクトルが得られた.これに関する詳細な考察は次年度に行う.概要で述べたように,当該年度の第一目的はシミュレーション環境の整備である.これに関して当初の計画通りシミュレータを導入し,使用方法もある程度習得できた.その成果として,ヘルムホルツ共振器を周期配置した導波路のモデリングおよび音波伝搬解析によって共振器の固有周波数と配置周期に依存した禁制帯をもつ透過スペクトルを取得し,本研究における有用性を確認した.またシミュレータの使用方法については大学院生に対する教育も行った.これによりさらに効率的に研究を進める体制ができた.負の実効密度および負の実効弾性率を実現する構造に関してはヘルムホルツ共振器を結合した構造を考え,基本的な解析を開始した.以上より,現在までの達成度は概ね順調であると言える.当該年度に導入したシミュレータを用いて,ヘルムホルツ共振器を結合した構造に対する音波伝搬解析を行い,解析結果の詳細な検討と考察を行う.まず,2つのヘルムホルツ共振器を結合した基本構造に対して,構造パラメータを変化させて音波伝搬解析を行い,その固有周波数や透過スペクトルのモード同定を行う.ここから得られる知見を元に,共振器のペアを周期配置した場合の透過スペクトルについて考察し,音響工学上の応用についても検討を行う.また,負の実効密度と負の実効弾性率を実現する他の構造についても,同時に検討を進める.当該年度は導入するシミュレータを慎重に検討するため,COMSOL Multiphysicsについてまず1ライセンスのみ購入し,本研究における有用性を確認した.
個体群動態の進化生物学:藻類-動物プランクトン系における実験的研究

1.振動する選択圧に応答する藻類の迅速な進化の直接観察を実施した。本実験には米国コーネル大学にある連続培養設備を用いた。マイクロサテライト遺伝子マーカーにより識別可能な藻類株を入手し、ワムシの捕食に対する抵抗性と藻類増殖速度を短期実験で評価した。捕食抵抗性と藻類増殖速度にトレードオフ関係のある藻類遺伝型組合せを用意し、ワムシと共に培養して長期にわたり個体群動態を観測すると共に、それぞれの藻類遺伝型の頻度を追跡した。その結果、ワムシによる捕食圧と栄養塩を巡る競争圧の強さに応じて、二つの藻類遺伝型の頻度が変化し、藻類の迅速な進化を直接観測することができた。また、観測された個体群動態と進化動態は数理モデルによる予測とよく合致していた。これらの結果は、進化と生態の両プロセスが似通った時間スケールで進行し得ることを示している。成果は論文として発表した。2.自然選択の歴史がその後の個体群動態に与える影響を調べた。この実験も、米国コーネル大学の連続培養装置を用いて行った。同一の個体群でも異なる自然選択の歴史を経験すれば、その間に遺伝的組成が変化することにより、その後に見られる個体群動態が全く異なるというJones & Ellner(2004)の理論予測を検証した。同一の遺伝的組成をもつ藻類個体群を捕食圧の異なる条件で飼育し、その後共通の条件に移行したときの動態を長期にわたり観測したが、これまでの理論予測にはない結果が得られた。捕食者であるワムシ密度が大きく振動するのに対して、餌である藻類密度はほとんど変化しないという、奇妙な個体群サイクルが観測された。数理モデルによる解析や他の実験結果の解析を通して、密度-密度のサイクルではなく、密度-性質のサイクルであることが示唆された。成果は論文として発表予定である。
本州中部におけるトウヒ属,カラマツ属樹木の分布立地と最終氷期以来の分布変遷

トウヒ属,カラマツ属樹木の分布立地を明らかにするため,本州中部山岳を含む東北アジアにおけるそれらの垂直分布,温度分布,積雪分布,および地形分布について野外調査を行うとともに,文献資料による調査を行った.野外調査では,それらが豊富に分布している地域を選び,各樹種の生育,更新立地を,生育地の微地形,地表面状態と対応させて調査を行った.さらに,その結果と文献資料を総合して,トウヒ属,カラマツ属樹木の最終氷期以来の分布縮小過程を考察した.その結果,1)本州中部山岳における垂直分布を大局的にみると,トウヒ属,カラマツ属樹木は,モミ属,ツガ属樹木が主体の亜高山帯針葉樹林とブナ,ミズナラ等が主体の山地帯落葉広葉樹林との間に挟まれた格好になっている,2)分布要因でみると,寡雪山岳に集中し,温度分布は山地帯と亜高山帯の中間に位置する,3)生育立地は岩礫地や痩せ尾根上,谷沿いの崩壊地など,他の樹種が生育しにくい立地に集中し,更新もそうした立地でのみ行われている,4)分布縮小過程としては,最終氷期には冷涼・乾燥で静穏な環境の下,本州中部でもトウヒ属,カラマツ属樹木が優勢に分布していたが,後氷期の温暖・多雪化と撹乱環境の増大で,モミ属,ツガ属樹木や落葉広葉樹の勢力が拡大する一方,これらの樹木は分布が縮小し,現在の生育立地に追い込まれた,5)トウヒ属樹木は最終氷期時には本州中部で比較的広く分布し,球果の形態などは本州中部全体で連続した変化を示したが,後氷期になってそれらは山岳中腹に小個体群として分断され,いくつかの種,あるいは亜種に分化して現在に至っている,ことが明らかになった.現在,本州中部では,トウヒ属,カラマツ属樹木は共に分布量が少なく,分布立地も限られていて,植生帯の主要構成要素とは言えない.しかし,最終氷期にはいずれも豊富に分布し,植生帯の主要構成要素であったことがある程度明らかにされている.これらの樹種は我が国の植生の変遷を議論する上で鍵となる樹種といえる.しかし,これらは現在の分布立地すら十分には明らかではなく,まして分布変遷は全ぐ議論されていない.そうした背景から,本州中部におけるトウヒ属およびカラマツ属樹木の分布立地を明らかにし,最終氷期以来の分布変遷を議論することを目的とした.本年度はおもにトウヒ属樹木に着目した.研究実績の概要は;1)現地調査と文献資料のレビューから本州中部におけるトウヒ属樹木の分布立地を整理した.2)トウヒ属,カラマツ属樹木の分布変遷をより具体的に議論する基礎として,中部日本において,植物遺体の堆積環境を検討した.3)トウヒ属樹木の分布変遷を,現在の研究の進捗の範囲内で再現した.トウヒ属樹木は現在ではおもに岩礫地に分布が限られ,分布量も少ない.これは,すでに実生の定着段階で岩礫土に定着適地が限られることによる.北東アジアでも分布が山岳中腹に分断されている.そうした分布を反映して,大型植物遺体の出現は極めて限定した状況に限られる.トウヒ属樹木の分布変遷に関する現在段階でのシナリオは次のようである:最終氷期時には本州中部で比較的広く分布し,球果の形態などは本州中部全体で連続した変化を示した.ところが,後氷期になってそれらは山岳中腹に小個体群として分断され,いくつかの種,あるいは亜種に分化して現在に至っている.今後は,以上のシナリオをより具体化し,カラマツ属樹木についても同様の検討を加えることが課題である.トウヒ属,カラマツ属樹木の分布立地を明らかにするため,本州中部山岳を含む東北アジアにおけるそれらの垂直分布,温度分布,積雪分布,および地形分布について野外調査を行うとともに,文献資料による調査を行った.野外調査では,それらが豊富に分布している地域を選び,各樹種の生育,更新立地を,生育地の微地形,地表面状態と対応させて調査を行った.さらに,その結果と文献資料を総合して,トウヒ属,カラマツ属樹木の最終氷期以来の分布縮小過程を考察した.その結果,1)本州中部山岳における垂直分布を大局的にみると,トウヒ属,カラマツ属樹木は,モミ属,ツガ属樹木が主体の亜高山帯針葉樹林とブナ,ミズナラ等が主体の山地帯落葉広葉樹林との間に挟まれた格好になっている,2)分布要因でみると,寡雪山岳に集中し,温度分布は山地帯と亜高山帯の中間に位置する,3)生育立地は岩礫地や痩せ尾根上,谷沿いの崩壊地など,他の樹種が生育しにくい立地に集中し,更新もそうした立地でのみ行われている,4)分布縮小過程としては,最終氷期には冷涼・乾燥で静穏な環境の下,本州中部でもトウヒ属,カラマツ属樹木が優勢に分布していたが,後氷期の温暖・多雪化と撹乱環境の増大で,モミ属,ツガ属樹木や落葉広葉樹の勢力が拡大する一方,これらの樹木は分布が縮小し,現在の生育立地に追い込まれた,5)トウヒ属樹木は最終氷期時には本州中部で比較的広く分布し,球果の形態などは本州中部全体で連続した変化を示したが,後氷期になってそれらは山岳中腹に小個体群として分断され,いくつかの種,あるいは亜種に分化して現在に至っている,ことが明らかになった.現在,本州中部では,トウヒ属,カラマツ属樹木は共に分布量が少なく,分布立地も限られていて,植生帯の主要構成要素とは言えない.

しかし,最終氷期にはいずれも豊富に分布し,植生帯の主要構成要素であったことがある程度明らかにされている.しかし,これらの樹種の分布変遷は全く議論されていない.そこで,本州中部におけるトウヒ属およびカラマツ属樹木の分布立地を明らかにし,最終氷期以来の分布変遷を議論することを目的とした.研究実績の概要は;1)現地調査と文献資料のレビューから本州中部におけるトウヒ属樹木の分布立地を整理した.2)中部日本において,トウヒ属,カラマツ属樹木植物遺体の堆積環境を検討した.3)トウヒ属樹木およびカラマツの分布変遷を,現在の研究の進捗の範囲内で再現した.トウヒ属樹木は現在ではおもに岩礫地に分布が限られ,分布量も少ない.北東アジアでも分布が山岳中腹に分断されている.トウヒ属樹木の分布変遷に関する現在段階でのシナリオは次のようである:最終氷期時には本州中部で比較的広く分布し,球果の形態などは本州中部全体で連続した変化を示した.ところが,後氷期になってそれらは山岳中腹に小個体群として分断され,いくつかの種,あるいは亜種に分化して現在に至っている.来年度は,トウヒ属樹木とカラマツを総合して以上のシナリオをより具体化する予定である.トウヒ属,カラマツ属樹木の分布立地を明らかにするため,本州中部山岳を含む東北アジアにおけるそれらの垂直分布,温度分布,積雪分布,および地形分布について野外調査を行うとともに,文献資料による調査を行った.野外調査では,それらが豊富に分布している地域を選び,各樹種の生育,更新立地を,生育地の微地形,地表面状態と対応させて調査を行った.さらに,その結果と文献資料を総合して,トウヒ属,カラマツ属樹木の最終氷期以来の分布縮小過程を考察した.その結果,1)本州中部山岳における垂直分布を大局的にみると,トウヒ属,カラマツ属樹木は,モミ属,ツガ属樹木が主体の亜高山帯針葉樹林とブナ,ミズナラ等が主体の山地帯落葉広葉樹林との間に挟まれた格好になっている,2)分布要因でみると,寡雪山岳に集中し,温度分布は山地帯と亜高山帯の中間に位置する,3)生育立地は岩礫地や痩せ尾根上,谷沿いの崩壊地など,他の樹種が生育しにくい立地に集中し,更新もそうした立地でのみ行われている,4)分布縮小過程としては,最終氷期には冷涼・乾燥で静穏な環境の下,本州中部でもトウヒ属,カラマツ属樹木が優勢に分布していたが,後氷期の温暖・多雪化と撹乱環境の増大で,モミ属,ツガ属樹木や落葉広葉樹の勢力が拡大する一方,これらの樹木は分布が縮小し,現在の生育立地に追い込まれた,5)トウヒ属樹木は最終氷期時には本州中部で比較的広く分布し,球果の形態などは本州中部全体で連続した変化を示したが,後氷期になってそれらは山岳中腹に小個体群として分断され,いくつかの種,あるいは亜種に分化して現在に至っている,ことが明らかになった.