hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食葉性テントウムシの集団生物学:個体群生態学の新しいアプローチ

以上の結果から、本種の繁殖スケジュールはそれぞれの生息場所において、メス成虫の生涯繁殖成功度を高めるように進化してきたものと考えられる。植食性昆虫ヤマトアザミテントウが、パッチ状に点在している食物資源をいかに利用しているかについて、産卵過程に焦点を当てて検討した。産卵メス成虫の移動の活発さについて調べたところ、産卵期間を通して、明らかな季節変化が見られた。つまり、アザミの株間を移動する頻度は越冬明けの5月上旬から徐々に増加し、6月中旬にピークを迎えるが、その後は急速に低下した。さらに、メス成虫が卵密度の高い株を避けて、卵密度の低い株を選んで卵を産んでいることがわかった。卵密度の低い株を産卵対象に選ぶという本種の産卵行動について、その適応的意義を検討した。もし、卵密度の低い株に産卵することが、母親の繁殖成功度の増加につながるならば、このような卵の産み方が自然淘汰によって進化したと考えられる。メス成虫は卵密度の高い株を避ける傾向があった。そこで、卵密度の異なる株で育った子供の生涯適応度を比較した。その結果、卵密度の低い株で育った子供の生涯適応度は高かったものの、密度の上昇とともに生涯適応度は急激に低下することが明らかになった。このことから、メス成虫が卵密度の高い株に産卵すると、子供の適応度は明らかに低くなることがわかる。密度依存的な生涯適応度の低下の要因について検討したところ、幼虫期と越冬中の成虫の死亡が重要であることがわかった。幼虫期の死亡要因についてはまだ十分には明らかになっていないが、捕食については空間的な密度依存性が認められなかったため、捕食者よりも植物の質の影響が大きいと推測される。つまり、テントウムシの食害によってアザミの葉に含まれる水分やアミノ酸が低下する傾向があり、このような食物としての質と食害による量の低下が、密度に依存した死亡をもたらすと考えられる。
現代アイスランド語の非人称構文の研究

本年度は現代アイスランド語の非人称構文のうち、名詞類の指示性の低下による非人称化の現象として、不定代名詞的用法の名詞類による構文の研究を中心に行なった。まず、多言語のパラレルテクストが得られるサンテグジュペリ『星の王子さま』を分析対象として選び、原文におけるフランス語の不定代名詞onがアイスランド語訳でどのような手段で翻訳されているかを調べた。その結果、アイスランド語の不定人称文で出現頻度が最も高いのはmadur(普通名詞としては「人、男」の意味)の単数形で、次いでその複数形であることが判明した。単数形と複数形は、同一文中で同一指示を行うために繰り返されるとき、単数形の場合はmadurを繰り返し、複数形の場合は人称代名詞に置き換えて前方照応を行うという点で異なり、単数形の方が不定人称化の程度が進んでいると考えられる。この不定人称的用法のmadurの機能について、言語類型論的立場からヨーロッパ諸語における不定人称文を扱った先行研究を参考にして検討した。特にGast & van der Auwera (2013)は、他の先行研究を統合した意味地図を提案しており、本研究はそれを用いてアイスランド語のmadurの用法の広がりを分析し、その単数形と複数形の機能的分布の違いを明らかにした。また、アイスランド語と系統的に最も近いフェーロー語の不定人称文との対照研究も『星の王子さま』のテクストを用いて行った。その成果は「アイスランド語とフェーロー語の不定人称文」と題する論文として所属機関の紀要に発表した。この研究成果は、先行研究で提案されている意味地図を用いた手法が、アイスランド語およびフェーロー語の分析においても有効であり、同一言語内での複数の不定代名詞類の意味機能の分布の違いや、異なる言語間での相違を捉える方法として用いることができることを示す事例として意義をもつと考えられる。部分的ではあるが、当初設定した課題について研究を進めることができ、その成果を論文の形で公表できたため。本年度は家庭の事情により現地調査(海外)ができず、文献調査を中心とする言語データ収集で研究を行ったが、次年度以降は現地調査を行うことにより、収集するデータの幅を広げ、研究課題の別の側面について順次取り組んでいく予定である。本年度は現地調査(海外)が家庭の事情により実施できず、当初計上していた海外出張のための旅費が消化できなかった。現地調査に代わり、文献調査を多く行い、書籍と電子データ作成のために必要な機器の購入に当初の計画より多くの予算を使用したものの、その額は当初計上していた旅費の額よりは少なく、次年度への繰越額が生じた。次年度には、繰越額と当該年度分の助成金を合わせて現地調査(海外)に使用することにより、調査期間を延長したり調査地点を増やす予定である。本項目記載時では上記論文が未登録であるが、2019年5月中に登録の予定。
吸乳刺激による性膜刺激ホルモン分泌抑制機構に関する研究

本研究では、泌乳動物における性腺刺激ホルモンの分泌調節機構を解明する一端として、特に不明の点が多い吸乳刺激による性腺刺激ホルモン分泌抑制機構について、新たな視点、即ち、「視床下部-下垂体-副腎系」と「視床下部-下垂体-性腺系」との関連性について検討した。1.吸乳刺激に伴うACTH及びCorticosterone分泌:乳子による吸乳刺激により、血中ACTH及びCorticosteroneが上昇する事実、また、吸乳刺激によるACTH分泌は、泌乳前半期には軽度であるが、泌乳後半期に増加することを初めて明らかにした。更に、外因性CRH投与実験から、このような下垂体のACTH分泌反応性の変化は、下垂体のCRHに対する感受性の変化によることを明らかにした。一方、副腎のCorticosterone分泌反応性は下垂体とは異なり、泌乳後半期に上昇する事実も併せて明らかにした。2.吸乳刺激による性腺刺激ホルモン分泌抑制におけるCRHとβ-endorphinの関与:CRH及びβ-endorphinの側脳室投与実験から、泌乳ラットにおいて、CRHとβ-endorphinはLHとFSH分泌を著しく抑制すること、またβ-endorphinはProlactin分泌を著しく促進する事実を明らかにした。3.泌乳ラットの性腺刺激ホルモン分泌調節における副腎の役割:泌乳ラットの副腎を摘出すると、血中corticosteroneは急激に低下し、逆にACTH、β-lipotropin及びPiolactinが急激に上昇し、これに伴って、血中LH、FSH、inhibin及びPwgesteroneが有意に低下する事実を明らかにした。これらの結果から、泌乳動物では、吸乳刺激が原因となって、ストレス時に起こると極めて類した機構、即ち、「CRH-ACTH-corticosterone系の活性化」によってLH-RH分泌が抑制され、次いで下垂体ではLH、FSH分泌抑制、Prolactin分泌亢進が誘導され、その結果として卵巣では卵胞発育が抑制される事実を明らかにした。しかし、泌乳動物でも外からLHあるいはFSHを投与することにより卵胞発育が促進されることを明らかにした。昭和62年度は吸乳刺激によるLHとFSH分泌抑制に関与すると予想されるCRF-ACTH-Cortionstoune系について検討した.実験1.吸乳刺激によるLHとFSH分泌抑制に及ぼす副腎の役割乳子を8匹に調整した泌乳ラットの泌乳10日に副腎と卵巣を摘出し,そのまま8匹の乳子を哺育させ,経日的に血中LHとFSH濃度を測定した.対照群は卵巣のみを摘出した.その結果,対照群に比べて副腎摘出群では, LH, FSH共に低値で経過し,明らかな分泌抑制が認められた.このような副腎摘出泌乳ラットにみられたLHとFSHの分泌抑制は,副腎から分泌されるCorticosteroneが欠如する為に吸乳刺激に伴って放出されるCRFとβ-endorphin(β-E)の分泌が著しく乏進し,その結果として,視床下部内でLH-RH分泌が抑制されるためであろうと推察された.実験2.CRF及びβ-EによるLHとFSH分泌抑制実験1の結果から,吸乳刺激後に放出される(CRF, β-Eを泌乳ラットの側脳室内に直接注入し,経時的に血中LHとFSHを測定した.

その結果,いずれの投与によっても単一投与の場合には, LH分泌は著しく抑制されたのに対しFSHの分泌抑制は軽度であった.これに対して, CRFあるいはβ-Eを6時間間隔で4回連続投与することにより, LHのみならずFSHの分泌も著しく抑制する事実が判明した.しかし, LHとFSHの分泌抑制パターンには明らかな時間のずれがみられた.この分泌パターンの相違は乳子により吸乳刺激を加えた場合および抗LH-RH血清投与により内因性LH-R4分泌を急激に抑制した場合のパターンと類似した.以上の結果は,「吸乳刺激→CRF/β-E分泌乏進→LH-RH分泌減少→LH, FSH分泌減少」の仮説を指示するものであった.前年度に得られた結果から、吸乳刺激による黄体形成ホルモン(LH)と卵胞刺激ホルモン(FSH)の分泌抑制には、吸乳刺激に伴って放出される副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン(CRH)とβ-endorphinが重要な役割を演じている可能性が推察された。本年度は、CRH、β-endorphin分泌亢進とLH、FSH分泌抑制並びにprolactinの分泌亢進との関係について検討した。実験1.泌乳ラットのLH、FSH、prolactin分泌に及ぼす副腎の影響:8匹の乳子を哺育する泌乳ラットを泌乳10日に両側副腎を摘出し、経日的にLH、FSH、prolactin、inhrbin、progestcuneを測定した。併せて絨毛性性腺刺激ホルモン投与による排卵試験法により卵胞発育度を調べた。その結果、副腎摘出群では、LH、FSH、progestercune、inhibin分泌が著しく抑制され、prolactnは逆に亢進し、卵胞発育と黄体機能が共に抑制される事実が判明した。これらの結果から、副腎摘出により人為的に、CRHとβ-endorphin分泌亢進状態を作出すると、LHとFSH分泌が著しく抑制され、その結果として、卵巣では卵胞発育と黄体機能が抑制されるのと推察された。実験2.吸乳刺激に伴う副腎皮質刺激ホルモン(ACTH)、prolactin、Corticesterone(C)分泌:泌乳ラットの泌乳5あるいは15日に乳子を除去し、3時間後に再哺育させ経時的にACTH、proloctin、Cの血中濃度を測定した。prolactin分泌は、泌乳5日に比べて15日には著しく低下したがACTH分泌は15日の方が高い値を示した。CはACTHと同様な変化を示した。以上の結果から、吸乳刺激に伴って、pcolactinのみならずACTH、Cが分泌される事実が判明した。また、ACTHの分泌は泌乳時期により異なり、しかもprolactinとは異った分泌パターンを示す事実が明らかとなった。これらの成績は、吸乳刺激に伴って放出されるCRHがβ-endorphinの分泌を促進し、その結果として、LHRH分泌を抑制することによりLHとFSH分泌を抑制し、しいては卵巣機能を抑制することを示すものであり、前年度の仮説を支持した。本年度は、泌乳ラットにおける黄体形成ホルモン放出ホルモン(LHRH)分泌抑制機構に対する副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン(CRH)の関与を明らかにする一端として、泌乳前半期及び後半期のラットを用いて吸乳刺激による副腎皮質刺激ホルモン(ACTH)及びユルチコステロン(GC)分泌を調べた。
コモンマーモセットを用いた霊長類in vitro生殖分化系の開発

本研究は、小型霊長類のコモンマーモセットを対象として、多能性幹細胞から生殖系列細胞、および生殖幹細胞から配偶子形成に至る生殖分化をin vitroに再現する培養系の確立を図り、霊長類生殖発生の分子基盤の究明、さらには(人では倫理的に不可とされる)in vitro誘導配偶子の正常産仔形成能に関する機能的検証を可能にすることを目指す。
バーチャル心臓を用いた不整脈危険予測のための機能的モデリング手法の開発

この研究の成果は主に、1)バーチャル心臓のための新しい機能的モデリング手法を開発したこと、2)バーチャル心臓を用いて不整脈危険予測につながる結果を導いたことに分けられる。1)に関しては、「手軽で簡単に使える簡易心臓拍動シミュレーションの開発」というタイトルで、プレス発表を行った。一方、2)に関しては、心室壁における心室筋細胞の再分極時間の差が不整脈の危険性を表す重要な指標であるという仮説を、バーチャル心臓を用いたシミュレーションにより検証した論文を発表した。心臓刺激伝導系の一部であるプルキンエ線維網は、複雑に入り組んだ網目構造を持っているため、キャプチャすることや手作業でモデリングすることが困難であった。従来のバーチャル心臓では心室内膜面の興奮順序が再現できるように、心内膜側各部で刺激の入るタイミングが異なる刺激領域を設定していた。そこで、CG分野で植物の生長を記述するために利用されているL-systemという手法を改良することにより、単純なパラメータ操作のみでプルキンエ線維網を簡便にモデリシグする手法を開発した。この手法をバーチャル心臓に導入し、刺激伝導系およびプルキンエ線維網のモデリングを行い、興奮伝播シミュレーションを実施するに至った。(2)スケッチインタフェースによる心筋線維走向のモデリング心筋線維走向について、従来のバーチャル心臓においては、任意の心室形状に対して心室内膜側から外膜側にかけて120度ねじれるように設定されているものの、心尖部などに対して自由に心筋線維走向の設定ができるようにはなっていなかった。そこで、心臓内で複雑に変化する心筋線維走向を、スケッチ入力により効率的にモデリングするインタフェースを導入した。すなわち、心臓表面からの深さに応じていくつかの層を定義し、各層ごとにスケッチで線を引くようにして任意の線維走向が設定できるようになった。さらに、バーチャル心臓にいくつかの線維走向のパターンを作成し、その比較を行う実験を可能にした。(1)プルキンエ線維網のモデリングと心筋線維走向のモデリングの融合「L-systemを応用したプルキンエ線維網のモデリング」と「スケッチインタフェースによる心筋線維走向のモデリング」を融合させた。当初目的としたプルキンエ線維起源の不整脈の再現には至らなかったが、スケッチインタフェースを用いて標準的なPCで簡便に種々の条件を変更させて、最終的にはスーパーコンピュータを用いて興奮伝播シミュレーションを実施するに至った。(2)幾何制約に基づいた収縮変形アニメーションの作成幾何制約に基づいた収縮変形アニメーションを作成した。このシステムにおいては、正常な興奮伝播の様式を予め計算し、インタラクティブに線維走向の条件を変えて収縮変形シミュレーションを実施することが可能である。計算量の多い有限要素法を用いておらず、計算量の少ない幾何制約に基づいた収縮変形の手法を用いているため、心臓の収縮変形アニメーションを標準的なPCでリアルタイムに生成することができる。幾何制約に基づいた収縮変形の手法の基本的アイデアは、心臓の収縮変形は局所的な心筋線維の変形の積み重ねにより大域的な変形が引き起こされるというきわめて単純なものである。本研究の目的は不整脈の危険予測のたあのモデリング手法の開発であり、計算の主体は電気的な興奮伝播現象である。したがって、電気的な興奮伝播現象を再現することが重要であり、興奮伝播現象を再現すれば、この収縮変形アニメーションの実現により、簡便に"動き"を可視化することが可能となった。Heart Rate Turbulenceをはじめとする多数の心臓電気生理学的指標の臨床データ収集を行い、心臓電気生理学的指標と不整脈の危険(予測)に関する成果を国際学会における招待講演や論文として発表した。バーチャル心臓のモデル化について、不整脈原性右室心筋症(ARVC)・拡張型心筋症(DCM)・左心室留(LV aneurysm)を対象として8例のヒト形状モデルデータを作成し、ヒトの心室筋イオンチャネル・モデルを用いてスーパーコンピュータによるシミュレーションを実行するに至った。一方、幾何制約に基づく実時間の簡易心臓拍動シミュレーション研究の成果を国際学会等で発表した。さらに、関連する技術を応用し、スケッチ入力による心臓の形状変形と簡易な血流シミュレーションが可能なシステムの開発を行った。スパイラルリエントリーのダイナミクスのファイラメント解析を行い、心壁内の心筋線維走向や心室較差(活動電位のばらつき)に関して不整脈の危険予測に繋がるシミュレーションの結果を国際学会等で発表した。一方、持続性の心房細動に対しアブレーション治療を前提としたシミュレーション結果を論文として発表した。スーパーコンピュータを使ったバーチャル心臓のシミュレーション結果について招待講演等を行った。バーチャル心臓における研究をシステムバイオロジーとして捉え、イオンチャネル(モデル)との関連において遺伝性不整脈の解説を発表するに至った。
不正歯列にかかる咬合応力分布の動態解析

咬合応力が歯列弓上にどの様に分布しているかを解明することは、歯学において最も基本的な課題である。この課題に対して、生体で計測した報告は過去にいくつか見られるが、咬合応力分布とそれに影響を及ぼす歯列弓形態の変異との関連性を系統的に力学的な観点より解析した報告は、未だなされていないのが現状である。そこで、本研究組織は、の昭和62年度科学研究費補助による"顎位の差異が咬合応力分布に及ぼす影響"(一般研究C、62571054)の研究成果を基にして。咬みしめ時に下顎歯列弓上に生ずる応力分布を、様々な歯列弓形態変異に対応させて力学的に解析し、さらに、その解析結果より、歯列弓形態の系統的な力学的解釈を試みた。解析方法として、歯列弓上における咬合応力分布を検討するため、まず、上下顎の歯列弓に挟まれた食塊を想定したバイトブロックおよびそれに固着させた下顎骨を有限要素モデルとして設定した。つぎに、そのバイトブロックモデルの上端面及び両側の下顎頭を拘束し、咀嚼筋筋力に相当する荷重を加え、バイトブロックモデルに生ずる応力分布を三次元有限要素法を用いて解析した。また、歯列弓形態の変異に対して、系統的な条件づけを行い、解析を行った。解析結果として、歯列弓上のバイトブロックモデルにおける圧縮応力や剪断応力の分析様相が明示され、歯列弓携帯と応力分布との関連性を明瞭に把握することができた。さらに、このような系統的な解析結果から、歯列弓の形態形成を解明する糸口が得られた。なお、本研究結果は、日本矯正歯科学会雑誌(第47巻、1988)に誌上発表した。また、昭和63年12月3日、第36回JADR総会(広島市)において口頭発表し、さらに、平成元年5月25日、第28回日本ME学会大会(大阪市)においても口頭および誌上発表予定である。
初期翻訳系で使われたアミノ酸種類の時系列変化に関する研究

これまでの研究では、復元した祖先ヌクレオシド二リン酸キナーゼ(NDK)から系統的にアミノ酸種類を減らしていき、13アミノ酸種だけから構成された2つのアミノ酸組成単純化型NDK(Arc1-13, Arc1-13M)が安定な立体構造を形成し、検出可能な大きさの触媒活性を持つことを明らかにした。さらに、Arc1-13MからHis, Asn, Tyrをさらに欠損させて再構成したArc1-10は、熱変性温度は80°C以上と高い耐熱性を示すが、触媒活性を失うことも報告した。平成30年度は、Arc1-10と比べてより少数のアミノ酸種で安定な構造を持つNDKの再構成を試みた。Arc1-10からAla、Phe、Ileのうちのいずれか1つのアミノ酸種を欠損させた改変体(Arc1-9A、Arc1-9F、Arc1-9I)の円二色性スペクトル解析では、Arc1-9A、Arc1-9F、Arc1-9Iのいずれも十分量の二次構造を持つことが示された。また、熱変性実験からは、3つの改変体とも二状態変性し、変性中点温度は60°C以上であった。以上の結果は、9アミノ酸種から安定なタンパク質立体構造を構築できることを示したと言える。次に、Arc1-10からAla、Phe、Ileのうちのいずれか2つのアミノ酸種を欠損させたArc1-8AF、Arc1-8AI、Arc1-8FIを合成した。これらの改変体は高い溶解度を示したが、天然様の立体構造を形成していないことが示唆された。すなわち、少なくとも現時点では、8アミノ酸種類だけからでは、安定な立体構造を構築できていない。また、イソロイシルtRNA合成酵素(IleRS)、バリルtRNA合成酵素(ValRS)、ロイシルtRNA合成酵素(LeuRS)の複合系統樹に基づきIleRSとValRSの共通祖先酵素を復元した。翻訳系は、生命の情報分子である核酸と機能分子であるタンパク質をリンクさせる、生物に必須のシステムである。したがって、翻訳系の起源と進化は、生命の起源を理解するための最も重要な課題の一つと言える。現存する生物が共有して持つ現在の翻訳系がいかなる進化の過程も経ずに原始生命上で突然成立したとは考えづらい。初期生物は20種類未満のアミノ酸だけからタンパク質を合成し、進化の過程で徐々にタンパク質合成に用いるアミノ酸種類を増やし、最終的に現在の20種類に達した可能性が指摘されている。本研究では、核酸関連酵素であるヌクレオシド二リン酸キナーゼ(NDK)の祖先型復元体から網羅的かつ系統的にアミノ酸種類を減らすことによって、標準遺伝暗号表の成立過程と密接に関わったはずの翻訳系成立過程において、タンパク質合成に使われたアミノ酸種類がどのように変化してきたかを探ることを当初の目的とした。平成30年度の研究によって、9種類のアミノ酸だけから、安定な立体構造を形成するタンパク質が合成できることを実証し、さらに、8種類のアミノ酸だけからは、現時点では安定な構造を形成するタンパク質の合成には至っていないものの、高い溶解度を示すタンパク質を得た。したがって、次年度以降に、8種類のアミノ酸だけからは再構成したアミノ酸配列の最適化を試みることで、8種類のアミノ酸だけから安定な構造を持つタンパク質の合成が可能か検証可能となった。また、IleRSとValRSの共通祖先酵素を復元したので、次年度以降に、共通祖先酵素のアミノ酸特異性の解析が可能となり、IleとValがどのような経緯でタンパク質合成に使われるようになったかに関する知見が得られると期待できる。以上の理由から、本研究はおおむね順調に進展していると言える。8アミノ酸種で再構成されたArc1-8AF、Arc1-8AI、Arc1-8FIは、凝集や沈殿することなく、高い溶解度を示したが、一方で、天然様構造は形成していないように思われた。そこで、Arc1-8AF、Arc1-8AI、Arc1-8FIの配列最適化を試み、8アミノ酸種類で安定な立体構造を持つタンパク質が再構成可能か検討する。Arc1-13からHis, Asn, Tyrを欠損させた単純化改変体Arc1-10(FI)を構築する。その際に、触媒活性に必須と考えられているHisとAsnをそれぞれ1残基ずつだけは保持した改変体Arc1-10(FI)+HNも構築する。これらの改変体の安定性と触媒活性を解析する。高い安定性と検出できる大きさの触媒活性を保持した改変体が得られて場合、その改変体からさらに網羅的かつ系統的にアミノ酸種類を減らし、安定性と活性を保持したNDK改変体の構築に必要な最少アミノ酸種類(数)を検討する。さらに、Ile共通祖先ARS、Val共通祖先ARS、および、IleRSとValRSの共通祖先ARSについて、Ile、Val、Leu等の各種アミノ酸に対する詳細な基質特異性の検討を行う。Leu共通祖先ARSと、LeuRS、IleRS、ValRSの共通祖先配列を推定し、これらの遺伝子を作成する。その遺伝子の大腸菌内で発現、および、精製、活性測定条件を検討し、そのアミノ酸特異性を検討する。加えて、Val, Ile, Leu, Metの系統よりも前に分岐したと推定されているCysRSとArgRSとの複合系統樹の構築を進めることで、より古い分岐点における祖先ARSのアミノ酸特異性の解析を目指す。得られた結果については、学会発表および誌上発表する。Arc1-13は、13アミノ酸種だけから構成されたアミノ酸組成単純化型ヌクレオシド二リン酸キナーゼの一つで、C, F, I, M, Q, T, Wを持たない。

Arc1-13Mも同じく13アミノ酸種だけから構成されたアミノ酸組成単純化型改変体でC, K, M, Q, S, T, Wを持たない。本研究では、Arc1-13の91番目のアミノ酸残基をTに、131番目のアミノ酸をFに戻したArc1-13+TFと、Arc1-13Mの9番目のアミノ酸をKに、91番目のアミノ酸をTに、117番目のアミノ酸をSに戻したArc1-13M+KSTを作製した。熱変性解析とリン酸基転移活性の測定をおこなったところ、Arc1-13+TFはArc1-13と比べて変性温度が7°C回復し、Arc1-13+TFの比活性もArc1-13の13倍以上に向上することを見出した。また、Arc1-13M+KSTはArc1-13Mと比べて変性温度が5°C回復し、Arc1-13M+KSTの比活性もArc1-13Mの17倍以上に向上することも見出した。以上の結果は、アミノ酸種類の拡大によって原始タンパク質の安定性や機能が向上し、その結果、宿主生物のフィットネスを向上させることで生物の初期進化の駆動力になった可能性を示唆するものである。さらに、アミノアシルtRNA合成酵素(ARS)ついては、IleRS、ValRS各々の共通祖先、IleRSとValRSの共通祖先のアミノ酸配列を推定した。IleRS共通祖先とValRS共通祖先のアミノアシル化活性測定では、tRNA、ATP、ピロフォスファターゼ存在下で各々アミノ酸としてIleとValを加えたときにのみ、リン酸の生成を見た。遺伝情報と生物機能をリンクさせる翻訳系は、生命現象を支える生体高分子である核酸とタンパク質を結びつける地球型生物に必須のシステムである。したがって、翻訳系の起源と進化は、生命の起源を理解するうえでの最重要課題の一つであると言える。現存生物が共有する現在の翻訳系がいかなる進化の過程も経ずに原始生命上で突然成立したとは考えづらく、初期の生物は20種類未満のアミノ酸だけからタンパク質を合成していた可能性が指摘されている。本研究では、核酸関連酵素の祖先型復元体から網羅的にアミノ酸種類を減らすことによって、標準遺伝暗号表の成立経緯とも密接に関連する未解決課題である、翻訳系成立途上においてタンパク質合成に使われたアミノ酸種類の時系列変化を探ることを当初の目的とした。平成29年度の研究によって、異なるアミノ酸組成を持つ13アミノ酸種で再構成されたアミノ酸組成単純化型ヌクレオシド二リン酸キナーゼが74°Cまで安定であり、元の祖先型再構成ヌクレオシド二リン酸キナーゼの100分の1または1万分の1の比活性を持つこと、現存のヌクレオシド二リン酸キナーゼアミノ酸配列で良く保存されているアミノ酸をアミノ酸組成単純化型ヌクレオシド二リン酸キナーゼ配列中に戻すことによって、変性温度と触媒活性が大きく回復することを明らかにすることが出来た。この結果は、生命の初期進化においても、アミノ酸種類の拡大によって原始タンパク質の安定性や機能が向上し、その結果、宿主生物のフィットネスが向上し、生物の初期進化の駆動力になった可能性を示唆するものであると言える。さらに、このような研究結果について、いくつかの学会で口頭発表をおこない、また誌上発表もしたので、本研究はおおむね順調に進展していると言える。
マックス・ヴェーバーとアジア資本主義

まず第一に、ヴェーバーの数多い著作のなかから、資本主義の理論、非合理的資本主義の理論、およびアジア諸社会に関する理論が、どこにどのような文脈で展開されているかを検討した。その結果。晩年の『経済史講義』の重要性を再認識し、近代資本主義の発生の裏側で、近代資本主義に至らない資本主義の特徴が考察されていることに、注目した。そのヴェーバーの見解を、いくつかのキーワードを手掛かりにしながら、再構成することを試みる一方、ヴェーバーが宗教社会学論集において、実際にアジア諸社会をどのようにとらえているかを検討した。そのうえで、非合理的資本主義とアジア諸社会の相互関連を解きほぐすことに着手したが、その場合の問題の重要な論点のひとつは、華僑にみるように経済関係において血縁関係、の意義が失われていないことである。そうした事実をどう解釈するかは、最近のアジアの経済的台頭の意義にたいして、独自な視覚を与えることが確認された。以上と同時に、関連の研究書、研究論文の渉猟、収集をおこなった。ヴェーバー研究に関する文献はもとより、中国、インドを中心とする、アジアの歴史学的、社会学的、文化人類学的な基本研究をひろくあたり、ヴェーバーの理論を事実的妥当性の検証に耐えるものか否かを検討することを試みている。その場合、それぞれの学問領域の業績をヴェーバーの理論文脈とどのように接合させるかが重要であり、専門領域の相互翻訳の方法にも知見を得ることが出来た。その結果。
骨量調節に関与するアルカリホスファターゼ遺伝子発現と加齢・老化や栄養因子との関連

アルカリホスファターゼ(ALP)はリン酸エステルを加水分解する反応を触媒する酵素で、骨型ALPは石灰化との関連が深い。骨量は食生活等の環境因子と複数の遺伝因子によって決定される。本研究では、本酵素の遺伝子発現と加齢・老化や栄養因子との関連について検討を行い、リン酸代謝を含めたミネラル代謝等に関する有用な結果を示唆することができた。すなわち、実験実施計画に従って、骨量調節に関与するALPや骨代謝等への各種栄養因子(ビタミン、高脂肪食など)の影響を検討し論文に報告した。さらにヒトを対象とした栄養素等摂取状況と骨量測定、骨型ALP、遺伝子多型等との関連についても詳細な解析を行って論文に報告した。骨量調節に関与するアルカリホスファターゼについて、.加齢・老化や各種栄養因子の影響に着目し、本酵素の遺伝子発現調節のメカニズムを探り、ミネラル代謝との関連を明らかにして、今後の骨粗鬆症一次予防のための年代別公衆栄養プログラムの作成および実践活動に役立てることを目的とした。本酵素の機能ゲノム的研究により、骨粗霧症一次予防や治療のための栄養管理に役立つ貴重な証拠を得られるだけでなく、本酵素の生理的機能解明においても重要な証拠が得られることが期待される。平成24年度においては、研究実施計画に従って、まず、「卵巣摘出骨粗霧症モデルラット」やF妊娠ラット」を用いて飼料の違いによる影響について、骨型アルカリホスファターゼをはじめとする骨代謝マーカーを測定した。「卵巣摘出骨粗霧症モデルラット」では、牛乳・乳製品による骨代謝や骨型アルカリホスファターゼへの影響について明らかにし、第34回アメリカ骨代謝学会での海外発表を行い、さらに論文にまとめることができた(日本家政学会誌64:199-206,2013)。また、「妊娠ラット」についても、葉酸摂取量による骨代謝や骨型アルカリホスファターゼへの影響について明らかにすることができ、現在、論文にまとめているところである。栄養因子の中でも、リンの摂取量については、たいへん興味深い課題であり、最近の研究に関する知見について「総説」としてまとめて学術雑誌(腎と骨代謝)へ発表した(アルカリホスファターゼとリン代謝)。また、ヒトを対象とした食事摂取状況と骨量測定、遺伝子多型との関連についても詳細な解析を行い、得られた成果について、第34回アメリカ骨代謝学会での海外発表を行い、現在、学術雑誌へ投稿中である。骨量調節に関与するアルカリホスファターゼについて、加齢・老化や各種栄養因子の影響に着目し、本酵素の遺伝子発現調節のメカニズムを探り、ミネラル代謝との関連を明らかにして、今後の骨粗鬆症一次予防のための年代別公衆栄養プログラムの作成および実践活動に役立てることを目的とした。本酵素の機能ゲノム的研究により、骨粗鬆症一次予防や治療のための栄養管理に役立つ貴重な証拠を得られるだけでなく、本酵素の生理的機能解明においても重要な証拠が得られることが期待される。平成25年度においては、研究実施計画に従って、「卵巣摘出骨粗鬆症モデルラット」や「妊娠ラット」を用いて、飼料の違いによる骨密度や組織中のアルカリホスファターゼ活性へ及ぼす影響などについて検討を行い、論文にまとめることができた(日本家政学会誌64:199-206, 2013;日本栄養・食糧学会誌66:287-292, 2013)。また、牛乳・乳製品に含まれるラクトースの生体への影響として、カルシウム吸収促進作用や骨代謝改善作用について報告してきたが、さらに今回、ICR系雌マウスを用いた動物実験により、ラクトース摂取だけでなく、高脂肪食下でのラクトース摂取による体組成への影響について論文にまとめた(日本女子大学大学院紀要家政学研究科・人間生活学研究科第20号:173-178, 2013)。また、ヒトを対象とした栄養素等摂取状況と骨量測定、骨型アルカリホスファターゼ、遺伝子多型との関連について詳細な解析を進め、骨量調節に関連しているγ-グルタミルカルボキシラーゼ遺伝子多型について論文にまとめることができた(Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition 22:646-654, 2013)。さらに、ビタミンD受容体遺伝子多型との関連についても解析を進め、得られた成果について、第35回アメリカ骨代謝学会での海外発表を行い、現在、学術雑誌へ投稿中である。研究実施計画に従って、骨量調節に関与するアルカリホスファターゼへの各種栄養因子(リン、ビタミンKなど)の影響について、実験を進めることができ、得られた結果について現在論文を作成中である。

さらに、ヒトを対象とした栄養素等摂取状況と骨量測定、骨型アルカリホスファターゼ、遺伝子多型との関連について詳細な解析を進め、骨量調節に関与しているビタミンD受容体遺伝子多型と骨型アルカリホスファターゼなどとの関連について詳細な解析を行い、学術雑誌(Asia Paciic Journal of Clinical Nutrition)へ投稿し、現在印刷中(in press)である。また、骨粗鬆症一次予防のためのライフステージ別の公衆栄養プログラムを作成するための基礎的研究として、1歳2か月における母乳・ミルク・牛乳の栄養摂取状況と食生活との関連について検討を行い、論文にまとめて発表した(日本食育学会誌、8:273-281, 2014)。骨量調節に関与するアルカリホスファターゼについて、加齢・老化や各種栄養因子の影響に着目し、本酵素の遺伝子発現調節メカニズムを探り、ミネラル代謝との関連を明らかにして、今後の骨粗鬆症一次予防のための年代別公衆栄養プログラムの作成および実践活動に役立てることを目的とした。本酵素の機能ゲノム的研究により、骨粗鬆症一次予防や治療のための栄養管理に役立つ貴重な証拠を得られるだけでなく、本酵素の生理的機能解明においても重要な証拠が得られることが期待される。研究実施計画に従って、骨量調節に関与するアルカリホスファターゼや骨組織などへの各種栄養因子(ビタミン、高脂肪食など)の影響について実験を進めることができ、得られた結果について学術論文へ投稿して発表した(日本栄養・食糧学会誌68:217-223, 2015;日本栄養・食糧学会誌68:271-277, 2015;日本家政学会誌67:133-140, 2016;日本栄養・食糧学会誌69:57-63, 2016;J. Nutri. Biochem.印刷中)。さらに人を対象とした栄養素等摂取状況と骨量測定、骨型アルカリホスファターゼ、遺伝子多型などとの関連について詳細な解析を進め、学術雑誌へ投稿して発表した(Asia Pacific J. of Clin. Nutri. 24:329-335, 2015)。なお、2015年7月にThe 11th Meeting of Research Group for Alkaline Phosphatases(第11回ALPS研究会)を本学(日本女子大学)において主催した。アルカリホスファターゼの研究で世界的に著名な研究者であるMillan博士(Sanford-Burnham Medical Research Institute, USA)を海外より招聘して特別講演を依頼し、アルカリホスファターゼに関する基礎・臨床の研究者らによる研究発表だけでなく、低フォスファターゼ症の会(患者会)の方々との連携したセッションも企画し、多くの参加者による活発な討論が行われ、有意義な研究会を実施することができた。アルカリホスファターゼ(ALP)はリン酸エステルを加水分解する反応を触媒する酵素で、骨型ALPは石灰化との関連が深い。骨量は食生活等の環境因子と複数の遺伝因子によって決定される。本研究では、本酵素の遺伝子発現と加齢・老化や栄養因子との関連について検討を行い、リン酸代謝を含めたミネラル代謝等に関する有用な結果を示唆することができた。すなわち、実験実施計画に従って、骨量調節に関与するALPや骨代謝等への各種栄養因子(ビタミン、高脂肪食など)の影響を検討し論文に報告した。さらにヒトを対象とした栄養素等摂取状況と骨量測定、骨型ALP、遺伝子多型等との関連についても詳細な解析を行って論文に報告した。実施計画に従って、細胞などを用いた実験やヒトを対象とした研究などをおおむね順調に進めることができた。これまでに得られた研究成果を論文としてまとめて、学術雑誌へ投稿し、引き続き研究成果を公表していくことが望まれよう。
地球温暖化傾向下における地域サンゴ群集の保全に関する研究

1.沖縄島周辺におけるサンゴ群集回復調査:1998年大規模白化後のサンゴ群集の回復過程を追跡するために、沖縄島西岸中部に10地点を設定し、サンゴ幼生定着基盤設置・回収、およびサンゴ群集調査を実施した。その結果、沖縄島西岸中部のサンゴ礁では成熟したミドリイシ属サンゴがほとんど生育しないが、幼生の新規加入が慶良間諸島に近いほど多い傾向が認められた。この結果、沖縄島でのサンゴの回復は、慶良間諸島で生産された卵の分散によって起こることが示唆された。2.琉球列島におけるサンゴ個体群の集団遺伝学的解析:沖縄島、慶良間諸島、および石垣島/西表島において、イシサンゴ目8種の造礁サンゴについて、アロザイム分析による地域個体群間の遺伝子流の推定を実施した。またあわせて、3種については、飼育によってサンゴ幼生浮遊期間の推定も行った。その結果、幼生浮遊期間の長い放卵放精型の種(コユビミドリシ等)については、上記3地域間に同程度の遺伝子流があること、浮遊期間の短い幼生保育型の種(ショウガサンゴ等)については、沖縄と慶良間間の遺伝子流が、沖縄-慶良間と石垣/西表間の遺伝子流よりも大きいことが明らかとなった。3.白化の程度が異なる地域間での褐虫藻遺伝子型多様性の比較:1998年に白化によるサンゴの死亡が強く起こった地域、白化によるサンゴの死亡が軽微であった地域、およびこれらの中間的な地域で、6種のイシサンゴ目造礁サンゴに共生する褐虫藻の遺伝子型の多様性を、DNA分析によって解析した。その結果、白化によるサンゴの死亡率が高かった地域では褐虫藻の遺伝子型多様性は低く、死亡率が低かった地域では遺伝子型多様性が高く、中間の地域では遺伝子型多様性も中間であった。(1)サンゴ群集回復の追跡:1998年大規模白化後のサンゴ群集の回復過程を追跡するために、瀬底島周辺に永久方形区域を設定し、野外調査を実施した。その結果、白化以前に最も量的に多かった放卵放精型のミドリイシ属サンゴ幼生加入数の平均は、最大の地点で13m^<-2>と高く、回復の兆しが認められた。一方幼生保育型のハナヤサイサンゴ科幼生の加入は全く見られず、繁殖様式によってサンゴ個体群の回復速度が異なることが示唆された。また現存するミドリイシ属サンゴのサイズと成熟度を調査したところ、瀬底島周辺では成熟サイズに達したサンゴはほとんどなく、野外で発見された加入個体は、瀬底島周辺で生産されたのではないことが明らかとなった。(2)サンゴ個体群の集団遺伝学的解析:琉球列島の沖縄島、慶良間諸島、および石垣島/西表島において、放卵放精型のコユビミドリイシと、幼生保育型のショウガサンゴを採集し、アロザイム分析により、地域間の遺伝子流を推定した。その結果コユビミドリイシでは、幼生の分散による遺伝子の交流が広く起こっているが、ショウガサンゴでは遺伝子流が近い地域間に限られていることが明らかとなった。また両種とも、慶良間諸島と沖縄島の遺伝的距離が近かったことから、慶良間諸島は沖縄島におけるサンゴ群集回復のための幼生供給源となることが示唆された。一方コユビミドリイシは石垣島/西表島からも沖縄島まで幼生が分散している可能性が示唆された。

また室内実験で、放卵放精型サンゴと幼生保育型サンゴの幼生の浮遊期間を測定し、放卵放精型で浮遊期間がより長いことが明らかとなった。(1)瀬底島周辺におけるサンゴ群集回復の追跡:1998年大規模白化後のサンゴ群集の回復過程を追跡するために、瀬底島周辺に永久方形区域を設定し、野外調査を前年度より継続して実施した。その結果、造礁サンゴの被度は減少傾向にあり、かつ前年に比較的多く加入が見られたミドリイシ属サンゴの生存率は低く、新規加入も少なかった。一方ソフトコーラルは、新規加入は少なかったものの1998年の高水温を生存した群体の成長により、被度が前年度の約2倍に増加し、サンゴ群集はソフトコーラル優占へと変化しつつあった。(2)瀬底島周辺における2001年サンゴ白化の状況:2001年は1998年に引き続き再び夏季の水温が上昇したが、8月末の台風の接近により水温が低下し、1998年の高水温を生き延びたミドリイシ属サンゴの白化による死亡率は20%であった。今後地球温暖化が進めば、沖縄島周辺のサンゴ群集がさらに衰退を続けることが示唆された。(3)瀬底島におけるサンゴ個体群の移植による回復実験:1998年の大規模白化により瀬底島周辺で地域的な絶滅状態となったショウガサンゴについて、実験に使用後のサンゴ群体を群体片に分割し、移植による個体群の回復の可能性を検証したが、2001年夏季の高水温時に白化し全てが死亡した。(4)琉球列島におけるサンゴ個体群の集団遺伝学的解析:沖縄島、慶良間諸島、および石垣島/西表島において、前年度2種の造礁サンゴについて実施したアロザイム分析による地域間の遺伝子流の推定を、上述の地域において4種の造礁サンゴを新たに加えて実施した。現在その結果を解析中である。以下の3項目について、研究を実施した。(1)サンゴ群集回復初期過程の追跡とサンゴ幼生加入量調査沖縄島周辺および慶良間諸島に15地点を設定し、各地点でサンゴ群集および新規加入サンゴの調査と、定着基盤を設置・回収することによって、サンゴ幼生加入数の調査を実施した。その結果、沖縄島周辺ではサンゴ群集の被度は5%未満と極めて低く、1998年の大規模白化後、サンゴ群集の同復が進行していないことが明らかとなった。一方慶良間諸島では、オニヒトデの捕食によってサンゴ群集の被度が低下した地点もあるが、被度および種多様性ともに、サンゴ群集が本来の状態を保っていた。自然に加入した幼サンゴの密度は沖縄島西岸で慶良間諸島に近いほど高い傾向にあり、慶良間諸島に現存するサンゴが、沖縄島周辺のサンゴ群集回復の幼生供給源であることが示唆された。各地点における定着基盤へのサンゴ幼生定着数は、沖縄島周辺では幼サンゴ密度とは相関せず、幼生供給量の年変動が示唆された。一方慶良間諸島では、幼サンゴ密度および定着基盤へのサンゴ幼生定着数ともに沖縄島周辺よりも少なく、オニヒトデによる撹乱を受けた場合に群集回復が起こりにくいことが示唆された。(2)サンゴのメタ個体群構造の集団遺伝学的解析放卵放精型および幼生保育型サンゴそれぞれ2種について、八重山諸島、慶良間諸島および沖縄島で、個体群間の遺伝子流推定をアロザイムにより解析した。その結果、放卵放精型のサンゴについては3地域間で十分な遺伝子流があるが、幼生保育型のサンゴは慶良間と沖縄間では十分な遺伝子流があるものの、八重山と慶良間-沖縄間では遺伝子流が小さいことが解明された。
プラナリア神経系の分子組織学的構成と再過程における再編成

プラナリアは、切断によって生じた小片から1個体を再生することができる動物であり、脳を含めた中枢神経の基本構造の再編成過程を容易に調べることができる。視覚系、中枢神経の構造および形成過程を、再生を利用して検討した。プラナリアの眼の視細胞の2本の突起は1本は光受容を坦う感桿も備え、もう1本は脳へ投射する視神経となる。視細胞全域を認識する単クローン性抗体(抗体VC-1抗体)を用い、眼の形成機構を調べた。視細胞の感桿と細胞体の間を切断すると、視細胞は退化した。眼のいま1つの構成細胞である色素細胞は維持されたが、色素細胞の存在によって幹細胞からの視細胞分化が促進されることはなかった。一方で、視神経の切断は視細胞の生存に影響せず、2日後には視神経を再生した。プラナリアのカゴ状神経系では左右の腹側神経束が前端で融合し、脳を形成している。神経系の形態観察に適したマーカーを捜すために、32種類のニューロペプチド抗体を用い、免疫染色を行なった。神経細胞や神経線維を認識した抗体は、somatostatin,oxytocinそしてFMRFamideに対する抗体であった。抗oxytocin抗体は脳の少数の神経細胞と反応し、視神経の分布領域と一致する細胞群が注目された。抗FMRF抗体は神経系の大多数の細胞、線維に反応し、神経系全般の観察に適していた。プラナリアの前半部を左右に切断し作製した2頭個体の2つの中枢神経系の関係を抗VC-1抗体と抗FMRFamide抗体を用いて調べた。双頭個体の再生時に眼の形成が頻繁に抑制されるにも関わらず、両脳ともに視神経投射領域が正常と変わらず形成されていた。抗FMRFamide抗体を用い、両脳間の連結様式を調べたところ、連結のあるものとないものが約半数ずつであった。連結のある場合でも、片方の再生脳が連結部で急速に小さくなっていた。再生脳の間での抑制作用、再生後の脳の機能分離の結果であると考えられた。
遺伝子系統樹の重層構造によるゲノム進化解析法と生物学的知識自動獲得システムの開発

(1)遺伝子系統樹の重層による筋肉組織の進化的関係の推定筋肉組織に発現する6つのタンパク質(ミオシン重鎖、ミオシン必須軽鎖、ミオシン調節軽鎖、トロポニンC、筋発生調節因子、アクチン)の遺伝子の系統樹を推定し、重ね合うことで、筋肉組織(脊椎動物では、平滑筋、速筋、遅筋、心筋、無脊椎動物では、横紋筋と平滑筋)の系統樹を推定した。この解析の結果、平滑筋は脊椎/無脊椎動物の分岐の下限よりも前に起きたことが示唆され、また遅筋と心筋の進化的関係がもっとも近かった。研究成果を論文1で発表した。(2)エレガンス線虫(C.elegans)ゲノムの非コード領域の解析多くのゲノム解析はコード領域に集中しているが、組織特異的発現や細胞系譜を決定するのは、非コード領域の塩基配列の可能性がある。そこで、多細胞生物で唯一全ゲノムの塩基配列が決定された線虫を利用して非コード領域に絞った解析を試みた。DDBJの線虫ゲノム配列だけをターゲットに相同性検索するシステムを用いた解析の結果、数百bpのわたって高い相同性を有するDNA領域が、線虫ゲノムの中に多数発見された。(3)類人猿ゲノム計画SilverのWWWデータベース概念構築科学研究費補助金の基盤A(展開研究)として、「ヒト化を特徴づける遺伝子変化探索システムの開発」を開始した。これは、配列が決定されたヒトと種分化相同な類人猿の塩基配列を決定し、ヒトの系統でだけ生じた遺伝的変化を大量に決定するものである。また決定された配列データをWWW(http://sayer.lab.ac.Jp/silver/)で公開するシステムの概念構築を行った。データベースの本体は、遺伝子名のリスト、多重整列した配列、近隣結合法で作成した系統樹等からなり、ハイパーリンクで繋がっている。
レゾルベント型跡公式と関連する保型形式とゼータ関数の研究

レゾルベント型跡公式と関連する保型形式とゼータ関数について研究を行った。得られた結果に基づき、保型形式の周期から構成されるある種のディリクレ級数について、解析的性質を証明した。そのディリクレ級数の極の位置と留数についても決定した。さらに、Sp(2,R)上の大きな離散系列表現に対する、ジーゲル・ウィッタカー関数の単純で明示的な積分表示を得た。代数体をひとつ固定し、その整数環の元を成分とする2次の特殊線形群Γを考える。代数体の無限素点の個数に応じて、この群Γは上半平面と3次元上半空間いくつかの直積に不連続に作用する。代数体から決まるこの不連続群Γに対する(適切な)セルバーグ型ゼータ関数を定義しその解析的性質や数論的応用を研究することは、保型形式の整数論にとって重要な問題と考えられが、不連続群が作用する対称空間の階数が1であるような代数体である有理数体や虚二次体以外ではあまり研究されていなかった。最近の研究により、代数体が実二次体の場合には(Y. Gon, J, Number Theory 2015)、セルバーグ型ゼータ関数の解析接続や数論的な応用が分かってきたので、今年度は純三次体の場合の不連続群Γに対するセルバーグ型関数への応用を念頭に、非自明なウェイトを持つセルバーグ跡公式と跡公式の“重さに関する差分"を研究した。得られた跡公式の差分を用いて、一変数のセルバーグ型ゼータ関数を定義し、このゼータ関数の全平面への有理型解析接続、零点と極の位置と位数の決定、関数等式を証明した。関数等式には、通常のガンマ関数、2重ガンマ関数に加えて、アイゼンスタイン級数の定数項からの寄与である“純三次体の基本単数のゼータ関数"が現れる。既に扱った実二次体の時と同様に、素測地線型定理や、ラプラシアンの固有値に対するワイル型の漸近公式も証明される。ルエル型ゼータ関数の解析接続や関数等式も同様に証明されると思われるが、跡公式をMタイプ付きに拡張する必要があり、これは次年度以降に行う。1.階数2の実斜交群上の大きい離散系列表現に対するSiegel-Whittaker関数の明示的積分表示を得た。満たすべき偏微分方程式系や形式的級数表示は今までに知られていたが(T. Miyazaki, J. Math. Sci. Univ. Tokyo 2000)、簡明な積分表示を持つ2変数の部分的に合流した超幾何関数いくつかの線形結合として具体的に書くことに成功した。このタイプの合流型超幾何関数は、階数2の他の群の場合でも現れることが期待される。また、線型結合の係数から構成される行列の行列式に著しい規則性が観察され、数論的にも表現論的にも重要であることが示唆される。以上は織田孝幸氏との共同研究の結果を含む。2.セルバーグゼータ関数の対数微分の部分的変形について考察した。具体的には、極の位置を動かさずに、各極での留数が変化するような「セルバーグゼータ関数の対数微分」の部分的変形の族を考察した。このようなゼータ関数の部分的変形の族は、今まであまり考察されたことはないが、ゼータ関数の零点についての研究において重要であると考えられる。ある条件を満たす保型形式の周期から構成されるディリクレ級数について、全平面への有理型解析接続や極の位置、極での留数をすべて決定した。その結果、今回扱った「保型形式の周期から構成されるディリクレ級数」が「セルバーグゼータ関数の対数微分」の部分的変形の族の一例を与えていることが分かり、大変興味深いといえる。平滑なSiegel-Whittaker関数の2変数の部分的に合流した超幾何関数としての積分表示とともに、レゾルベント型跡公式にとって重要である特異点を持ったSiegel-Whittaker関数についても簡明な積分表示が得られたため、研究計画はおおむね順調に進展しているといえる。実二次体のヒルベルトモジュラー群に対するヒルベルト-マース形式のなす空間には各変数に対応する二つのラプラシアンが作用する。今年度は、第二ラプラシアンの重さが任意の場合に、ある条件を満たすヒルベルト-マース形式のなす部分空間を考察し、そこに作用する第一ラプラシアンの固有値から構成されるスペクトルテータ関数、スペクトルゼータ関数について研究を行った。このようなテータ関数やスペクトルゼータ関数については、現在まであまり研究されていなかった。先ず、テータ関数の時間が0に近づく漸近公式をすべての場合に導出した。これからスペクトルゼータ関数の解析接続や原点での正則性が導かれる。これらの結果を用いて、この空間に作用する第一ラプラシアンの正規化行列式を定義し、その明示公式を求めた。得られた結果は、代表者が過去に定義したヒルベルトモジュラー曲面に対するセルバーグ型ゼータ関数を用いて記述される。この際に現れるすべての定数を決定した。特に、楕円元の寄与から決まる定数を任意の重さに対して決定した。また、重さが高いときはセルバーグ型ゼータ関数が隣接する重さの第二ラプラシアンの正規化行列式の商で表わされることも分かり、大変興味深いと言える。得られた公式の変数を特殊化することによって、いろいろな重さの第二ラプラシアンそのものの正規化行列式が、いくつかの重さのセルバーグ型ゼータ関数の特殊値を組み合わせることによって表示できることも示すことが出来た。

レゾルベント型跡公式と関連する保型形式とゼータ関数について研究を行った。得られた結果に基づき、保型形式の周期から構成されるある種のディリクレ級数について、解析的性質を証明した。そのディリクレ級数の極の位置と留数についても決定した。さらに、Sp(2,R)上の大きな離散系列表現に対する、ジーゲル・ウィッタカー関数の単純で明示的な積分表示を得た。モジュラー群に対するセルバーグゼータ関数を一般の代数体の整数環上のPSL(2)に拡張することが研究目的のひとつであったが、実二次体に加えて、純三次体の場合にも同様な手法でセルバーグ型ゼータ関数が定義できることが分かったので、研究計画はおおむね順調に進展しているといえる。階数2のジーゲルモジュラー多様体に対するレゾルベント型跡公式の差分とその応用について研究する。階数2のリー群Sp(2,R)上の特異点をもった球関数や一般化Whittaker関数からポアンカレ級数(グリーン関数)を構成し、それを核とする積分作用素の「レゾルベント型跡公式」の定式化を行う。その際には、今回得られた平滑なSiegel-Whittaker関数の2変数の部分的に合流した超幾何関数としての積分表示が役に立つと思われる。上記の「レゾルベント型跡公式」の定式化を特定のKタイプを固定した上で行い,それらの差分を研究する。得られた跡公式の細分化を用いて、一般化セルバーグ型ゼータ関数や数論的な応用を研究する。代数学GL(3)とGL(4)の跡公式のKタイプに関する差分の研究をする。Kタイプを固定した跡公式の両辺をいくつか比較してそれらのKタイプに関する差分が出来るだけ簡単になる組み合わせを考察する。Kタイプの組の候補としては、Kタイプをシフトする1階の微分作用素で移りあうものを想定している。結果として、ある放物型部分群に対する特定のMタイプから誘導される主系列表現のみがスペクトルサイドに現れる跡公式の“細分化"が得られると予想している。上記方法で、フルモジュラーな場合にいくつかのKタイプの組の候補に対して、散乱行列式と放物共役類の寄与の差分を計算したい。得られた跡公式の差分を用いて、セルバーグ型関数の定義を行いその解析的性質を調べたい。可能であれば,DeitmarとHoffmannのGL(3)の結果の別証明や精密化を研究する。