hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リバースシミュレーションによるソース同定解析手法の開発

本研究は大規模災害や日常災害における汚染源位置と強度の特定と環境影響を明らかにし、その対策に貢献することを目的とし、建物及び市街地における流れ場の実用的な逆解析手法を開発する。本研究は建物及び市街地における流れ場の実用的な逆解析手法を開発し、大規模災害や日常災害における汚染源位置と強度の特定と環境影響を明らかにし、その対策に貢献することを目的とする。本研究は、結果(現在)から原因(過去)を推定する「逆解析(inverse analysis)」を流れ場に適用し、その実用手法を開発する。リバースCFDは、極めて詳細な情報を提供する。しかし、十分な空間解像がなされた3次元の非定常シミュレーションのため、莫大な計算量が必要となる。本研究ではこの詳細かつ重い解析に加えて、原理的な精度と信頼性は同等程度に確保しつつ、より計算量が少なくて済む解析法を新たに開発する。本年度は、1.逆解析の理論構築:拡散現象は時間逆転シミュレーションを行うことは難しい。「リバースCFD」の過程で小さなスケールでの負拡散効果を減衰させる制約条件を見出す必要がある。一方、応答係数法による流れ場の汚染拡散場解析は、まず基礎となる流れ場を乱流の数値シミュレーションにより解析し、この流れ場を固定して、任意の地点でパルス状の汚染発生をなして、その濃度応答を室内各点で非定常拡散場解析によりもとめ、実際の非定常拡散場は求められた応答係数の畳み込み積分により算出する。本研究では、「リバースCFD」、「応答係数法」における逆解析とGAによる最適探査の理論構築を行った。2.逆解析シミュレーションソフトの開発と実行:「リバースCFD」と「応答係数法」のそれぞれの手法に関してシミュレーション用のソフトを開発した。それぞれ室内の閉鎖空間と建物周辺や屋外の流れ場の双方で実行し、その有効性を検討した。3.シミュレーションの信頼性、精度を検証するための模型実験:実験は、室内の閉鎖空間と建物周辺や屋外の流れ場の双方で、任意の汚染発生源を検知する複数のセンサー位置での濃度応答をトレーサーカス実験により採取し、事故などにより毒性ガス等が漏洩した場合を想定し、連続発生およびステップアップ発生により、対象とする空間の濃度時系列変化を把握し、パルス発生に対応した応答を求めるよりパルス発生の場合について検討した。4.シミュレーションと実験の相互比較:シミュレーションと実験の相互比較と問題点の抽出を行った。平成20年度は、「リバースCFD」と「応答係数法」のそれぞれの手法に関してシミュレーション用のプログラムを開発した。リバースCFDは、通常の3次元非定常の拡散数値シミュレーションに関して、移流項と拡散項のそれぞれの符号をマイナスとすれば、直ちに時間逆転シミュレーションが可能となる。これに関しては既存のソフトを使用する。しかし、負の拡散による数値的不安定を防止するため、拡散スケールの解析と数値計算格子スケールなど小さいスケールの拡散をダンプさせるフィルターの作成と組み込みが必要となる。負の拡散は、汚染質が低濃度領域から高濃度領域に輸送される現象である。過度の輸送は負値を招き、高濃度域では時間とともに濃度勾配が増大する。この負拡散が時間逆転進行に伴い物理的に非現実とならないようシミュレーションに制限をかける方法として,濃度が負になる領域が発生した場合,その負値をゼロキャンセルする計算アルゴリズムを組み込むことで,計算の安定性を確保した。応答係数法による非定常濃度場解析シミュレーションプログラムは既存のものがないため,新たに開発した。ここでは,CFDにより定常気流分布を計算し,その流れ場のCFDによる濃度計算により,汚染質発生点から観測点への応答係数を算定し,応答係数法に基づき観測点の濃度の畳み込み計算式を立てる。この濃度の計算式に重み付残差法を適用して,観測濃度と計算濃度の残差を最小にする汚染質発生量に関する連立方程式を定式化することで,観測濃度に最も適合する汚染源の位置や強度などの汚染源情報を解析的に求める。この連立方程式による発生量計算は畳み込み計算による濃度解析に対する逆解析である。
空間の表象に関する宗教民俗学的研究

本研究は、空間の言説と表象が流通・消費される様相に注目し、生成され変動するコスモロジーの動態に関する研究を行った。研究対象を社会的・歴史的文脈の中で理解し、当事者の意図や観察者の状況への関与を重視して、厚みのある日常的実践の社会的過程を描き出すことに留意している。サブテーマとして、「祝祭」「巡礼」「観光」「交換」「記憶」を設定した。研究代表者は、鳥海山麓の山形県遊佐町でヤサラ人形を空間の表象として取り上げて、地域社会の人々が象徴を通して空間の意味を喚起し、機能させる過程を考察した。共同研究者の協力を得てテーマ別の比較研究も行なった。巡礼に関しては、福岡県篠栗町での四国の写し巡礼による表象を通じてのコスモロジーの再構成、四国の遍路では個別の表象と世界遺産化運動や生態学などとの関わりの動態的考察を行った。祝祭に関しては、静岡県森町の祭りを通しての市町村合併運動への反対運動や空間の変容に対する異議申し立てを検討した。記憶については、長崎県出島で民俗が市場経済化に伴い、物理的な空間を新たに創造して歴史を読み替え、観光戦略を推進する過程を考察し、静岡県伊豆半島では、自然保護に関わる事業者や観光客の言説を分析し、霊性を求める空間の民俗の表象を見いだした。記憶と祝祭については、石川県能登半島の事例で読み替えられる民俗宗教空間の表象を明治の近代宗教行政との関わりで考察した。沖縄の新興住宅地を対象とした調査では、住民主体の歴史記録づくりを事例に記憶の喚起と再構成を抽出した。総じて、空間の表象という新しい観点からの宗教民俗学への方向性を見出すことが可能になった。本研究の目的は、イメージと現実の間を揺れ動く「空間の表象」を軸に、宗教民俗の生成と変容という観点から、地域研究を再考することである。本年度は、実践によって生成される空間がどのように「表象」されるのかを分析することに主眼を置きつつ、以下のような調査・研究を行った。鈴木正崇(研究代表者)は、5月に行った山口県防府市野島で三作神楽の調査などを通じて、神楽の空間の表象に関して考察した。中山和久(以下、研究協力者)は9月に篠栗四国霊場の札所・遍路宿の調査を行い、鉄道と観光が大正以降、篠栗町を「霊場」化させた主な変数であることを明らかにした。宮下克也は9月に士族門中宗家の現地調査を行い、門中が存在しないとされる宮古島からも、宗教的職能者を通じて自己を首里士族門中の子孫と信じ参拝に訪れるケースを確認した。谷部真吾は8月の調査から、静岡県周智郡森町で2004年に実施された提灯行列が合併によって町名が失われることへの反発という意味を持っていたことを明らかにした。織田竜也は7月に出島和蘭商館跡の復元整備事業について現地調査を行い、その目的が出島の「顕在化」を中心とする「史跡保存」と「観光資源化」であることを明らかにした.浅川泰宏は9月の徳島県での調査から、遍路空間整備運動が四国遍路という文脈を流用して再構成されるローカルな「表象の道」と捉えられることを指摘した。市田雅崇は9月に金沢で文書調査を行い、神仏分離時にムラの寺社レベルで主体的な対応が行われたことを発見した。宮坂清は810月に伊豆半島にてエコツアーの調査を行い、観光業に都市からの移住者が「エコの論理」とともに参入していることを見いだした。以上の調査・研究については、2006年6月、10月、11月、2007年1月に研究会議を開催し、いずれも本研究のテーマである空間論的な宗教民俗の生成に関連するものとして確認・共有した。

本研究は「空間の表象」の観点から宗教民俗の再構築を目指す試みである。宗教学・日本民俗学が蓄積してきた地域研究を、イメージと現実の間を揺れ動く「空間の表象」を通して、1990年代半ば以降に展開してきた空間の消費や空間の生産の観点を取り込み、人々の実践と土地との関わりを通して構築される、重層的で複合的な現代的な空間認識の変化を明らかにすることを試みた。具体的には「巡礼」「祝祭」「交換」「記憶」「芸能」などを、「空間の表象」の主題のもとに統一的に把握して宗教民俗を研究し、「空間の宗教性」を考察すると共に、動態的な地域研究を行った。本研究を遂行する背景として、1980年代後半からの癒しやヒーリング・ブームに伴う霊性への関心の高まりや、環境問題への取り組みによる自然の生命観を通じて空間の意味を考え直すという流れがあり、現代の時代状況を考慮して考察を行った。フィールドワークの拠点としては、東日本では山形県遊佐町、西日本では福岡県篠栗町を設定し、前者では鳥海山の周辺の祭祀や民俗芸能を、後者では新四国霊場の巡礼や寺社の祭祀を主題として研究した。比較の観点から、西日本では岩国市、東日本では北上市でも資料の収集を行った。あわせて、研究協力者として7名により、共同研究によって考察の深化を試みた。対象地域は研究協力者の継続調査地である四国霊場、福岡県篠栗町、石川県気多・気比、長崎県長崎市出島、静岡県南伊豆、静岡県森町、沖縄県那覇市で、「巡礼」「祝祭」「交換」「記憶」「芸能」などの主題に対応させて研究を行った。
第1番染色体長腕(1p35領域)に存在する大腸癌関連がん抑制遺伝子の検索

ヒト大腸癌組織における第1番染色体長腕(1p35領域)はマイクロサテライト領域でのへテロ接合性の欠失が高頻度に生じているため、同領域に大腸癌の発生・進展に関与するがん抑制遺伝子が存在すると考えられている。その遺伝子を単離・同定する目的で1p35部分を含め第1番染色体長腕末端部分をカバーするBACコンティグの作成を試みた。1p35-p36にマップされているexpressed sequence tag(EST)やマイクロサテライト領域のプライマーを用い、polymerase chain reaction(PCR)およびsouthern blotting法にてそのEST・マイクロサテライト配列の存在するBACクローンをBACライブラリーよりスクリーニングし単離を行った。また、それぞれのクローンの塩基配列を決定することにより互いに重複する領域を検索しコンティグを作成した。約40Mega Baseに渡る広い領域であるが、大部分をカバー出来るコンティグとなった。現在、大腸癌細胞株へのBACクローンの導入の予備実験を行っており、がん抑制遺伝子の存在する領域・クローンについて検討を行う予定である。さらに、同部位に存在することが明らかとなっている遺伝子についても発現ベクターを用いて、細胞増殖をはじめとする機能などについて検討中である。1)1pには大腸癌はじめ多くの悪性腫瘍の発生・進展に関与する癌抑制遺伝子が局在すると考えられている。本研究を推進するに当たり、1p35-p36領域のBACによるコンティグの作成を進めている。2)1p36局在するp53関連遺伝子であるp73遺伝子について、大腸癌はじめ各種悪性腫瘍における遺伝子異常のスクリーニングを行ったが、異常は見られなかった。そのため、本遺伝子の異常は発がんにはあまり関与しないものと考えられた。3)大腸癌をはじめマイクロサテライト不安定性(MSI)を示す種々の腫瘍において、特異的標的遺伝子の候補としてhCHK1,hMSH3,hMSH6,E2F4等の異常を検討した。その結果、(i)hMSH3,hMSH6は二次的に遺伝子異常を生じ、MSIを増強するものと考えられること、(ii)E2F4は異常を生じているが、正常でも見られるバリエーションと同じ異常であり、発がんにおいて特に重要な役割を果たしているものとは考えにくいこと、(iii)hCHK1は全く異常を認めないことを明らかにした。
不完全観測データからの高品質共有型リアル三次元映像空間表現の作成に関する研究

本研究では,屋外景観の三次元画像構造表現として,舞台の書割(セッティング)のように配置したコンパクト3D表現,すなわち「セッティング表現」を可能とするための高品質共有型リアル三次元映像空間表現の作成法について研究を行った.シーンの三次元構造を平面や滑らかな二次曲面の集合で近似したものに,複数枚のカラー画像を縫い合わせて作成したカラーテクスチャ画像を各構成平面・曲面毎に貼り合わせによりセッティング表現を構築する.実際には,ディジタルカラーカメラで撮影したテクスチャ画像と,レーザーレーダ式3Dレンジ・スキャナーを用いて計測した奥行きデータとを組み合わせて、リアル三次元映像空間を作成するアプローチの採用を想定し,解決すべき課題の検討を行った.屋外景観を計測対象としているので,計測上の制約によって発生する観測データの不完全性をどのように克服するかということが大きな問題となる.すなわち、不完全な観測データからどのようにして高品質の共有型三次元リアル映像空間表現を再構成するかという問題である.この問題を解決するには,以下に示すような課題に取り組む必要があることが明らかとなった.(1)観測データの不完全性をどのようにして同定するのか?(2)観測データの欠損をどのようにして補填するのか?(3)奥行き情報とカラーテクスチャ画像を別々に補填したものをどのように矛盾なく統合するのか?本年度の研究では,距離データの空間解像度向上を目的として行った補間作業,及びその過程で使用される領域分割について検討を加えた.本研究では,屋外景観の三次元画像構造表現として,舞台の書割(セッティング)のように配置したコンパクト3D表現,すなわち「セッティング表現」を可能とするための高品質共有型リアル三次元映像空間表現の作成法について研究を行った.シーンの三次元構造を平面や滑らかな二次曲面の集合で近似したものに,複数枚のカラー画像を縫い合わせて作成したカラーテクスチャ画像を各構成平面・曲面毎に貼り合わせによりセッティング表現を構築する.実際には,ディジタルカラーカメラで撮影したテクスチャ画像と,レーザーレーダ式3Dレンジ・スキャナーを用いて計測した奥行きデータとを組み合わせて、リアル三次元映像空間を作成するアプローチの採用を想定し,解決すべき課題の検討を行った.屋外景観を計測対象としているので,計測上の制約によって発生する観測データの不完全性をどのように克服するかということが大きな問題となる.すなわち、不完全な観測データからどのようにして高品質の共有型三次元リアル映像空間表現を再構成するかという問題である.この問題を解決するには,以下に示すような課題に取り組む必要があることが明らかとなった.(1)観測データの不完全性をどのようにして同定するのか?(2)観測データの欠損をどのようにして補填するのか?(3)奥行き情報とカラーテクスチャ画像を別々に補填したものをどのように矛盾なく統合するのか?本年度の研究では,距離データの空間解像度向上を目的として行った補間作業,及びその過程で使用される領域分割について検討を加えた.本研究では、目標とする屋外景観の三次元画像構造表現として、シーンの三次元構造を平面や滑らかな二次曲面の集合で近似したものに、複数枚のカラー画像を縫い合わせて作成したカラーテクスチャ画像を各構成平面・曲面毎に貼り合わせ、これらを舞台の書割(セッティング)のように配置したコンパクト3D表現、すなわち「セッティング表現」を設定する。カラーテクスチャ画像は現有の高解像度ディジタルカメラを用いて計測する。一方、奥行きデータは、距離データと粗いカラーデータとを同時に且つ同一標本点で計測可能な現有のレーザーレーダ式3Dレンジ・スキャナーを用いて計測する。屋外景観を対象とした場合、観測ポイントに関する制約、隠蔽関係、日照条件、影などの要因によって生じる不完全性を含んだものとなる。データに含まれる不完全性を検出し、その不完全性による欠損部分を補填しつつ、「セッティング表現」を構成する技法を確立した。(1)奥行きデータの不完全性の検出法研究代表者らは、現有の3Dレンジ・スキャナーで測定した奥行きデータとカラーテクスチャデータとを組み合わせ、セッティング表現の構成単位である区分的構成面(平面あるいは二次曲面)を切り出すためのセグメンテーション手法を開発している。この手法を拡張することにより、隠蔽された面と隠蔽する面とを分離し、隠蔽によるデータ欠損領域を自動的に同定する手法を構成した。(2)カラーテクスチャデータの不完全の検出法上記(1)で検出した欠損領域を、位置合わせをした上で、カラーテクスチャデータにマッピングし、隠蔽による不完全領域を指定した。また、カラーデータを、均等色空間に変換した後、そのカラーベクトルデータの微分幾何学的構造をそのスケールを変えながら分析することで、「影」の部分を検出した。(3)奥行きデータ・カラーテクスチャデータの欠損の補填法欠損の周囲領域においてベクトルデータとして与えられる観測データの持つ微分幾何学的構造を詳細かつ大域的に解析し、その結果に基づき欠損を補填する新たな手法を構成した。本研究では,屋外景観の三次元画像構造表現として,舞台の書割(セッティング)のように配置したコンパクト3D表現,すなわち「セッティング表現」を可能とするための高品質共有型リアル三次元映像空間表現の作成法について研究を行った.シーンの三次元構造を平面や滑らかな二次曲面の集合で近似したものに,複数枚のカラー画像を縫い合わせて作成したカラーテクスチャ画像を各構成平面・曲面毎に貼り合わせによりセッティング表現を構築する.実際には,ディジタルカラーカメラで撮影したテクスチャ画像と,レーザーレーダ式3Dレンジ・スキャナーを用いて計測した奥行きデータとを組み合わせて、リアル三次元映像空間を作成するアプローチの採用を想定し,解決すべき課題の検討を行った.

屋外景観を計測対象としているので,計測上の制約によって発生する観測データの不完全性をどのように克服するかということが大きな問題となる.すなわち、不完全な観測データからどのようにして高品質の共有型三次元リアル映像空間表現を再構成するかという問題である.この問題を解決するには,以下に示すような課題に取り組む必要があることが明らかとなった.(1)観測データの不完全性をどのようにして同定するのか?(2)観測データの欠損をどのようにして補填するのか?(3)奥行き情報とカラーテクスチャ画像を別々に補填したものをどのように矛盾なく統合するのか?本年度の研究では,距離データの空間解像度向上を目的として行った補間作業,及びその過程で使用される領域分割について検討を加えた.
プレストレストコンクリート部材の各種限界状態に注目した変形性能評価手法の構築

スラブおよび直交梁を有するプレストレスト鉄筋コンクリート骨組の地震時の変形性能を各種限界状態に注目しつつ定量的に評価するために、十字形柱梁部分骨組試験体を用いた静的載荷実験を行った。また、梁曲げ最大耐力時の変形を評価するため、既往の提案を参照して変形性能評価を実施した。実験によってプレストレス率およびPC鋼材回りの付着性状が骨組内のT形梁の力学挙動に与える影響を定量的に示した。最大耐力時の変形性能を既往の提案手法では精度よく評価できなかった。梁主筋あるいはPC鋼材の柱梁接合部からの抜け出しによる付加変形を陽な形で考慮すべきであることを指摘した。2012年度に実施したスラブ付き十字形柱梁部分架構実験の結果を詳細に分析することにより、梁曲げ耐力に対するスラブの協力効果、PC鋼材の残留緊張力の推移、各種限界状態の決定要因等についての知見を以下のように得た。(1)スラブの等価協力幅は梁主筋降伏と同時の梁部材角0.15%程度で梁スパンの0.1倍を超え、最大層せん力に達する前に梁スパンの0.2倍に達した。(2)PC鋼材の残留緊張力は、プレストレス率が0.5程度の場合、梁変形の増大とともに初期緊張力よりも増加したが、プレストレス率が0.75程度の場合には逆に低下した。PC鋼材降伏後の梁部材角1.5%時の緊張力残留率は0.851.29であった。(3)最大層せん断力除荷時の残留変形角および残留ひび割れ幅にスラブの影響は見られなかった。(4)上端曲げ耐力が下端曲げ耐力よりも大きいT形梁断面では、矩形断面と比べて上端引張時には早期に下端コアコンクリートが圧壊し、主筋の座屈および破断を誘発した。(5)使用限界は梁部材角0.150.53%で「残留ひび割れ幅0.2mm」および「主筋の僅かな降伏」によって、修復限界Iは梁部材角0.240.90%で「PC鋼材の弾性限界」および「残留ひび割れ幅1.0mm」によって、修復限界IIは梁部材角0.691.69%で「残留変形角1/200」,「PC鋼材の僅かな降伏」および「残留ひび割れ幅2.0mm」によって安全限界は梁部材角2.664.36%で「コアコンクリートの圧壊」および「主筋の破断」によって各々決定した。この実験ではPC鋼材として付着の良くない丸鋼棒を使用したが、PC鋼材に沿った付着性状がスラブ付きのT形梁の力学特性に与える影響を実験によって調査した研究はほとんどない。そこで2013年度はPC鋼棒の付着性状を変数としたスラブ付き十字形柱梁部分架構試験体二体を設計して製作した。本研究ではプレストレスト・コンクリート(PC)構造建物の性能評価型設計法を開発することを最終到達点として見据えつつ,PC梁曲げ部材が各種限界状態に到達するときの変形を精度良くかつ簡便に求める手法を構築することを目的とする。実際の建物にはスラブが取り付くため,そのような状態で静的載荷実験を行って,梁部材の復元力特性,各種限界状態に至るまでの損傷過程などを詳細に調査した。とくにスラブ上面のひび割れ幅を測定した例はほとんどないので,デジタル・マイクロスコープを用いて詳細なひび割れ測定を実施した。試験体は梁曲げ破壊が先行するように設計し,平面十字形部分架構に直交梁およびスラブを付加した2体である。実験変数はPC鋼材の直径である。実験研究によって得られた主要な結論を以下に示す。1全試験体とも梁主筋の降伏後にPC鋼材の降伏と同時あるいはそのあとに最大耐力に到達し,その後は梁主筋の座屈および破断によって耐力が急激に低下して,梁付け根コンクリートが激しく圧壊した。2復元力履歴特性のループの太り具合を表す指標である等価粘性減衰定数heqを,上端引張り時および下端引張り時の各半サイクルのループについて求めた。半サイクルの等価粘性減衰定数heqは,鋼材(梁主筋,スラブ筋およびPC鋼材)の引張り力の和が上端引張り時および下端引張り時とで大きく異なる場合には,下端引張り時のheqのほうが上端引張り時のそれよりも大幅に大きくなった。一方,上端および下端引張り時の鋼材引張り力の和の差分が小さい場合には,等価粘性減衰定数heqの違いは小さくほぼ同じ数値であった。平成26年度には,スラブ・直交梁付きの十字形柱梁部分架構試験体二体(前年度に作製)の静的載荷実験を実施した。この実験ではPC鋼材の表面形状(丸鋼および異形)を実験変数として,PC鋼材とグラウト間の付着性状が柱梁骨組の力学挙動に与える影響を検討した。

スラブの付くT形梁のプレストレス率は上端引張り時で0.5,下端引張り時で0.9である。実験で得られた知見を以下に示す。実験では2体とも梁曲げ破壊を生じた。PC鋼材の付着性状が不良の場合には梁付け根の下端コンクリートが圧壊して,梁主筋の座屈を生じた。スラブ面のひび割れ状況にはPC鋼材の付着の良否による影響はほとんど見られなかった。ほかの実験において,スラブの付くT形梁断面の上下のPC鋼材径を変えることによって上端あるいは下端引張り時のプレストレス率を同じにしたところ,梁に生じるひび割れ状況はスラブのない矩形断面梁(既往の実験より)の場合と類似した。このことからスラブがPRC梁のひび割れ性状に与える影響は大きくないと推察された。PRC梁部材の実験における各種限界状態の決定要因およびそのときの変形を特定して考察を加えた。詳細についてはさらに検討を要する。上記の結果と平成24年度の実験成果とをあわせて,スラブの付くT形梁の復元力特性,等価粘性減衰定数,ひび割れ幅と部材変形との関係,各種限界状態の評価と同定,などを総合的に検討している。これと並行して,本研究室で以前に実施したプレストレスト鉄筋コンクリート造柱梁部分架構試験体21体(平面十字形17体,平面ト形2体およびスラブ付き十字形2体)を用いて最大耐力時の梁の変形性能を検証した。80個のデータ(全部で40本の梁について正負載荷時の変形をそれぞれ採用)のうち72個の計算値が実験値を下回った。計算値を実験値で除した値の平均値は0.64,標準偏差は0.33であり,最大耐力時の変形評価の精度は良好ではなかった。建築構造学当初の計画では2013年度に作製したスラブ付き十字形柱梁部分架構試験体二体の実験を年度内に終了する予定であったが、試験体の実験変数の選定などの設計に時間を要したため、実験の実施が遅れている。これと並行して、プレストレスト・コンクリート梁の復元力特性の定量評価を目標として、既往の実験データ・ベースを用いて最大耐力時の強度と変形についての解析研究を実施した。梁端部に形成される塑性ヒンジ領域の長さについての検討を行い、それに平面保持を仮定した断面解析より得られた曲率を乗じることによって、最大耐力時の変形を推定したが、実験結果を過小評価する結果となった。この原因として、付着劣化したPC鋼材のひずみが平面保持仮定から逸脱することを評価するためのひずみ適合係数F値の数値が適切でない可能性、柱梁接合部からの梁主筋の抜け出しによる付加変形を考慮できないこと、などを挙げた。この検討をもとにして、PC鋼材の付着すべりを間接的に考慮できる断面解析手法[六車・渡辺・西山(1984)]の見直しおよび再構築を予定していたが未達成である。以上の理由から、本年度の研究によって三年計画の本課題を解決する上で必要な成果を得たが、進捗状況としてはやや遅れていると判断した。実建物により近い状態を模擬するため、柱梁部分骨組にスラブおよび直交梁を付加した試験体2体に正負交番載荷する実験を行った。その耐震性能の評価を容易にするために、スラブのない平面十字形柱梁部分骨組の地震時挙動と比較・検討した。実験では梁部材の主筋およびPC鋼材が引張り降伏したあと、梁主筋の座屈および破断、スラブ筋の破断および梁付け根コンクリートの圧壊によって安全限界状態に到達した。このときスラブが引張り力を受ける上端引張り時の挙動と、スラブが圧縮力を受ける下端引張り時の挙動とを別個に検討して比較することによって、スラブの効果を検討した。さらにデジタル・マイクロスコープを用いて梁部材の曲げひび割れ幅を詳細に測定することによって、曲げひび割れ幅と部材変形との関係を定量的に評価するための基礎的資料を得た。
カーボンナノチューブ電極と有機伝導材料によるカーボン電子素子

カーボンナノチューブ電極と有機伝導材料によるカーボン電子素子の実現を目標としてハイブリッドシステムの提案および試作を行い電気伝導での機能検討を行った。2本の多層カーボンナノチューブが交差している系を利用して、ナノサイズ材料間のナノ接点を通して電荷の移動を試料に印加したゲート電圧によって制御することに成功した。1本のナノチューブは主チャンネルとして働き、追加チューブは電荷の蓄積ノードとして働く。ゲート電圧の印加において主チャンネルナノチューブから電荷が蓄積ノードにトンネルして移ると主チャンネルの電気伝導が変調する。これはフラッシュメモリー型の動作を示しており、ナノサイズ伝導体を組み合わせることによって初めて機能素子を作製したことになる。特に重要な事として理想伝導体として期待されているナノチューブに対して初めて帯電粒子の影響で電気伝導が変化することを実験的に調べることができた。また、多層カーボンナノチューブと金コロイド粒子を組み合わせて素子作製を行った。ゲート電圧を印加することにより金コロイドを帯電させMWNTの伝導の変化を調べた。電流値に離散的な変化を伴うメモリー素子に特有なヒステリシスループを観測した。これはMWNTとGCPs間のキャリアひとつひとつの出入りを示していると考えられる。またバイアス電圧とゲート電圧を一定に保ち、いくつかの状態間をキャリアが遷移することに起因するランダムテレグラフ信号を観測した。これらのナノ材料ハイブリッドシステムの機能および作製方法の発展を目指した研究を現在も推進している。多層カーボンナノチューブ(MWNT : multiwalled carbon nanotube)は良好な電気伝導を有する極微細線(直径10nm、長さ5μm)として知られている。また金コロイド粒子(GCP : gold colloidal particle)も極微細球形粒子(直径10nm)である。このようなナノ材料を単位材料として組み合わせて素子作製を行うことで、ナノスケール機能素子の容易な作製が期待される。そこでMWNTとGCPsを組み合わせて、電荷トラップ構造(メモリー構造)を試作した。素子はSiO_<2/>Si基板を用い、MWNTにPt/Auのオーミック端子を形成しGCPsを付着させた構造である。MWNTを伝導チャネルとして利用し、ゲート電圧を印加することによりGCPsを帯電させMWNTの伝導の変化を調べた。GCPsをSiO_2基板上に定着させるために、あらかじめZEP電子線レジストでGCPsを付着させる領域にレジストの窓を作製し、その後N-[3-(Trimethoxysilyl)propyl]-ethylenediamineを純水で0.05%(v/v)に希釈した溶液で選択的に基板表面を活性化させた。この試料にGCPsを分散させた後、4.7Kにおいてバイアス電圧を固定してゲート電圧を掃引した。この結果、電流値に離散的な変化を伴うメモリー素子に特有なヒステリシスループを観測した。これらの詳細を現在解析している。
ベッコウバチ毒液に含まれる麻痺活性物質の探索と構造解析

ベッコウバチをはじめとする単独性カリバチは、ハチの種類によって決まった種類の昆虫(あるいはクモ)をとらえ毒針で麻酔した後、自分の幼虫のための「生きた動かない餌」とする。このような単独性カリバチ毒が引き起こす麻痺現象は広く知られているにも関わらず、毒液成分の化学的研究例は少ない。筆者らは、単独性カリバチのなかでも大型のクモを狩る、オオモンクロベッコウに注目し、MALDI-TOFMS,ESI-QTOFMSなど質量分析をはじめとする高感度構造解析、ジョロウグモを用いた麻痺活性試験などを用いて、毒液に含まれる麻痺活性物質の探索および構造決定を目指してきた。今年度は、クモを用いた麻痺活性試験で活性を示す画分が得られたため、その成分分析を行った。逆相HPLC、SDS-PAGE、データベースと組み合わせた質量分析等の分析結果、その主成分は新規蛋白質であることが分かった。さらにその蛋白質の酵素消化を行い、MALDI-TOFMSとESI-QTOFMSを用いて消化ペプチド断片のMS,MS/MS分析を行なうと供に、HPLC精製できたペプチドに関しては、微量プロテインシークエンサー分析の結果も併せてアミノ酸配列を決定した。その部分アミノ酸配列を基に遺伝子のクローニングを行い、新規蛋白質の全アミノ酸配列を得たところ、ミツバチ由来のヒアルロニダーゼと高い相同性を持っていることがわかった。ハチは多様な生活様式を持ち、種によって毒の成分も異なることが知られている。スズメバチなどの様に社会生活を営む「社会性カリバチ」に対し、単独で行動する「単独性カリバチ」は、他の昆虫やクモを捕らえて、毒針で麻痺させた後これに卵を産み付ける。その習性から、単独性カリバチの毒液には神経伝達経路に作用する物質があると予想されているが、実際の毒成分の化学的研究例は少ない。これらのカリバチは、単独で行動するためハチ自体が入手困難な上、毒液が微量で従来の解析法に必要な量の試料入手が難しいことが大きな理由となっている。単独性カリバチのなかでも、クモを狩るベッコウバチ類の毒は、相手も捕食者であるということから、他のカリバチの毒より強力であると予想される。本研究では、大型の徘徊性のクモを狩るベッコウバチ類の毒液について、各種質量分析と我々が確立した麻痺活性試験法を用い、麻痺活性成分の探索とその単離を試みた。カリバチの毒液には、低分子アミンからペプチド・蛋白質に至るまで様々な成分が含まれていることが知られているが、我々の今までの実験から、麻痺活性には蛋白質成分が重要だということがわかっている。まずハチを採集し毒液を集めた後、質量分析、各種クロマトグラフィー分析を行った。次にそれぞれのフラクションについてクモ麻痺活性を調べたところ、活性を示すフラクションを得ることができた。現在、そのフラクションに含まれる蛋白質のアミノ酸配列を解析中である。
N－ヘテロ環状カルベンを配位子とする二核錯体の協同効果に関する研究

本研究では、N-ヘテロカルベンまたは三級ボスフィン二座配位子をもつ有機ヘテロ二核錯体の合成と反応により、二核錯体の特異な反応性を開拓し、遷移金属間の協同効果を分子レベルで解明することを目的とした。初期段階におけるN-ヘテロカルベンを配位子とする錯体の合成は困難であることが分かり、当該研究室で開発された架橋錯体(dppe)Pt(μ^2-COCH_2Me_<3-K>C,_KO)Mn(CO)_4および非架橋型の錯体(dppe)(COCH_2Me_3)PtMn(CO)_5を用いたチイランの開環反応について検討したところ、後者と2,3-ジメチルチイランの反応では、炭素の立体反転を伴っておりSN2型で進行しチアマンガナサイクルが白金に結合した錯体を与えたが、一方、前者の架橋錯体と2,3-ジメチルチイランとの反応では、中間体は見られず立体保持でブテンを生成した。なお、後者の錯体は、加熱によりブテンを立体保持で与えた。どちらの場合も生成する錯体は、X線構造解析によりチオカルボキシラト架橋の錯体であることが明らかとなった。このように、白金-マンガン二核錯体の架橋配位子が反応を制御しており、架橋により協奏的な立体保持の脱硫反応が白金とマンガンの協同効果により進行していることを明らかにすることができた。後者の直接的な脱硫反応を動力学的に検討した結果、反応はチイランの濃度の増加に伴って速度が増加したが、三級ホスフィン配位子の添加による効果はなかった。また、ラジカル禁止剤の影響も受けなかったことから、協奏的に進行しているものと推定された。遷移金属触媒による物質変換反応は、グリーンケミストリーの概念からも非常に重要である。本研究の目的は、N-ヘテロ環状カルベンの導入により従来の協同的バイメタリック触媒の反応性向上を期待し、その機構を解明するものである。これまで、受け入れ研究者である小宮は、三級ホスフィンやジエンを配位子とする有機ヘテロ二核錯体を合成し、その反応性を検討することにより、いくつかの二核錯体の金属間協同効果を明らかにし、特異な反応性を見い出すとともに、新しい触媒反応を開発してきた。一方、ZAMORA氏はカナダのアルバータ大学において、Nヘテロカルベン配位子をもつ二核錯体に関する研究に携わってきた。本研究においては、有機ヘテロ二核錯体にNヘテロカルベン配位子を導入し、新たな反応性と触媒活性を探索することを目的としている。特にこれまで行われてきた二座ホスフィンを配位子とする二核錯体の反応性として興味深い(1)有機基移動反応(2)ヘテロ小員環の開環反応(3)アリル錯体の合成と反応(4)これらを用いた触媒反応の開発について行うことを目的とした。昨年末からの会誌であったので、初年度は原料合成と従来行われてきたしいランの開環反のについて研究した。原料合成としては、nヘテロカルベン配位子をAlberta大学のCowie教授より入手し、対応する白金錯体の合成を試みている。現在のところ単離にはいたっていないが、合成の可能性を示唆するデータが得られている。チイランの炭素-硫黄結合の切断反応については、用いるアルキル白金-マンガン錯体のアルキル基の種類により反応の立体選択性が逆転することを明らかにすることができた。ここからの脱硫過程は立体保持であるが、その機構を明らかにするべく検討中である。次年度へのさらなる展開が期待される。昨年末に来日し、研究を開始したため、Nヘテロカルベン錯体については、原料合成の段階であり、次年度に継続して研究を続ける予定である。

また、ヘテロ小員環の開環反応については、これまで当該研究グループにおいて行われていたものを発展させたものであり、これに参画し次年度においてカナダ化学会で公表予定である。今後は、白金及びパラジウムのヘテロカルベン錯体を合成単離し、その反応性を明らかにするとともに、含硫黄小員環化合物の位置及び立体選択的開環脱硫反応の機構を明らかにしてゆく予定である。特に研究計画の大幅な変更はない。
情報幾何に基づく新しい進化型探索フレームワーク構築に関する研究

本研究では,情報幾何に基づく進化型探索アルゴリズムの枠組みであるInformation-Geometric Optimization (IGO)の拡張と最適化プロセスの効率化を目指し,高次元最適化問題のためのIGOアルゴリズム設計,制約付き最適化問題のためのIGOアルゴリズム設計,ノイズ付き最適化問題におけるリサンプリング戦略の性能解析とリサンプリング回数の設計などの研究成果を得た.本研究では,情報幾何に基づく進化型探索アルゴリズムの枠組みであるInformation-Geometric Optimization (IGO)の拡張と最適化プロセスの効率化を目指し,高次元最適化問題のためのIGOアルゴリズム設計,制約付き最適化問題のためのIGOアルゴリズム設計,ノイズ付き最適化問題におけるリサンプリング戦略の性能解析とリサンプリング回数の設計などの研究成果を得た.本研究では,アルゴリズム設計やパラメータ調節コストまで考慮した最適化全体を通して効率的かつ統合的な進化型探索フレームワークの構築を目的とする.2013年度は,当初の研究計画に沿い,近年提案された探索フレームワークInformation-Geometric Optimization (IGO)に着目し,(1) IGOの一次収束性解析,(2) IGOの高次元最適化への拡張のほか,(3) IGOの制約付き最適化への拡張を行った.以下に各項目についての実績を報告する.(1)研究計画通り,まず非制約連続最適化におけるIGOフレームワークの一次収束性解析を行った.確率近似の解析において広く利用されているODE法を応用し,IGOのパラメータによって定義されるMarkov Chainを解析することでパラメータの一次収束を証明した.さらに,この方法論を情報理論の観点から抽象化し,一般の最適化問題におけるIGOフレームワークの一次収束性が,IGOから導かれるODEの指数的収束性に帰着することを示した.(2)高次元最適化問題ではアルゴリズムの計算時間およびメモリ使用量は次元数に対して線形にスケールすることが望ましい.これをIGOフレームワークで実現するために,IGOにおける確率モデルを次元数に比例したパラメータ数で表現し,このモデルにおける自然勾配を解析的に導出した.既存のアルゴリズムと比較することで,広い問題クラスで効率的であることを示した.この成果は国際会議GECCO2014にて採択され発表予定である.(3) IGOは探索空間の形状によらずに適用可能なフレームワークであるが,制約の存在により探索効率が悪化する.これを回避するために,実行領域上の切断正規分布における自然勾配を解析的に導出し,IGOフレームワークに適用した.この成果は国際会議に投稿中である.本研究では,アルゴリズム設計やパラメータ調節コストまで考慮した最適化全体を通して効率的かつ統合的な進化型探索フレームワークの構築を目的とし,当初の研究計画に沿い近年提案された探索フレームワークInformation-Geometric Optimizat ion (IGO)に着目し,1.高次元最適化のためのアルゴリズム導出,2.制約付き最適化のためのアルゴリズム導出,3.ノイズ付き最適化における再評価回数アプローチの解析,4. IGOに基づく探索アルゴリズムの一次収束性解析について研究を行った.以下に各項目についての本年度の研究実績を報告する.1.高次元最適化問題において計算時間およびメモリ使用量が次元数に対して線形にスケールするアルゴリズムを,IGOの枠組みから導出した.これにより,1e5次元の連続最適化問題が現実的な時間で最適化可能となった.(GECCO2014他)2.制約付き最適化問題において効率的なアルゴリズムを導出するために,実行領域上の切断正規分布における自然勾配を解析的に導出し,これを用いたIGOアルゴリズムを設計した.シミュレーションおよび理論解析により,境界上に最適解が存在する場合に非制約の場合と同様に振る舞うことを明らかにした.(PPSN2014他)3.離散空間におけるノイズ付き最適化において,目的関数の期待値を推定するための再評価回数と,最適化に必要な総評価回数の関係を理論的に解析した.また,ノイズの分散の上限が未知な場合に効率的に最適化するための再評価回数のスケジュールを提案した.(Theoret. Comput. Sci. 2015他)4.確率モデルベースの最適化法の一次収束性を解析するために,確率近似の理論を応用した方法論を提案した.また,IGOフレームワークから導きだされる連続最適化アルゴリズムの一次収束性を証明した.(論文投稿準備中)26年度が最終年度であるため、記入しない。ソフトコンピューティング26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画では,非制約連続最適化におけるIGOの一次収束性解析を2013年度に行い,一般の最適化問題への拡張を2014年度に行う予定であったが,現在までに拡張が実現されている.収束性解析の方法論および非制約連続最適化における一次収束の証明をすでに論文にまとめ始めており,この点で計画よりも進んでいる.IGOフレームワークの高次元最適化への拡張に関しては,計画通り2013年度に成果をあげ,すでに進化計算分野において権威ある査読付き国際会議GECCO2014に採録決定済みであり,計画通りに進展している.2013年度から2014年度にかけて,さらにIGOフレームワークを多目的最適化へと拡張する予定であったが,研究中に制約条件による悪影響が観察されたため,計画を変更し,先に制約付き最適化に対するIGOフレームワークの効率的な拡張方法について研究を進めている.この成果の一部は国内学会で発表し,さらに査読付き国際会議に投稿中である.以上より,研究計画の一部を変更したものの,おおむね計画通りに研究が進展していると判断する.

IGOフレームワークの理論解析に関しては,当初計画よりも進んでおり,2014年度にはこれまでの成果をまとめるとともに,収束速度とパラメータの関係を明らかにし,パラメータの理論的推奨値を検討することでフレームワークの効率化を目指す.IGOフレームワークの拡張に関しては,研究実績および現在までの達成度に述べるように,一部計画を変更して研究を進めている.当初の予定では多目的最適化への拡張を行うこととなっていたが,制約付き最適化への拡張が急務と判断し,先に,制約付き最適化へのIGOフレームワークの拡張方法を,自然勾配の観点から研究する.既に実行可能領域上の切断積分布についての自然勾配を解析的に導出し,これを用いて拡張したフレームワークの線形制約下での有効性を実験により確認し,国内学会にて公表している.今後はより一般の制約条件下での有効性を実験により評価する必要性がある.次いで,多目的最適化問題へのIGOフレームワークの拡張を行う.当初の研究方策どおり,多目的最適化を単目的指標最適化として捉え,2013年度に行った高次元最適化に関する研究を拡張することで効率的な探索フレームワークを構築する.さらに,2014年度は制約付き最適化や高次元最適化に関する研究成果を論文にまとめ,公表に努める.
運動時の摂取Mgの動態解明と疾病予防効果

運動負荷は、ラットの見かけのMg吸収率の増加、血清Mg濃度の低下および骨格筋Mg量の上昇を引き起こした。骨格筋Mg量の増大は糖代謝関連酵素(PFK、PK)活性と正の相関を示した。また運動負荷は、骨格筋TRPM7発現量の増加を伴い、骨格筋へのMgの取込みを促進し、エネルギー代謝に影響を及ぼすことが示唆された。一方、Mg摂取量の増大は骨格筋TRPM7の発現量の増加をもたらしたが、骨格筋Mg量へは影響を及ぼさなかった。これらの結果は、血液中Mg濃度が骨格筋Mg量に影響を及ぼさないことを示唆した。本研究(平成22年度)では、運動時にMg要求性が亢進するか否かについてラットを用いた実験を行った。その結果、高強度運動負荷(体重14%の負荷で20秒間の強制遊泳を14回反復)や低強度運動負荷(無負荷で2時間の強制遊泳)でMgの見かけの吸収率が上昇すること、血中Mg濃度が低下すること、骨格筋(ひふく筋)中のMg濃度の上昇とPK、PFK活性との間に有意な相関があることが見出された。続いて血中Mg濃度への運動負荷の影響を検討するため、異なるMg摂取量の運動負荷ラットを用いたMg出納実験を行った。無負荷で1時間の強制遊泳を供したラットに異なる3つのMg含有量の飼料を給餌させ2週間飼育した。その結果、高Mg摂取ラット(飼料濃度1250ppm)では血中Mg濃度の低下は観察されなかったもののMg出納は安静ラットに比して高値を示した。これらの結果は、血中Mg濃度に非依存的に運動刺激が食餌由来のMgの組織への取込みを促進していることを示唆している。この仮説を検証するために、代謝性アシドーシスを誘発する塩化アンモニウム摂取による血中Mg濃度およびMg出納に及ぼす影響を検討したが、1.5%塩化アンモニウム摂取により血中Mg濃度は上昇したもののMg出納には影響を及ぼさなかった。これらの知見から、現在は食餌性Mgの骨格筋への取込みについてTRPM7の発現量を中心に検討している。平成22年度に実験に供したラット骨格筋におけるTRPM7、腎臓におけるTRPM6、Claudin16などの発現量を引き続き検討し、運動時のMg動態について検討する。平成22年度の研究では、運動負荷ラットのMg吸収率の上昇と血清Mg濃度の低下および骨格筋Mg含量の上昇を確認した。本年度は血清および骨格筋Mgと骨格筋TRPM7の発現量の関係について検討した結果、運動負荷により骨格筋TRPM7の発現量の増加を確認し、血清Mg濃度とは負の相関(r=-0.583,p<0.001)、骨格筋Mg含有量とは正の相関(r=0.531,p<0.001)を確認した。またTRPM7の発現には負荷運動強度(軽強度負荷:2時間強制遊泳、高強度負荷:体重14%負荷での20sec X 14rep間欠的強制遊泳)の違いによる有意差は確認されなかったが、高強度負荷運動で高値を示した。これらの結果は、運動負荷がTRPM7を介して骨格筋Mg動態に影響を及ぼすことが示唆された。この現象が運動負荷による直接的な影響であることを確認するため、異なるMg含有飼料(低Mg食、通常Mg食、高Hg食)を給餌した際の運動負荷ラットにおけるMg吸収率および血清、骨格筋Mg含有量、そして骨格筋TRPM7の発現量について検討した。先の研究では、運動負荷に伴い血清Mg濃度の低下と骨格筋TRPM7の発現量の増加が確認されたが、低Mg食による低Mg血症(安静ラット)では骨格筋TRPM7の発現量の増加は確認されなかった。しかしながら運動負荷低Mg食ラットでは血清Mg濃度は安静低Mg食ラットに比して低下を引き起こさないにも関わらず、TRPM7の発現量は増加した。加えて運動負荷高Mg食ラットでは運動負荷通常Mg食ラットに比して、血清Mg濃度は高値を示すものの骨格筋TRPM7の発現量も高値を示した。先の研究では、血清Mg濃度が骨格筋TRPM7の発現に影響を及ぼすものと考えたが、運動負荷がもたらす異なる要因がTRPM7の発現および骨格筋Mg含有量に影響を及ぼすことが示唆された。いずれの研究も15日間の飼育実験であり、測定に用いたサンプルは最後の運動負荷から約16時間後のものであり、今後運動負荷時の経時的な変化を検討する必要があると考え予備検討を実施した。

1時間の強制遊泳時の経時的血清Mg濃度は、中心静脈カテーテル留置による採血および尾採血の2つの手法で確認し、運動中は血清Mg濃度の増加を、運動負荷終了後には低下する傾向を確認した。またウェスタンブロット法による骨格筋の全TRPM7発現を検討してきたが、骨格筋における発現局在を確認するために、組織染色等の手法の導入も検討する必要がある。
有機カチオントランスポータを介した薬物排泄機構の分子・細胞生物学的研究

腎尿細管に発現する有機カチオントランスポータ(OCT)は、塩基性薬物や不要代謝物の尿細管分泌を担っている。本研究では、hOCT2を中心としたヒト有機カチオントランスポータ群の基質認識特性、並びに腎機能の指標であるクレアチニンの輸送に対するhOCT2の関与について検討した。ヒト腎cDNAライブラリーから、hOCT2のスプライシングバリアントであるhOCT2-A cDNAの単離に成功した。hOCT2-Aは483個のアミノ酸からなり、hOCT2と81%のアミノ酸相同性を示した。hOCT2-A mRNAは腎に強く発現すること、弱いながらも骨髄、精巣や胎盤などにも発現が認められた。hOCT2及びhOCT2-Aのカチオン性薬物に対する親和性は、hOCT2-AはhOCT2に比べて多くのカチオン性薬物に対し高親和性であることが判明した。以上の結果から、hOCT2-AはhOCT2と異なった薬物認識特性をもつ高親和性の新規有機カチオントランスポータであり、カチオン性薬物腎動態の多様性を担うこと明らかにした。糸球体濾過量(GFR)は腎機能の重要な指標であり、クレアチニンクリアランス(Ccr)が評価方法として汎用されている。しかし、クレアチニンの腎排泄は糸球体濾過だけでなく尿細管分泌も関与するため、Ccrが実際のGFRより高くなることが指摘されている。尿細管上皮細胞におけるクレアチニンの輸送に有機イオン輸送系の関与が示唆されてきたが、その分子的実体については未解明であった。本研究によって、ヒト腎における側底膜側からのクレアチニン取り込みにhOCT2が関与することを初めて明らかにすることができた。さらに、hOCT2を介したクレアチニン取り込みは、シメチジンやトリメトプリムなど、種々カチオン性薬物によって阻害されることを見出した。これらの結果は、Ccrを用いたGFRの正確な評価方法を確立する上で極めて有用な情報である。
ヒバ・アスナロ天狗巣病菌の生活環の解明と病原菌個体群の遺伝的解析

東北・中部地方にわたる9地点のヒバおよびクロベ上の発生地において天狗巣病菌Blastosporabetulaeの採集、調査を行った。青森県および石川県下の発生地では、B.betulaeはいずれもヒバ上の精子・さび胞子世代のみで、宿主交代を経ずに同種寄生を行っていることが示唆されたが、福島県および長野県下の発生地では、いずれも中間宿主であるカバノキ属植物が生育しており、これらにB.betulaeの夏胞子・冬胞子世代の発生が認められたことから、異種寄生を行っていることが明らかとなった。これらの解剖学的および細胞学的観察から、ヒバ・クロベ上の精子・さび胞子・カバノキ属植物上の夏胞子・冬胞子の各胞子世代はいずれも形態ならびに核相の点で異種寄生型さび菌において知られているものと相違は認められなかったが、ヒバ・クロベ上の罹病部内の菌糸体は2核性であり、また冬胞子の発芽により減数分裂を経て生じる1核性の担子胞子はさらに核分裂を経て2核性の発芽管を生じることが明らかとなった。したがって、さび胞子の感染によるヒバ・クロベ上での同種寄生型生活環とカバノキ属植物を経て担子胞子の感染による異種寄生型生活環は核相交代の上では矛盾せず、いずれも起こりうることが示唆された。さらに各発生地から得られた133菌株のリボソームRNA遺伝子ITS領域の塩基配列を明らかにし、病原菌個体群の遺伝解析を行った結果、同種寄生型生活環を送っている個体群では遺伝的変異がほとんどみられないか、きわめて小さかったのに対して、異種寄生型生活環を送っている個体群では遺伝的変異が大きかった。これは異種寄生型生活環ではカバノキ属植物上の冬胞子世代において規則的に遺伝的組換えを生じ、それが個体群内に蓄積されるのに対して、同種寄生型生活環では遺伝的組換えを生じずにさび胞子の感染によってヒバ上で生活環を繰り返していることによると考えられた。平成13年度は、青森県下北・津軽地方、福島県南会津地方のヒバ天然林、石川県能登地方のアテ(ヒバ)造林地、長野県八ヶ岳のクロベ天然林において天狗巣病の発生調査を行い、病原菌試料を採集した。下北・津軽と能登の天狗巣病発生地では病原菌が宿主交代を行わずに、同種寄生型生活環を送っていることが強く示唆されたが、南会津と八ヶ岳の発生地では中間宿主であるカバノキ属植物が生育しており、これらにも病原菌の発生が多数認められ、異種寄生型生活環を送っていることが明らかとなった。各発生地で採集した病原菌試料について解剖学的および細胞学的研究を行い、病原菌の生活環における核相交代を明らかにした。その結果、ヒバ・クロベ上の精子、さび胞子、カバノキ属植物上の夏胞子、冬胞子の各胞子世代はいずれも核相の点で異種寄生型さび菌において知られているものと相違は認められなかったが、ヒバ・クロベ上の罹病部の菌糸は2核性であり、また冬胞子の発芽により減数分裂を経て生じる1核性の担子胞子はその後1回の核分裂を経て2核性の発芽管を生じることが明らかとなった。したがって、核相交代の点からさび胞子の感染によるヒバ・クロベ上での同種寄生型生活環とカバノキ属植物を経て担子胞子の感染による異種寄生型生活環のいずれも起こりうることが示唆された。さらに各発生地の病原菌個体群についてのリボソームRNA遺伝子の解析では、発生地によって病原菌個体群の遺伝的変異の程度が異なり、同種寄生型生活環を送っている個体群では遺伝的変異がきわめて小さかったのに対して、異種寄生型生活環を送っている個体群では遺伝的変異が大きいという結果が得られた。これは異種寄生型生活環ではカバノキ属植物上の冬胞子世代において遺伝的組換えを生じているのに対して、同種寄生型生活環では遺伝的組換えを生じずにさび胞子の感染によってヒバ上で生活環を繰り返していることによると考えられた。

さらに各発生地から得られた133菌株のリボソームRNA遺伝子ITS領域の塩基配列を明らかにし、病原菌個体群の遺伝解析を行った結果、同種寄生型生活環を送っている個体群では遺伝的変異がほとんどみられないか、きわめて小さかったのに対して、異種寄生型生活環を送っている個体群では遺伝的変異が大きかった。これは異種寄生型生活環ではカバノキ属植物上の冬胞子世代において規則的に遺伝的組換えを生じ、それが個体群内に蓄積されるのに対して、同種寄生型生活環では遺伝的組換えを生じずにさび胞子の感染によってヒバ上で生活環を繰り返していることによると考えられた。