hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大学教育におけるマルチメディア・協調分散学習環境の基盤技術に関する調査研究

春季総合大会のチュートリアル「ネットワーク(インターネット)とマルチメディアの教育利用」・パネル討論「分散環境における協調の方法とその支援ツール」を研究代表者らが企画し、渡辺、清水、岡本、竹谷、大槻、溝口が講師、座長で参加した。以下の報告の他に、研究代表者は平成8年3月電子情報通信学会春季総合大会において、チュートリアル:ネットワーク(インターネット)とマルティメディアの教育利用と、パネル討論:分散環境における協調の方法とその支援ツールを実施した。コミュニケーション技術班:清水康敬はアナログフル画像伝送方式による全国配信と1.5Mbpsのディジタル準動画方式による双方向通信、ハイビジョンディジタル伝送技術による高精細衛星遠隔教育の3つの衛星通信講座を開いた。竹内章は156Mbpsのデジタル通信回線速度のATM通信網を利用した、九州工業大学と広島市立大学間の遠隔ゼミ・講義システムを評価した。中村直人は衛星通信やディジタルネットワークによる遠隔地間教育の、参加者間のコミュニケーション技術の実験・分析結果をまとめた。樋川和伸はインターネット上で教師と学生が同期的に学習を進める仮想教室環境を提供する実験システムを構築し、実行例を示した。マルチメディア環境班:伊藤紘二は分野独立なインタープリタを持ち分野依存の支援知識ベースを交換試行しながら漸新的に開発していく機構を報告した。白井克彦は音声認識技術による日本語発音学習システム、読解学習用英語教育支援システム、英語学習用CAIシステムを報告した。前迫孝憲は米国の気象情報ボランティア、SUPERネットの利用形態を報告した。米沢宣義はマルチメディア技術活用の討論支援システムを構築し、ディベート実験を実施した。協調分散学習環境班:岡本敏雄は協調学習を議論するという観点で捉え、その状態を同定し学習を支援するためコーディネータ・エージェントの機能を有するシステムを構成した。竹谷誠は合意形成の手掛かりになる認知構造の差異を認知マップから定量化する方法を提案した。矢野米雄はSharlokに個人学習環境と強調学習環境にKA機能を組み込んだシステムを構築した。渡辺成良は100名の学生用www教材学習環境のプロトタイプを構築し、グループ形成の実験を行なった。知識処理技術班:大槻説乎は学習者に適した理解支援環境のネットワーク化を目指し、加減算の文章題用知的教育支援システムを提案した。近藤弘樹は学習者に応じ学習の進行を適応的にナビゲーションでき問題や解答の候補を作成できるwww教材CAIシステムを構築した。溝口理一郎は複数の学習者とそれぞれを担当する教授システムをネットワークで接続した協調学習の支援モデルとして、協調学習の動的制御モデル構築と協調学習知的支援システムFITS/CLの概要を説明した。
雪国の超高齢化社会到来に備える生涯学習情報のネットワーク整備の研究

本研究では、高齢化社会へ向かうなかで、整備が望まれている生涯学習情報のネットワーク化の研究を行った。また、ネットワーク整備の一環として、高齢者の「生きがい情報」を、どのように提供することができるか、さらに、こうした情報ネットワークが生涯学習の中でどのような役割を果たしうるかを、具体的に検討した。今回はそのパイロットスタディーとして、超高齢化の到来する雪国、新潟県を対象地域として研究を行った。(1)生涯学習「生きがい情報」の発信側の現状調査について生涯学習情報として、現在の種類、規模、地域の範囲などについて、基礎的なデータを収集した。また、高齢者の生きがいを求める要望に、どのように対応するシステムを考えているかを聞き取り調査した。(2)「生きがい情報」の需要者側の実態調査について新潟大学で開催した公開講座の参加者(平均年齢57歳)へアンケートをおこない、個人が実際にどのくらい生涯学習「生きがい情報」に関心を持ち、それに対して、現状ではどのようにアクセスしているかを調査した。(3)雪国新潟県における、発信側と需要者側を結びつける「ネットワーク」システムの考察雪により冬場の行動が制限される新潟県で、利用が期待されるパソコン通信を中心とする、マルチメディア機器類の所有率や利用意欲の調査を行い、ネットワーク・システムの考察を行った。新潟県では、「生きがい情報」は市町村単位で提供されている。県内56町36村の人口は1万人前後であり、「口コミ」が情報伝達手段である。しかし、中高年齢層の生涯学習意欲やマルチメディア機器類への関心は高く、インターネットの一般利用とこれを利用した「生きがい情報」提供システムが今後の研究課題となった。
吸水性放電極を用いた高性能空調装置の開発

サブミクロン粒子の捕集とNOxやSOxなどのガス処理を同時に行える空調用の電気集じん装置を開発した。従来多く用いられている線電極に変えてパイプ電極を使用し、パイプ電極に取り付けたノズル部分に水分をコントロールできるような工夫を施した。ノズル内に吸水性の樹脂を詰め込んだ吸水性放電極とステンレス細線の束を詰めて毛細管現象を利用する通水性放電極を作製し比較検討した。これにより微量の水を放電極から装置内に供給し、ガス状の水を含むストリーマ放電による粒子の効果的な捕集と有害ガスの処理を行った。さらに、高効率化のために通水性放電極を5本設置した装置も作製した。本研究で得られた結果を以下にまとめる。1.吸水性の樹脂を用いた吸水性放電極と毛細管現象を利用する通水性放電極を用いた場合の放電特性の比較から、両電極とも一定量の水を連続的に放電空間に導入できるが、通水性放電極の方がより安定した強いストリーマ放電を発生できることがわかった。2.コロナ放電により吸水性/通水性放電極から水の蒸発が促進され、微粒子は帯電したガス状の水により有効に捕集される。また、使用する水は微量であるため後処理の問題がない。3.放電により発生するオゾンは電流値に比例して増加するが、放電極の湿潤により発生が抑制できる。水を導入する本方式によりSOx等のガスも有効に除去できる。4.サブミクロン粒子である線香の煙を用いて,通水性放電極による集じん装置の集じん特性について調べ、約80%の集じん率を得た。
神経新生、血管新生からみた新しい術後痛モデルの開発

Brennanらにより報告された足底切開モデルは、基礎研究において広く用いられる術後痛モデルである。このモデルを用いた研究から、術後痛が慢性炎症による痛みなどと機序が大きく異なることが示されてきた。しかし、手術を必要とする腫瘍性・炎症性の原疾患の病巣では、虚血、炎症、神経原性炎症、免疫応答などに伴い、血管新生と神経新生が生じている。すなわち、Brennanモデルにおける創部への切開は外傷痛モデルにすぎず、病巣部の神経新生や新生血管の障害による神経傷害性疼痛、虚血性疼痛、炎症性疼痛などが複合的に関与した、真の術後痛モデルの確立が求められる。本研究の目的は、炎症性疼痛モデルと足底切開モデルを組み合わせた新たな術後痛モデルを作製し、神経新生や血管新生への関与を解析し、新たな鎮痛法の開発をめざすことである。平成30年度は炎症性疼痛モデルと足底切開モデルを組み合わせた術後痛モデルの作製と、疼痛行動の評価を行った。ラットの足底への炎症物質投与による痛覚過敏の消失後、足底を切開することにより、痛覚過敏が長時間持続した。平成31年度は、術後痛モデルを改良し疼痛行動や浮腫を評価すると共に、脊髄や後根神経節、末梢組織における神経新生、血管新生を検討する。当初の予定通り、新たな術後痛モデルを作製し、疼痛行動の評価を検討している。平成31年度以降は、術後痛モデルを改良し疼痛行動や浮腫を評価すると共に、脊髄や後根神経節、末梢組織における神経新生、血管新生を検討していく。
ネットワーク構造に着目した生体の機能発現機構解明と工学的再現

本年度は、独立した移動体が多数存在する環境において、(1)局所的な遭遇および交渉過程によって形成されるネットワーク、および(2)移動体間の非明示的な状態量交換による編隊構造遷移、についてモデル化を行い、これらが特定の機能構造を持ちうるための条件について明らかにした。前者については、特定の機能構造としてスモールワールド型ネットワークを想定し,偶発的・局所的な相互作用によるネットワークの時間発展を確率モデルにより定式化した上で,ネットワークの頂点となる移動体によって操作可能な変量に対する,大域的ネットワーク特徴量の変化について定式化した.これによって,パラメタ空間に対する機能構造発現可否分岐の解析を可能とするとともに、自律分散的に状況へ適応する局所通信網を実現可能とした.旧来の研究では、数学的に理想化された環境で、移動体の不連続なジャンプを仮定してモデル化が進められていたが、本研究では確率モデルとグラフ理論上の知見から解析を初め、連続的に動作を続ける独立移動体間の局所的な相互作用によって形成されるネットワークを、自律移動体の分散的適応動作によって機能構造を発現させるモデル化に成功した。後者では、集団移動体モデルにおける自律的移動方向決定アルゴリズムと非線形振動子による調和行動を動的に切替え可能とするシステムを実現した.各個体に非線形振動子を割り当て,外部からのセンサ入力と振動子間の同期関係を解析することにより、振動子間の位相差によって群れ形状の遷移を可能とした。これは、移動体集団の置かれた環境に関する情報を位相に圧縮して相互作用を及ぼしあうことに相当し、本研究成果の工学的応用手法として期待できる。小型の自律型移動ロボットを用いた実験によって、本手法の妥当性と有効性を示した。本年度は、独立した移動個体が多数存在する環境において、局所的な遭遇および交渉過程によって形成されるネットワークをモデルとし、このネットワークが全体として特定の機能構造を持ちうるための条件について明らかにした。具体的には、特定の機能構造としてスモールワールド型ネットワークを念頭に置き、(1)特定の機能構造を持っための定性的な性質、(2)ネットワーク時間発展の定式化による、ネットワーク特徴量と設計パラメタの関係解析、(3)ネットワークにおけるショートカット率の定式化による、パラメタ空間に対する機能構造発現可否分岐の解析、を行った。旧来の研究では、数学的に理想化された環境で、移動体の不連続なジャンプを仮定してモデル化がめられていたが、本研究では確率モデルとグラフ理論上の知見から解析を始め、連続的に動作を続ける独立移動個体間の局所的な相互作用によって形成されるネットワークに対して、機能構造発現のモデル化に成功した。定性的な知見として、均一な行動をとり続けるのではなく、周期的に相対的に少数のクラスタへ移動体が集合し、およびそこから拡散することによって、旧来の研究における不連続なジャンプを代替できることを明らかにし、その上で個体に設定されたパラメタが対極的に形成されるネットワークに与える効果について定式化に成功した。さらに、機能構造発現に重要な役割を果たすと考えられている、ネットワークのショートカット率についても定式化に成功し、機能構造発現の有無について判定基準を与えた。前者については、特定の機能構造としてスモールワールド型ネットワークを表すグラフ評価パラメタを念頭に置き、(1)一定の評価値を持ち、機能構造を持つための定性的な性質、(2)ネットワーク時間発展の確率モデルによる定式化、(3)モデル化ネットワークにおける、パラメタ空間に対する機能構造発現可否分岐の解析、を行った。旧来の研究では、数学的に理想化された環境で、移動体の不連続なジャンプを仮定してモデル化が進められていたが、本研究では確率モデルとグラフ理論上の知見から解析を初め、連続的に動作を続ける独立移動体間の局所的な相互作用によって形成されるネットワークを、部分空間への分割問題に変換し、機能構造発現のモデル化に成功した。成果として、特定の機能構造を発現するための係数間連関の定式化に成功し、旧来の研究における不連続なジャンプを代替する行動を明らかにした。後者では、外部入力を周囲形状を周期的に計測する、一種の周期信号とし、各個体に非線形振動子を割り当てる集団モデルを提案した。外部からの強制入力項と振動子間の同期関係を解析することにより、振動子間の位相差によって群れ形状の遷移を可能とした。前者については、特定の機能構造としてスモールワールド型ネットワークを想定し,偶発的・局所的な相互作用によるネットワークの時間発展を確率モデルにより定式化した上で,ネットワークの頂点となる移動体によって操作可能な変量に対する,大域的ネットワーク特徴量の変化について定式化した.

これによって,パラメタ空間に対する機能構造発現可否分岐の解析を可能とするとともに、自律分散的に状況へ適応する局所通信網を実現可能とした.旧来の研究では、数学的に理想化された環境で、移動体の不連続なジャンプを仮定してモデル化が進められていたが、本研究では確率モデルとグラフ理論上の知見から解析を初め、連続的に動作を続ける独立移動体間の局所的な相互作用によって形成されるネットワークを、自律移動体の分散的適応動作によって機能構造を発現させるモデル化に成功した。後者では、集団移動体モデルにおける自律的移動方向決定アルゴリズムと非線形振動子による調和行動を動的に切替え可能とするシステムを実現した.各個体に非線形振動子を割り当て,外部からのセンサ入力と振動子間の同期関係を解析することにより、振動子間の位相差によって群れ形状の遷移を可能とした。これは、移動体集団の置かれた環境に関する情報を位相に圧縮して相互作用を及ぼしあうことに相当し、本研究成果の工学的応用手法として期待できる。小型の自律型移動ロボットを用いた実験によって、本手法の妥当性と有効性を示した。
環境に配慮した生産システム構築手法の統合化

環境に配慮した生産システム構築手法について、既存手法の整理・体系化を進めるとともに、システム構築・評価のための手法の統合化を検討した。技術の現状と問題点を把握するために機械加工システムについてエネルギーや資源の消費についての実測を行い、省エネルギーや資源リサイクルに配慮した実生産システムの分析を進めて、システム構築・評価手法を改良すると共に、標準化や実用化への問題点を検討した。資源生産性を向上させて、投入された資源の効用を使い尽くすような生産形態を実現する生産システムを、環境に配慮した生産システムと呼ぶ。本研究においては、品種や生産量変動の大きい量産機械製品に対する生産システムを対象として考える。本研究の目的は、資源生産性向上を評価の基準とすることにより、環境に配慮した生産システムと企業競争力強化を目指す生産システムを統合的に評価して、その相互関係を明確にし、両者の要求を考慮した合理的なシステム構築手法を確立することである。本年度の主な研究の概要は次のようである。1)環境配慮による生産システム構築手法の分析と体系化省エネルギー、省資源、廃棄物抑制、汚染防止など、環境配慮を評価項目として重視して生産システムの機能構成を基本的に考え直すと、従来とは異なったシステムが最適なものとして導出される可能性がある。これまでの基礎研究を概観し、環境配慮のシステム構築手法として整理した。(2)生産システム要素の環境配慮技術の分析と体系化低コストや高品質を目指せば、必要資源量は減少し、歩留まりも向上して、資源生産性は向上する。しかし、環境配慮は、これらに新たな制約条件を課する。これまでの基礎研究を展望し、環境配慮の観点から体系的整理を試みた。(3)生産システムのライフサイクル設計手法の分析と評価市場や製品の変動、生産量や技術の変化、設備の劣化や運用の変化など、様々な要因によって、当初は最適に構成された生産システムも、時を経るにつれて生産性が低下する。同一の生産量に対してより多くの資源を消費することになり、環境性能も低下する。これに対応するシステムの再構築(Reconfiguration)、設備のアップグレードや再利用などの設計手法を整理し、体系化を試みた。前年度は,環境配慮生産システムに関連する研究開発を広く展望し,将来の環境配慮生産システムの構想と基礎的なシステム構築手法の検討を行った。この成果に基づき,本年度は,生産システム構築手法,生産システム要素技術のモデル化手法,および生産システムのライフサイクル設計手法などを整理,体系化した。特に,機械加工システムを対象として,生産システム要素のモデリング技術を具体化し,これらを発展させて,生産システムの構成およびモデリングについて理論的な基礎研究を行った。一方,実用的な計算機支援の技術システムを展望し,PDM(Product Data Management)など,利用可能なソフトウェアツールを分析し,これらの知見に基づき,システム構築手法を統合化できるソフトウェアプラットフォームの枠組みを検討した。具体的な研究項目は,以下のようである。(1)環境配慮生産システムの構成とモデリング資源生産性評価を基礎として生産システムの基本構成を定め,システム要素や管理機能のモデリングを検討した。品種や生産数量,対応する資源消費などの生産システムを特徴つけるパラメータを明示的に含むようなモデリングを考え,特に機械加エシステムを対象としてモデルを具体的に構築した。加エ実験を行い,現状の加工設備の環境負荷データを把握し,モデルの妥当性を検証した。(2)環境配慮生産システム構築法の整理,体系化様々なライフサイクルオプションを網羅的に考え,ライフサイクルシミュレーションや資源生産性評価に基づく最適化などによりシステム構成を生成する手法を基礎として,既存の手法の整理,体系化を進めた。(3)システム構築支援の要素ソフトウェアの試作上述のシステム構築の基礎となるソフトウェアとして,機械加工設備のモデリングおよび評価のソフトウェアを試作し,実際の加工実験を通じて,環境負荷改善などへの有効性について検討した。環境に配慮した生産システム構築手法について、前年度までに既存手法の整理・体系化を進めるとともに、システム構築のための手法の統合化を検討してきた5技術の現状を把握するために、機械加工システムについてエネルギーや資源の消費についての実測を行い、省エネルギーや資源リサイクルに配慮した実生産システムの分析を進めてシステム構築手法を改良すると共に、実用化への問題点を明らかにした。さらにシステム構築の基礎として環境負荷評価の標準化についても検討した。具体的な研究実施項目は以下のようである。1.環境配慮生産システムのモデリングと構築法の統合化前年度までの研究を発展させ、環境配慮生産システムのフレームワーク、生産システム要素のモデリングとその標準化、ライフサイクルオプションの網羅的な生成法、資源生産性評価法などを体系化してとりまとめ、環境配慮生産システム構築法の統合化の基礎となる知識を整理した。国際的な学界や産業界の専門家とも議論して内容の妥当性を検証した。2.システム構築支援ソフトウェアの検討と評価前年度までに作成してきた基礎的なソフトウェアモジュールを十分評価して、ソフトウェアの全体構成を提案し、実用化へ向けた検討を行った。機械加工システムを対象として環境負荷評価の実測と評価を行い、今後の統合的な実用化ソフトウェアへの要件を整理した。特に、生産プロセスに関連して必要となる環境負荷原単位等の整備や標準化について検討した。

3.機械加工を主とした環境配慮生産システムの実験と評価基本的に大量生産されるが、品種や生産量変動が激しく、生産上の無駄が生じやすい機械加工部品を主な対象として、代表的な機械加工プロセスについて加工実験を行い、環境負荷の発生状況について詳細に検討した。これらの結果と、1.の知識に基づいて環境配慮生産システムについて一般的な要件を整理し、システム構築手法としてまとめた。
AR技術を活用したインタラクティブな量子線教育ツール

実物の放射線遮へい材を手に持ち、その遮へい固体材料内での電磁カスケートの発達の様子を、拡張感現実技術(AR)を用いることで可視化するシステムを開発した。EGS4により計算された3次元の電磁カスケードデータはほぼリアルタイムにUSBカメラから取得した画像上に直線上のCGとして上書して描かれる。学習者は実物の放射線遮へい材でできたブロックを手に持ちながら電磁カスケードを任意の角度から観察することができる。このシステムは科学体験イベント等に利用し、実演してきた。その結果、アンケートから90%の人が電磁カスケードを初めて見聞きした答え、また密度や重さ、そして入射エネルギーの違いにより、カスケードの発達が大きく異なることを理解するのにこのシステムは適しているという回答があった。しかしながら、子供たちの中にはガンマ線の入射方向がわかりづらいと感じていると数名のティーチングアシスタントから指摘を受けた。そこで、新機能として電磁カスケードの時間発展を描画する機能を追加した。これによりこのシステムは小中学生に対する放射線防護の指導教育ツールとして最適でかつ効果的となるように改良することができた。本研究の目的は、放射線シミュレーションソフトウエアに拡張現実感(AR)技術による新しい表現手法を導入し、学習者の試行を重視した体験・問題解決型の安価な放射線を理解するための科学実験に関する革新的な学習教材ツールを開発することである。開発と並行して科学体験イベントなどの学習者や医療など他分野にわたる放射線の研究者らからの意見を収集するといったフィールドワークによって開発を適宜進めてきた。具体的には、EGS4の計算値から粒子の反応時間を取得し、カスケードの時間発展機能を本ソフトウエアに実装した。学習者が最適な描画速度を提供できるようにターゲット材料と入射量子線の種類、エネルギーと画面解像度からカットオフエネルギーを自動で設定できるようにした。これらの機能により、学習者は経過時間とともに粒子のカスケード散乱の発展を観察できるようになった。前述の機能を実装し、平成23年度11月に福岡で実施された「サイエンスマンス」において理科学体験イベントを実施し、本教材の理解が確かかどうか、特に小中学生が誤解しやすい個所をアンケートにより調査した。その結果、カスケード散乱により低エネルギーになっているにもかかわらず、量子線の数が増加したため、遮へい能力が無いと誤解している学習者もいた。教育効果や学習者の興味を検証するために学習者が何度も試行錯誤した回数や計算条件を収集して、統計集計できる機能を充実させる。また、重粒子線治療センターで用いられる放射線治療のような医療分野の放射線研究者らからの意見を収集することで応用の可能性を調査した。拡張現実感技術を使い、ブロック内部の放射線の散乱の様子を観察できるソフトウエアを実装した。さらに科学体験イベントでの教材として活用させるためにブロックの種類、入射エネルギー、数などのパラメータを決定することができた。科学体験イベントにより前述の新たな課題を発見した。透過度を設定してカスケード散乱によるエネルギーの減衰を表現することとした。加えて、現在は平行ビームのようにガンマ線がブロックに入射するように設定しているが、実際の線源では放射線源から等方に放射線が出ているという事実と混乱し、理解しづらい子どもが多くいた。

この放射線源の可視化に対する対策として、本年度は放射線源にも拡張現実感技術を用い、表現することで誤解を無くすよう改良を加えることとした。放射線源のモジュールを開発する。無線とマイコンを使い、動作させる。教材としての資料作りも行う。同時に海外にも発信するため、研究成果とその教材を英語化する。
3次元ミクロンCT照準による3次元細胞照射技術の開発

細胞を3次元的に形態観察し、イオンビーム照射することのできるシステムを構築するために、照準システムの開発とマイクロビームシステムと3次元ミクロンCTの大幅な高性能化を図った。その結果、マイクロビームシステムは数100ナノメートルの分解能を達成し、数10ミクロンの大きさの細胞を3次元的に鮮明にとらえることが可能となり、照準システムにより照射が可能となった。本年度は、生きたままで細胞を形態観察し、そのままの状態で細胞を3次元的にイオンビーム照射することのできるシステムを構築するために、各要素技術の高度化を図った。細胞の形態観察は、これまでに開発したミクロンCTの分解能向上を図る必要があり、そのために、マイクロビーム強度の増大とミクロンCTシステムの高度化を図る必要がある。マイクロビーム強度の増大には、加速器の輝度の向上、安定度の向上が必要となる。そのため、高電圧印可時の加速器の各種運転情報を多次元に取り込み解析した。その結果、制御システムに問題があることが判明し、改善を図った。その結果、電圧の安定度が大幅に向上し、マイクロビームラインにおいてもビーム量の変動は±20%以下となり、安定したマイクロビームの形成が可能となった。細胞試料としてショウジョウバエの卵のミクロンCT撮影を行った結果、試料の継時変化が問題となることが分かり、試料調整法の開発もあわせて行った。その結果、5時間程度は変化させることなく測定することが可能となったが、ビーム強度のさらなる増大が必要であると考えられる。また、現有のシステムでは、回転軸の精度に問題があり、新たに開発するステージは、回転軸精度を重視し設計製作した。細胞照射システムとして、ビームスキャンシステムの高度化を行った。STIMによる形態観察に対応してスキャンパターンを任意に設定することの出来るシステムを構築することが出来た。今後、形態観察システムとの連携するシステムの構築を進めていく。生きたままで細胞を形態観察し、そのままの状態で細胞を3次元的にイオンビーム照射することのできるシステムを構築するためには、各要素技術の高度化が必要であることが分かった。細胞観察にはミクロンCTの分解能向上が必要であるが、この為には、まず、マイクロビームシステムの高分解能化とビーム強度の増大が必要である。そのために、マイクロビームシステムの高性能化、加速器の輝度の向上、安定度の向上を図った結果、加速器の輝度は従来の2倍以上、電圧安定度は10^<-3>台から10^<-5>台へと大幅に向上した。また、マイクロビーム形成システム縮小率の向上と寄生磁場の低減を図ることにより、1ミクロンのビーム径においては200pA,数100ナノメートルの分解能においては数10pAの電流を得ることが可能となり、短時間のCT撮影と高分解能の照準が可能となった。また、これらの改造によりビーム電流の安定度が大幅に向上し、画像に生じていたアーチファクトが大幅に低減した。CTシステムにおいては、回転軸精度等が悪いため、細胞観察が十分でなかったが、高精度ステージを導入することにより改善を図った結果高分解能のCT撮影が可能となった。高度化を図ったシステムを用いて、ヒト肺細胞のミクロンCTイメージングを行った。凍結乾燥により形態を保存した状態での観測を行った結果、Tiターゲットを用いては細胞画像の取得が困難であったが、スカンジウムターゲットを新たに導入することによい、より高いコントラストを得ることが出来、数10ミクロンの大きさの細胞を鮮明にとらえることが可能となり、昨年度開発した照準システムにより照射が可能となった。
iPS細胞を用いた敗血症の病態解明および新規治療法の創出

iPS細胞を用いた敗血症治療の確立を目的とし、iPS細胞から血球系胚葉体(Hematopoietic Embryoid body: EB)を作製した。EBは血管内皮細胞の整合性を保持する作用があることが、明らかとなり、この作用はSphingosine-1-phosphate(S1P)を産生することによるものと考えられた。実際に、敗血症モデルマウスにEBを投与すると、肺水腫の発症が抑制され、マウスの生存率は上昇した。EBが産生するS1Pが、マウスの血管内皮細胞の整合性を保持し、敗血症の進展を阻害するものと考えられた。マウス未分化iPS細胞を中胚葉系(血球および血管内皮細胞)のEmbrioid bodies (EBs)に分化誘導することに成功した(hematopoietic-like EBs)。Flk-1およびGata-1の中胚葉系のマーカー遺伝子が発現していることを確認している。さらに、hematopoietic-like EBsの遺伝子プロファイルをreal-time RT PCRにて検討し、Sphingosine-1-phosphate (S1P)の主たる受容体である、S1P1とS1P3が未分化iPS細胞と比較して強く発現していることを見出した。また、S1Pの合成にかかわる酵素であるSphingosine Kinase (SphK)の発現を検討したところ、2種のアイソザイムのうち、てSphK1の発現は未分化iPS細胞とあまり差はなかったが、SphK2は強く発現していることが判明した。さらに、eNOSおよびiNOSといったNO合成酵素がhematopoietic-like EBsでは強く発現していることを確認した。C57/BL6マウスを用いて、Cecal Ligation and Puncture (CLP)法により敗血症モデルを作製した。CLP術後に、hematopoietic-like EBsを頸静脈から投与したところ(10e6個)、コントロールマウスと比較して、有意差をもって、生存率が上昇した。新しい敗血症治療の柱となる重要な発見となったと考えられる。前年度に引き続き、iPS細胞から分化培養した血球系胚様体Hematopoietic-Embryoid body (EB)を用いて敗血症下状態における血管内皮細胞への影響を検討した。前年度の研究では、Hematopoietic-EBが血管内皮細胞の整合性を保護する作用があり、これにより敗血症モデルマウスの生存率が向上している可能性を示した。また、Hematopoietic-EBがsphingosine-1-phosphate(S1P)の合成酵素の一つであるSphK2を発現していることから、S1Pがこの作用に関与する可能性を示した。今回は、Lab-Tek Chamber上にヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)を培養し、LPSで刺激した。これらの刺激によりHUVECのストレスファイバー形成は増大したが、Hematopoietic EBとの共培養により、ストレスファイバーの形成は軽減することが明らかとなった。また、Hematopoietic-EBを培養し、LPSで刺激したところ、その培養上製中のsphingosine-1-phosphate濃度が上昇することを明らかにした。さらに、敗血症モデルを作製するとマウス血中のS1P濃度が上昇するが、Hematopoietic-EBを投与するとS1P濃度が低下することが明らかとなった。S1Pは低濃度では血管内皮細胞の整合性を維持するのに役立つが、高濃度では逆に血管内皮細胞の整合性を破壊する。敗血症病態では、活性化血小板や赤血球から大量のS1Pが放出されることが予測される(S1P storm)。敗血症発症早期にHematopoietic-EBを投与することにより、低濃度のS1Pが敗血症の進展を抑制し、その後のS1P stormを抑制したものと考えられた。今後の敗血症治療戦略に役立つ知見と考えられる。血管生物学血液凝固学iPS細胞をhematopoietic-like EBsに分化誘導することに成功し、当初予定していたS1P合成酵素の発現のみならず、NO合成酵素の発現までも確認することができた。当初は平成26年度に実施予定であった、EBsの血管内皮細胞に対する影響の検討(permeability assay: in vitro実験)および敗血症モデルマウスに対する効果の検討(in vivo実験)を実施することができ、EBsが炎症反応に対して防御的に作用することが実証できた。今後は、EBsによる抗炎症作用の詳細なメカニズムの検討に着手する。SphK2の発現が上昇していることから、Hematooietic-like EBsがS1Pを産生していることが予想される。in vitroの検討では、EBsの培養上清を用いて、EIA法によりS1Pの産生を確認する。さらに、EBsをLPSなどで刺激することにより、SphKの発現が上昇するかどうかをrear-time RT PCRにより測定する予定である。

in vivoでの検討では、CLP後の肺を用いたpermeability assayや肺胞洗浄液(BALF)中の細胞数を測定することにより、EBsにより肺の血管内皮細胞のバリア機能が保持されているかどうかを検討する予定である。CLP後のマウスより採血し、血中の炎症性サイトカイン濃度の測定、DICマーカーの測定、S1P濃度の測定を行う。培養用プラスチック製品を節約して使用したため、当初予定より購入額がすくなくったことが大きい。また、当初予定していた、EBsの培養上清中のS1P濃度の測定を次年度に回したため、S1PのEIAキットの購入を控えたことにより出費が低額に抑えられる結果となった。in vivoの実験を優先して行ったため、使い捨ての消耗品費が当初予定よりも少なくなったのも一因である。次年度はS1Pの濃度測定に取り掛かるため、S1PのEIAキットの購入が必要となる。1キット20万円相当のものであり、本研究のもっとも重要なデータとなりうるため、最低2キットの購入は必要であると予想される。また、in vivoの実験と平行してin vitroの実験も進めていく予定であり、大量の使い捨ての消耗品が必要になると予想されるため、これらの購入に費用を当てる予定である。
生殖補助医療当事者間の非匿名化および面会交流に関する権利保障制度の立法論的研究

今年度は、ニュージーランドの生殖補助医療における「情報アクセス権」(生殖補助医療当事者ー提供型生殖補助医療により生まれた子、精子・卵子・胚の提供者および代理懐胎者、提供型生殖補助医療および代理懐胎の依頼者ー相互間の個人情報へのアクセス権)の萌芽となった同国における養子縁組法制について追加研究(文献調査)を行った。また、日本の生殖補助医療における「子の出自を知る権利」および「情報アクセス権」の保障の可能性を探るため、日本の養子縁組制度(普通養子縁組・特別養子縁組)における「子の出自を知る権利」および「情報アクセス権」(養子縁組当事者ー養子・養親・養子の実親ー相互間の個人情報へのアクセス権)に関する実態および権利性についても研究(文献調査)を行った。上記研究の結果、日本においては、養子縁組制度(とりわけ特別養子縁組)における「情報アクセス権」はもちろん、「子の出自を知る権利」も十分に保障されているとはいえず、生殖補助医療における「情報アクセス権」の保障を可能とするためには、今般改正された特別養子縁組制度における「情報アクセス権」の在り方と同権利の保障を可能とする方策をさらに検討していく必要がある一方、生殖補助医療関連法制の構築に際しては、「情報アクセス権の保障を前提とした親子法制の在り方および情報管理システムの構築」がなされるべきとの結論に至った。なお、上記の研究成果と平成28・29年度に実施した研究活動の成果を踏まえて、生殖補助医療当事者間の非匿名化および面会交流を保障するための具体的な法政策の在り方を検討した研究成果については、研究代表者が所属する研究会だけでなく、公開研究会、マスメディア等を通じて広く社会に発信した。上記【研究実績の概要】に記載の通り、今年度は、日本における生殖補助医療法制の構築に向けて、ニュージーランドおよび日本の生殖補助医療における「子の出自を知る権利」および「情報アクセス権」を検討する際の素地となる養子縁組法制における「子の出自を知る権利」および「情報アクセス権」について追加研究を行い、本研究課題の目的達成に向けての考察を深めることができた。さらに、研究成果の公表を法学以外の領域を専門とする研究者および広く一般に行ったことから、子の福祉だけでなく、ジェンダーの問題にも配慮した法政策の検討が必要であるとの指摘等、本研究に対する反応を得るとともに、「生殖補助医療当事者間の非匿名化および面会交流に関する権利保障」の在り方について、さらなる検討の必要性を確認することができた。本事業は、生殖補助医療当事者間の非匿名化および面会交流に関する権利保障制度の在り方について、立法論的研究を行うものであるが、平成30年度に実施した公開研究会等において、他分野の専門家(コミュニケーション社会学・ジェンダー論および法哲学等)から、日本社会の実態に即した試案を検討すべきとの指摘を受けたこと、また、比較法の対象としたニュージーランドにおいて新立法の動きがあることから、研究の継続が必要であると判断した。このため、今後は、生殖補助医療当事者間の「情報アクセス権と面会交流」および「法的親子関係の確立方法」に関する立法が与えるジェンダー問題への影響等を中心に、更なる検討を行い、立法の在り方について再考する予定である。2016年度は、本研究の基礎となる出自を知る権利および面会交流の法的性質について、主として、国内外における文献調査、理論研究を行った。計画段階からある程度予想されていたことではあるが、生殖補助医療当事者の出自を知る権利の法的性質および面会交流に関する国内文献はほとんど見受けられなかった。このため、前記研究内容については、次年度のフィールドワークの対象国であるニュージーランドの文献調査を中心に行った。なお、上記調査研究の内容を補強するため、関連する研究会(立命館大学二宮周平教授(当時)主催「生殖補助医療と家族形成研究会」等)に出席し、不妊当事者・医師・臨床心理士・研究者(法学・社会学・文化人類学)等とともに議論を行い、当事者の意識や医療現場の実際、および血縁と親子関係に関する問題について、見識を深めた。このほか、研究結果の整理・課題の抽出作業にあたっては、研究会等において報告を行うことにより(日本学術会議法学委員会生殖補助医療と法分科会第23期・第3回、2016年9月19日実施、南山大学社会倫理研究所「しゃりんけんトークセミナー第2回」同年10月17日実施)、他領域の専門家(社会学・哲学・倫理学・医学等)および法学の専門家(憲法・刑法・国際私法等)からの示唆を得ることができた。上記のような研究活動から、出自を知る権利および面会交流の法的性質・権利保障の在り方を検討するには、養子縁組における関係当事者の情報開示および交流について研究することが問題解決の糸口となるとともに必要不可欠であることが確認された。そこで、当初の予定を一部変更し、ニュージーランドにおける養子縁組法制の調査に重点をおき、出自を知る権利および面会交流に関する議論の変遷とその実際について検討した。前記「研究実績の概要」の通り、本研究の基礎となる出自を知る権利および面会交流の法的性質に関する文献が少なく、法的性質の検討に時間を要したことが上記評価の主たる原因である。これに加え、2016年4月の熊本地震の影響により、当初予定していた研究報告(南山大学社会倫理研究所2016年度第1回懇話会(「いのちの支援」研究プロジェクト)2016年4月23日開催)や関連する研究会への出張を中止したことから、研究の開始時期が遅れたことも上記評価の一因となっている。

ただし、上記「研究実績の概要」にも記載しているように、出自を知る権利および面会交流の性質・権利保障の在り方については、問題解決の糸口ー養子縁組法制(とりわけニュージーランドにおける「1985年成人養子情報法」と社会開発省の取組み)の検討、および法律上の親子関係の成否とは相対的に自立した「出自を知る権利」の検討の必要性ーが明らかとなり、2017年度以降の研究に一定の方向性を見いだすことができた。また、2017年度に予定しているニュージーランド調査における訪問先および質問項目の選定作業も順調に進んでいる。以上のことを総合して、現在までの進捗状況については、上記のとおり評価する。1.平成28年度に積み残した研究課題の遂行昨年度に積み残した研究課題である出自を知る権利および面会交流の性質・権利保障の在り方等に関する研究を実施した。研究成果は、関連する研究会(「AIDで生まれた人の出自を知る権利を保障する研究会」、「関西医事法研究会」等計5件)・学会(「比較法学会」等計5件)等で報告・ワークショップ等を実施した他、一般市民に向けた公開研究会(「家事司法政策の国際比較ー子の福祉の観点から」計1件)でも発表した。前記研究会・学会発表等では、法学はもちろん、医学・法哲学・生命倫理学等を研究領域とする専門家から今後の研究に有用な示唆を得ることができた。2.今年度の研究計画の遂行「研究実施計画」にて予定していた通り、ニュージーランドにおけるフィールドワークを実施した。前記フィールドワークでは、生殖補助医療法制に精通している大学の研究者(民法(契約法)、ジェンダー法、国際法(家族法)、ソーシャルワーク)・実務家(ソーシャルワーカー)を対象にインタビュー調査を実施した。なお、当初の研究計画では、生殖補助医療に係る個人情報を管理するHART Registerの関係者、養子縁組に関与する社会開発省の担当部門の関係者等にもインタビュー調査を実施する予定であったが、関連する先行研究(梅澤が過去に実施した研究成果)および文献調査で足りると判断したため、インタビュー調査の対象から除外した。前記インタビュー調査では、「生殖補助医療関係当事者間の情報アクセス」および代理懐胎に係わる法制度とその実態について、詳細な情報提供を受けるとともに、各研究者・実務家との意見交換をする機会が与えられ、新たな視点を得ることができた。上記1および2の研究成果を統合・整理・分析した研究成果については、来年度以降、研究会等で報告を行い、これらを踏まえた上で、紀要等への掲載を目指したい。上記【研究実績の概要】に記載の通り、今年度は昨年度の進捗の遅れを取り戻すとともに、今年度の研究計画であるフィールドワークを遂行することができたため。今年度は、ニュージーランドの生殖補助医療における「情報アクセス権」(生殖補助医療当事者ー提供型生殖補助医療により生まれた子、精子・卵子・胚の提供者および代理懐胎者、提供型生殖補助医療および代理懐胎の依頼者ー相互間の個人情報へのアクセス権)の萌芽となった同国における養子縁組法制について追加研究(文献調査)を行った。また、日本の生殖補助医療における「子の出自を知る権利」および「情報アクセス権」の保障の可能性を探るため、日本の養子縁組制度(普通養子縁組・特別養子縁組)における「子の出自を知る権利」および「情報アクセス権」(養子縁組当事者ー養子・養親・養子の実親ー相互間の個人情報へのアクセス権)に関する実態および権利性についても研究(文献調査)を行った。
炭素―水素結合の直截的酸素化反応をめざした金属オキソ活性種の創出

安価で入手容易な銅やニッケルと各種ピリジルアルキルアミン系多座配位子を用いて調製した遷移金属錯体と、分子状酸素あるいは過酸化水素を用いた脂肪族および芳香族化合物の直截的かつ選択的な水酸化反応の開発をめざして検討を行った。さらに、同様の配位子を用いて調製したオスミウム錯体を触媒とする過酸化水素によるオレフィンのcis-ジオール化反応についても検討を行った。(1)遷移金属錯体を触媒とする酸素化反応系の開発:銅、ニッケル、および、オスミウム錯体を触媒とする脂肪族および芳香族化合物の酸素化反応系について検討を行った。特に、銅錯体を用いたアルカン水酸化反応や、オスミウム錯体を触媒とする過酸化水素を用いたオレフィンのジオール化反応では、これまでにはない選択性と触媒回転数を達成することに成功した。また、各反応の反応機構についても検討し、その詳細を明らかにすることが出来た。(2)モリブデンおよびタングステンの高原子価オキソ/スルフィド錯体の創出と反応性:モリブデンやタングステン酵素に含まれる活性種をモデル化した高原子価オキソ/スルフィド錯体の合成法を確立するとともに、外部基質との反応性について検討った。また、配位子の効果などについて系統的に検討し、水を酸素源とする直截的酸素導入法を開発するために必要な基礎的情報を収集することが出来た。(3)遷移金属オキソ種を含む人工金属酵素の創出:二核銅活性中心を有するチロシナーゼの新しい酵素活性の創出をめざして、遺伝子工学的に部位特異的変異導入を行い、それぞれの分光学的特性や反応性を明らかにした。さらに金属ラクタマーゼや炭酸脱水素酵素の活性中心をプラットホームとする新しい人工金属酵素の創出を試みた。脂肪族および芳香族化合物への触媒的酸素官能基導入反応は有機合成化学や触媒化学の分野において最も重要な研究課題の一つとして、古くから活発に研究が行われてきた。しかし、常温・常圧下での効率的かつ位置/立体選択的な酸素官能基導入反応を達成した例はほとんどない。本研究では、金属酵素のストラテジー(戦略)を触媒開発に応用し、効率的かつ位置および立体選択的な脂肪族および芳香族化合物の水酸化反応の開発をめざして研究を行った。具体的には、(1)精密に設計・合成した配位子を用いて調製した遷移金属錯体による分子状酸素の活性化とそれを用いた脂肪族および芳香族化合物の触媒的酸素化反応の開発、(2)プロトン共役電子移動反応を鍵とする水の活性化と、それを用いた有機・無機基質への触媒的酸素移動反応の開発、および(3)遺伝子工学的手法を駆使した金属酵素の機能改変と酸化触媒への応用、について検討した。(1)遷移金属錯体を触媒とする酸素化反応系の開発:銅、ニッケル、ルテニウム、オスミウム錯体などを触媒とする脂肪族および芳香族化合物の酸素化反応系について検討を行った。基質適応範囲の検索、中心金属や配位子の効果などについて系統的に検討し、分子状酸素や過酸化水素を酸化剤とする直截的酸素導入法を開発した。(2)モリブデンおよびタングステンの高原子価オキソ/スルフィド錯体の創出と反応性:モリブデンやタングステン酵素に含まれる活性種をモデル化した高原子価オキソ/スルフィド錯体の合成法を確立するとともに、外部基質との反応性について検討した。(3)遷移金属オキソ種を含む人工金属酵素の創出:二核銅活性中心を有するチロシナーゼの新しい酵素活性の創出をめざして、遺伝子工学的に部位特異的変異導入を行った。さらに金属ラクタマーゼや炭酸脱水素酵素の活性中心をプラットホームとする様々な人工金属酵素の創出について検討した。新規な単核銅オキソ錯体の開発:銅を含む一原子酸素添加酵素の中には、単核銅活性中心において分子状酸素を還元的に活性化し、各種有機基質の酸素化反応を効率よく達成しているものがある。本年度は、このような金属酵素活性中心に含まれる単核銅活性酸素種のモデル錯体の創成をめざして検討を行い、これまでに殆ど報告例のない単核の銅(II)スーパーオキソ錯体や、これまでに全く報告例のない単核の銅(II)オキシラジカルの創成に成功した。用いる配位子としては、A03班の後藤敬教授(東工大院理工)らの開発した嵩高い置換基を導入した新規なボール型配位子を合成した。また、同様の配位子を用いてニッケル活性酸素錯体の創成にも成功した。新規なオスミウム錯体を用いたオレフィンの触媒的酸化反応の開発:オスミウムを錯体化することにより反応性や反応の選択性を制御し、環境に優しく、より効率的な酸化触媒の開発をめざして検討を行った。その結果、オレフィンのジオール化やアミノヒドロキシル化反応における効率的な触媒として機能することを見いだした。また、A02班の森聖治教授(茨城大理)との共同研究により、DFT計算を用いた反応機構の解明にも成功した。人工金属酵素の創成:単核や二核の銅および鉄活性中心を有する人工金属酵素の創成をめざして、高熱菌由来のタンパク質を鋳型とする金属錯体の調製を行った。得られた金属タンパク質の結晶構造や分光学的特性を明らかにすると共に、基本的な酸化反応性を明らかにした。

本研究では、金属酵素のストラテジー(戦略)を触媒開発に応用し、効率的かつ位置および立体選択的な脂肪族および芳香族化合物の水酸化反応の開発をめざして研究を行った。新規な単核銅オキソ錯体の開発:銅を含む一原子酸素添加酵素の中には、単核銅活性中心において分子状酸素を還元的に活性化し、各種有機基質の酸素化反応を効率よく達成しているものがある。本年度は、このような金属酵素活性中心に含まれる単核銅活性酸素種のモデル錯体の創成を行うために必要な配位子の設計・合成およびそれを用いた銅(I)ならびに銅(II)錯体の合成を行った。合成した各錯体については結晶構造を決定し、分光学的特性や酸化還元挙動との相関を明らかにした。新規なオスミウム錯体を用いたオレフィンの触媒的酸化反応の開発:オスミウムを錯体化することにより反応性や反応の選択性を制御し、環境に優しく、より効率的な酸化触媒の開発をめざして検討を行った。その結果、効率的なオレフィンのジオール化やアルカンの水酸化反応が進行する事を見いだした。人工金属酵素の創成:単核や二核の銅および鉄活性中心を有する人工金属酵素の創成をめざして、高熱菌由来のタンパク質を鋳型とする金属錯体の調製を行い、構造や反応性に関する基礎的な情報を収集した。(1)新規な単核銅オキソ錯体の開発:銅を含む一原子酸素添加酵素の中には、単核銅活性中心において分子状酸素を還元的に活性化し、各種有機基質の酸素化反応を効率よく達成しているものがある。本年度は、このような金属酵素活性中心に含まれる単核銅活性酸素種のモデル錯体の創成をめざして検討を行い、これまでに殆ど報告例のない単核の銅(II)スーパーオキソ錯体や、これまでに全く報告例のない単核の銅(II)オキシラジカルの創成に成功した。用いる配位子としては、後藤敬教授(東工大院理工)らの開発した嵩高い置換基を導入した新規なボール型配位子を合成した。また、同様の配位子を用いてニッケル活性酸素錯体の創成にも成功した。(2)新規なオスミウム錯体を用いたオレフィンの触媒的酸化反応の開発:オスミウムを錯体化することにより反応性や反応の選択性を制御し、環境に優しく、より効率的な酸化触媒の開発をめざして検討を行った。その結果、オレフィンのジオール化やアミノヒドロキシル化反応における効率的な触媒として機能することを見いだした。また、森聖治教授(茨城大理)との共同研究により、DFT計算を用いた反応機構の解明にも成功した。(3)人工金属酵素の創成:単核や二核の銅および鉄活性中心を有する人工金属酵素の創成をめざして、高熱菌由来のタンパク質を鋳型とする金属錯体の調製を行った。得られた金属タンパク質の結晶構造や分光学的特性を明らかにすると共に、基本的な酸化反応性を明らかにした。安価で入手容易な銅やニッケルと各種ピリジルアルキルアミン系多座配位子を用いて調製した遷移金属錯体と、分子状酸素あるいは過酸化水素を用いた脂肪族および芳香族化合物の直截的かつ選択的な水酸化反応の開発をめざして検討を行った。さらに、同様の配位子を用いて調製したオスミウム錯体を触媒とする過酸化水素によるオレフィンのcis-ジオール化反応についても検討を行った。27年度が最終年度であるため、記入しない。
北米産ヨモギ属植物セージブラッシュにおける誘導防御反応の適応的意義の解明

本研究により、セージブラッシが各個体で放出する匂いが異なり、さらに個体間の血縁度が高いほど、放出する匂いが似ていることが明らかになった。そこで、野外において血縁度の高い個体の匂いを受容した場合と、低い個体の匂いを受容させた場合とにおいて、受容個体の葉の被害度の違いを調べてみると、血縁度の高い個体の匂いを受容した場合の方が、被害度が明らかに低くなっていた。つまり、セージブラッシは血縁度の違いまで匂いで識別できることが示唆された。本研究で研究対象とするSagebrush(Artemisia tridentata)は北米の乾燥地域に生育するキク科ヨモギ属の低木種である。Sagebrushは食害などで葉が傷つくと強い匂い(HIPVs)を放出し、自身の防衛反応を誘導する。さらに、Karban et al.(2006)の報告ではHIPVs放出個体から60cm以内に生育する無傷の他個体でも、HIPVsを受容すると防衛反応が誘導されることが明らかになっている。また、HIPVsを分析したところ、その組成は個体によって異なっており、近接する個体同士で類似した組成を持つことが示唆されている。本研究は、この動物行動学の分野で検証された「利他行動」および「血縁淘汰」の進化が、植物においても存在するという発想にたち、その実証試みるものである。当初は、平成23年度にSagebrushのカリフォルニアにおける現地調査を行う予定であったが、対象植物の開花期(7月)に、急遽Karban教授が大学での公務により野外調査の参画が困難になり、調査を断念せざるを得なくなった。その野外調査費を平成24年度に繰り越しを行った。その結果、大原(代表者)と塩尻(分担者)が、Karban教授の参画が可能な時期に合わせて、単独および合同でカリフォルニア州の調査地に赴き、予定していた平成24年10月末までに野外調査および化学分析用の匂いおよび葉のサンプル採集を行い、無事に調査を終了することができた。採集された匂いサンプルは日本においてHIPVsの分析を行い、個体の持つ匂い成分の類似度解析を行った。また、葉のサンプルに関しては、マイクロサテライトマーカーを用いた遺伝解析を行い、個体間の遺伝的類似度の解析を行った。さらに、この植物ではHIPVs放出個体から60cm以内に生育する無傷の他個体でも、HIPVsを受容すると防衛反応が誘導されることが明らかになっている。本研究課題の最終年度にあたる平成25年度は、本研究の2つ目の項目である「植物間コミュニケーションの適応的意義」の継続調査を行った。塩尻が、前年同様開花前(5月末)と結実期(9月上旬)にそれぞれ10日間、現地調査に赴き、野外操作実験ならび試料の採取を行った。種子の播種や栽培実験は、Karbanが担当し、親子間・兄弟間のHIPVs組成をGC-MSによる分析を行った。1)植物間コミュニケーションに関する操作実験:植物の適応度には年次変動が影響すると考えられるため、1年目と同様の処理を行い、適応度に関わる形質の測定を行った。2)HIPVsと個体の近縁度の関係:前年に採集した種子を発芽させ、親子間・兄弟間のHIPVs組成をGC-MSにより分析しその類似性を調べる。また、血縁個体間・非血縁個体間でお互いのHIPVsにさらした場合の被食率を調査した。その結果、Sagebrushでは、より近縁度の高い個体の匂い成分は類似しており、誘導防御に関しては、より強い血縁個体間の認識が生じていることが明らかになった。さらに、Karban et al. (2006)の報告ではHIPVs放出個体から60cm以内に生育する無傷の他個体でも、HIPVsを受容すると防衛反応が誘導されることが明らかになっている。

本研究の2年目に当たる平成24年度は、主に「植物間コミュニケーションの適応的意義」に関する調査を行った。具体的な調査、実験内容は以下の2つである。1)植物間コミュニケーションに関する操作実験:野外に生育する個体を用いて、摘葉処理、同定されたHIPVs暴露処理、植食者除去などの野外操作実験処理を行い、適応度に関わる形質(生存率、生長量、種子生産量)を測定した。また、パッチ状に個体が近接して生育する個体と、単独で生育する個体をマーキングし、それぞれの形質の比較調査を行った。2)HIPVsと個体の血縁度の関係:生育地内に調査区(10×10m)を2つ設定し、各個体の空間分布を記録する。各個体に関してHIPVs組成(質・量)を明らかにする。さらに、各個体より葉の一部を採集し、マイクロサテライトマーカーをもちいた遺伝分析を行い、個体の近縁度を評価し、二次代謝物質の組成の類似性と遺伝的近縁度の相関を調べる。平成23年度分の繰り越しを承認していただいたお陰で、無事に調査を行うことができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度より繰り越した調査、研究もあったが、概ね当初の予定通りに遂行することができている。これまで2年間の成果を踏まえ、平成25年度(最終年度)の調査、研究を行う。平成23年度の遂行できなかった分を繰り越しにより、挽回できたため、当初の計画通りに平成25年(最終年度)の調査、研究を行っていく。最終年度である平成25年度は、主に、昨年度に引き続き「植物間コミュニケーションの適応的意義」の継続研究を行う。具体的には以下の2つの項目に関する調査、研究を行う。1)植物間コミュニケーションに関する操作実験:植物の適応度には年次変動が影響すると考えられるため、1年目と同様の処理を行い、適応度に関わる形質の測定を行う。2)HIPVsと個体の近縁度の関係:前年に採集した種子を発芽させ、親子間・兄弟間のHIPVs組成をGC-MSにより分析しその類似性を調べる。また、血縁個体間・非血縁個体間でお互いのHIPVsにさらした場合の被食率を調べる。そして、3年間で得られた実験成果をもとに動物行動学の分野で検証された「利他行動」および「血縁淘汰」の進化が、植物においても存在することの実証試みる。