hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
特異エルミート計量とザリスキー分解及びアバンダンス予想に関する研究

計量に関する研究,特に極小特異エルミート計量に関する研究を行った.本年度の研究では昨年度までに得た知見を反映し,複素曲面に埋め込まれた滑らかなコンパクト曲線の近傍の複素構造の非自明さ反映する理論である上田理論の一般化,及びその応用についての研究を行っい,それを応用するという立場を取った.まず,埋め込まれた滑らかなコンパクト曲線に,ある程度の特異性を認めた設定での上田理論の類似・一般化を行った.特に,コンパクト曲線が被約であり,単純正規交差特異点のみを認める場合について,その近傍の複素解析的性質を調べた.さらに被約でない場合についても,いくつかの具体例については,この結果が応用できることを示した.これらの結果の応用として,射影平面の任意の9点配置での爆発の,反標準束の極小特異エルミート計量の研究を行った.その結果,例えば,爆発後の反標準束が半正でない(つまり,滑らかで半正曲率を持つようなエルミート計量を許容しえない)ような,射影平面上の9点配置の存在が分かった.また,上田理論の微分位相幾何学的な応用に関する研究も行った.まず,複素多様体に埋め込まれている超曲面がコンパクトとは限らない設定での上田理論についての研究を行った.その応用として,ある種の(葉ごとに正則構造を持つ)葉層構造付多様体の,レヴィ平坦超曲面としての実現可能性の問題についての研究も行った.その結果, Barrett,稲葉両氏によって(オリジナルの上田の定理の応用として)得られていた, Reeb葉層等に関するレヴィ平坦実現不可能性定理を,コンパクト葉を持たない葉層についても得ることができた.当初研究目的を立てた時点で難しいと考えていた数値的半正直線束の最小特異計量の研究を,近傍の複素解析幾何に着目することにより遂行でき,さらに近傍の複素解析幾何の理論自体の一般化にも着手することができたため.27年度が最終年度であるため、記入しない。今後の数値的半正直線束の最小特異計量の研究に於いては,近傍の複素解析幾何の理論の深化が中心的な課題となるべきことが今年度の研究から明らかとなった.そのためには大別して,上田理論の高余次元化・特異化の二方向への一般化という難しさがある.この二方向ともに今年度既に(簡単な場合については)理論の一般化に成功しているので,今後はこれらの技術を組み合わることで研究を推進する.当初研究目的を立てた時点で難しいと考えていた数値的半正直線束の最小特異計量の研究を,近傍の複素解析幾何に着目することにより遂行でき,さらに古典的に知られていた重要な具体例への応用が出来たため.27年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究では,「近傍の複素解析的な構造が簡単である場合」と「近傍の複素解析的な構造が複雑である場合」の境目に位置するような状況での数値的半正直線束の最小特異計量の研究が鍵になる.このような状況ではしばしばフラクタル的に状況が移り変わることが起き得る.今後はこのような状況にネバンリンナ理論やディオファントス幾何的な手法をも活用しつつ研究を進める.
地域および国家間にみる社会と環境との相克に対する予防的水管理の総合的研究:セネガル川流域を事例に

セネガル川は1960年代後半から、流域の各国によってダム建設による水資源管理が進められてきた。このような水資源管理はマリやセネガルなど複数の国家による協調で推進されてきた。しかし、セネガル川河口域の水管理プロジェクトは、住民コミュニティーの生活や水利用、地域社会のネットワーク、自然環境に多大な影響を与えてきた。近年、社会ネットワークの変容や住民参加の欠如によって、水資源や土地の利用をめぐる社会不安を引き起こしており、農耕民と牧畜民とのあいだで牧草地や水資源のアクセスに対する軋轢や衝突が生じている。このような軋轢が顕著となった様相は、昨年度と今年度の現地調査によって明らかになった。セネガルのダカールにおいては、セネガル川流域機構と水資源管理機構の協力を得て、サンルイにおいてはガストン・ベルジェ大学、国立水資源機構、ジャマ・ダム機構の協力を得て、情報及び資料収集を実施してきた。本研究計画はセネガル川河口域における住民間の紛争・軋轢を解決し、社会間あるいは住民と環境との相克に対処するための方法を提供するよう努めてきた。また、ダム建設にともなう自然環境に対する影響をGISやリモートセンシングを利用して解析してきた。このようなGISやリモートセンシングによる解析は、首都大学東京地理学教室の施設によって可能となった。本年度は、本研究計画の最終年度でもあるため、研究代表者である堀と討議を積極的に進めるとともに、研究成果を英文論文にまとめた。また、今後の調査・研究方針について打ち合せをおこなった。本研究課題の現地調査は、セネガル川流域機構、ダカール大学、およびサンルイ大学の協力も得て行われた。その詳細は以下の通りである。2005年8月18-30日までは、マリのバマコとマナンタリ・ダムで水管理について、とくに伝統的水利用とそれに伴う諸問題に関する調査を行った。さらに、マリのニジェール川デルタにおける問題解決の事例を参考にしながら資料収集を行うとともに、農牧民や漁民に対する聞き取りを中心に現地調査を行った。その後、セネガルのダカールにおいて、セネガル川流域機構と水資源管理機構の協力を得て、サンルイでは、ガストン・ベルジェ大学、国立水資源機構、ジャマ・ダム機構の協力を得て、情報及び資料収集を行った。また、現地調査は、研究代表者の堀と一緒に、2005年8月30日-9月2日まで、水資源をめぐる土地利用とそれに伴う環境問題を海岸管理計画との関連に留意しながら行った。なお、以上の研究の中間的な成果は、京都で行われた京都大学防災研究所主催の国際シンポジウム(International Symposium on Fluvial and Coastal Disasters : IFCD/会場:キャンパスプラザ京都/開催期間:平成17年12月1日2日)において発表を行うとともに、参加者と研究内容の情報交換等を行った。
近世のヨーロッパとラテンアメリカにおける社会的周縁者の創出とメディア

2018年7月21・22日に共同研究会を開催し、研究代表者(黒川)と研究分担者(楠、小林、谷口、田島)が研究発表を行い、研究の進捗状況を相互に確認し、研究の総括を行った。黒川は「近世のヨーロッパとラテンアメリカにおける社会的周縁者の創出とメディア」の題目で研究報告し、三年間の共同研究の成果をふまえた上で、近世フランスのパンフレットにおける魔女と社会的周縁者の創出について検討した。楠は「近世イングランドにおける周縁者としての魔女」の題目で研究報告を行い、近代化の進展を民衆的メディア(パンフレット)で捉えるため、規範的メディアとしてのVisitation Articlesを史料として検討した。小林は「学識者の魔女観念と裁判実務」の題目で研究報告し、法鑑定をメディアとして捉え、訴訟記録送付制度に着目し、魔女裁判に対する学識者の態度に関して検討した。谷口は「リマの異端審問」の題目で研究報告し、16世紀のドミニコ会修道士アルボルノスがペルーで行った巡察をもとに著した史料を使用してキリスト教徒によるインディオの同化について検討した。田島は「近世ドイツにおける社会的周縁者の創出とメディア-ニュルンベルクの魔女裁判にみる悪魔学的要素と近代性の萌芽」の題目で研究発表を行い、帝国都市ニュルンベルクにおける社会的周縁者としての魔女と悪魔学書や裁判記録等のメディアの関連性を検討した。共同研究で主に使用したパンフレット史料は科研費で購入したマイクロフィルムであり、未公刊の貴重な資料から社会的周縁者としての魔女の具体像を抽出することができた。研究の総括から、社会的周縁者の創出のプロセスを「排除と包摂」の両面からとらえ、そのプロセスを印刷メディアと近代化との関連性の中で究明し、近世ヨーロッパ社会における「寛容と多様性(ダイバーシティ)」の具体的様相を解明することが今後の研究の展開として確認された。本研究の目的は、近世ヨーロッパとラテンアメリカにおける社会的周縁者の創出とメディアの関係を明らかにすること、換言すれば、「近代化」の過程における「他者」の創造・排除と印刷物を始めとする多様なメディアの関係について新たな知見を得ることにある。研究の成果報告として、第66回日本西洋史学会大会の小シンポジウム「魔女研究の新潮流ーメディア、領域侵犯、グローバル・ヒストリー」(5月22日(日)、慶應義塾大学)において研究代表者と三名の研究分担者がパネラー、コメンテーターとして参加し、本研究との関連性を念頭に置いた報告を行った。12月18日(日)に愛知県立大学サテライトキャンパスにおいて共同研究会を開催し、研究の進捗状況について情報交換し、研究内容の共有化をはかった。研究代表者が本研究の「全体構想」について報告したあと、四人の研究分担者がドイツ、イングランド、フランス、ラテンアメリカにおける社会的周縁者とメディアの関係に関する研究報告を行い、次年度の研究の方向性について確認した。ラテンアメリカを担当する研究分担者は、平成29年3月にスペインに史料調査に赴き、史料を収集した。(1)研究に必要不可欠な環境の整備を行うことができた(マイクロフィルム「ヨーロッパ・アメリカ魔女文献コレクション」11リール、及びマイクロフィルムスキャナ・リーダープリンタの購入)。(2)第66回日本西洋史学会大会の小シンポジウム「魔女研究の新潮流ーメディア、領域侵犯、グローバル・ヒストリー」において本研究との関連性を念頭に置いた報告を行うことができた。研究代表者の黒川正剛が「表象としての魔女」、研究分担者の谷口智子が「表象と媒介者ーアンデスの悪魔・魔術師・魔女」を報告し、小林繁子がコメントを担当した。尚、司会は楠義彦が務めた。(3)愛知県立大学サテライトキャンパスで行われた共同研究会では、黒川が本研究の全体構想について報告し、小林が「神罰の聖と俗ーいかに魔女を罰するべきか」、楠が「政治的弱者から社会的周縁者へ」、福田真希が「ポレ一味の公開処刑(1909年1月11日)とメディア」、谷口が「セクトと背教ーC・アルボルノス『功績報告書』の証言から見るタキ・オンコイ、ワカ、偶像崇拝」の題目で研究を報告し、相互の研究の進捗状況を確認し、議論を深めることができた。(4)谷口は史料を収集するため、平成29年3月にスペインに調査に赴き、史料を収集することができた。ただ、平成28年度は計画していたマイクロフィルム史料のデジタル化を進めることができなかったため、次年度に進める。平成29年度は前年度の研究結果を踏まえて各分担領域において研究を進めた個別事例を「近代化」との関わりの中で分析した。近世のヨーロッパ及びラテンアメリカにおいて共通する社会的周縁者、すなわち他者として魔女を研究対象として焦点化しつつ、犯罪者との比較検討も行い、社会的周縁者の創出とメディアの関連性について研究を行った。9月17日(日)には、黒川正剛が日本宗教学会第76回大会(東京大学)において「魔女とメディアー近世キリスト教社会の他者表象」という題目で研究発表を行った。11月18日(土)には、研究代表者が所属する太成学院大学を会場にして共同研究会を行い、研究の進捗状況を相互に報告して研究成果の共有化をはかった。翌19日(日)には、科研費の公開シンポジウム「魔女とマス・メディアーヨーロッパ近世の他者のイメージをさぐる」を太成学院大学において開催し、研究成果を広く社会に還元することに努めた。黒川が「魔女はなぜ信じられるようになったのか?」、小林繁子が「犯罪者と悪魔ー近世ドイツの印刷メディアから」という題目で研究報告を行い、楠義彦がコメンテーターを務めた。

また、マイクロフィルム史料「ヨーロッパ・アメリカ魔女文献コレクション(Witchcraft in Europe and America: Primary Source Media)」から、16・17世紀に出版された悪魔学書やパンフレットを数点選び、その一部を印刷し、日本語訳をつけたものをシンポジウム会場に展示、一般来場者に見学していただいた。シンポジウムの内容は、黒川・小林・楠共著「魔女とマス・メディアーヨーロッパ近世の他者のイメージをさぐる」(太成学院大学紀要』第20巻、2018年3月)において発表した。さらにマイクロフィルム史料のデジタル化を行い、メンバー間で共有を進めた。まず、本年度の共同研究会を11月18日(土)に実施し、研究の進捗状況をメンバー間で共有することができた。当日は、黒川正剛による研究会の趣旨説明のあと、小林繁子が「印刷メディアに見る犯罪者像」、楠義彦が「魔女とメディア」、谷口智子が「リマの異端審問」、田島篤史が「誰が『魔女への鉄槌』を書いたのか?ー二人のドミニコ会士をめぐる作者の問題」を発表、質疑応答を行った。最終年度である次年度の研究の方向性についても議論し、共同研究の一定の結論を出すことを目指して研究に取り組むことを確認することができた。次に、翌日の19日(日)、公開シンポジウム「魔女とマス・メディアーヨーロッパ近世の他者のイメージをさぐる」を開催することができた。約60名の一般来場者がお出でになり、研究発表後、フロアとの間で活発な質疑応答が行われた。研究成果を社会へ還元することができた。またシンポジウムに合せて、マイクロフィルム史料の一部を印刷したものを解説・訳を付け数枚のポスターを作成し、シンポジウム会場に掲示し一般来場者のために供することができた。シンポジウムの報告は、『太成学院大学紀要』に発表することができた。また、マイクロフィルム史料のデジタル化を進めることができ、CD保存したものをメンバー間で共有することができた。さらに、研究に必要なマイクロフィルム史料も数点追加購入することができた。2018年7月21・22日に共同研究会を開催し、研究代表者(黒川)と研究分担者(楠、小林、谷口、田島)が研究発表を行い、研究の進捗状況を相互に確認し、研究の総括を行った。黒川は「近世のヨーロッパとラテンアメリカにおける社会的周縁者の創出とメディア」の題目で研究報告し、三年間の共同研究の成果をふまえた上で、近世フランスのパンフレットにおける魔女と社会的周縁者の創出について検討した。楠は「近世イングランドにおける周縁者としての魔女」の題目で研究報告を行い、近代化の進展を民衆的メディア(パンフレット)で捉えるため、規範的メディアとしてのVisitation Articlesを史料として検討した。小林は「学識者の魔女観念と裁判実務」の題目で研究報告し、法鑑定をメディアとして捉え、訴訟記録送付制度に着目し、魔女裁判に対する学識者の態度に関して検討した。谷口は「リマの異端審問」の題目で研究報告し、16世紀のドミニコ会修道士アルボルノスがペルーで行った巡察をもとに著した史料を使用してキリスト教徒によるインディオの同化について検討した。
分岐ペナルティを低減した高並列スーパスカラ・プロセッサ

高い命令フェッチバンド幅を実現するキャッシュの構成方法として,実行終了した命令列を格納し再利用するトレースキャッシュによる命令フェッチ機構が提案されている.この方式はプログラム内の命令再利用率が高いプログラムにおいて高い性能を発揮する.しかし,この方式では命令データを格納するために実行履歴を格納するトレースキャッシュと,メモリからの命令データを格納する命令キャッシュという2つの異なるキャッシュが必要となる.この2つのキャッシュ容量はプログラムの実行過程やワーキングセットによって必要となる容量が変化する.この変化に追従するために従来2つ必要であったキャッシュを1つに統合し,動的にキャッシュ容量を変化させることが可能な統合型トレースキャッシュを提案しており,キャッシュの命令フェッチ数をベンチマークプログラムSPECint95のgccにおいて,最大13%,平均5%向上することに成功している.しかし,提案キャッシュを実装した場合,プロセッサ全体のパイプラインレイテンシによって大きくなる分岐予測ミスペナルティによって得られた性能向上が隠蔽される.そこで本研究では,キャッシュの性能を十分に活かすためにRyan Rakvicらの提案するマルチ分岐予測器であるTMP(Tree Based Multiple Branch Predictor)を導入することでIPCを最大で4.9%,平均で2.4%向上することができた.さらに,スーパスカラプロセッサの分岐予測ミスペナルティを大きくする原因であるレイテンシ削減のため,動作周波数を低下させずにパイプラインステージ数を削減できる実行ステージ構成やレジスタファイルに関する検討を行い,バンク化によるレジスタファイルサイズの大幅削減を実現すると共に動作周波数を低下させることなく,パイプラインステージを1ステージ削減できる事を部分的な詳細設計により確認した.トレースキャッシュによる命令フェッチ機構は,数値演算のようなプログラム内の命令再利用性が高いプログラムにおいて高い性能を発揮する.しかし,この方式では実行終了した命令列を格納するトレースキャッシュと,メモリからのデータを格納する命令キャッシュという2つの異なるキャッシュが必要となる.この2つのキャッシュ容量はプログラムの実行過程やワーキングセットによって必要となる容量が変化する.しかし,従来のトレースキャッシュでは両キャッシュ容量は静的に決定している.本研究ではこの変化に追随可能にするため,従来2つ必要であったキャッシュを1つに統合し,実行過程やワーキングセットの変化に追従可能な統合型トレースキャッシュを提案している.特に本年度は,統合型トレースキャッシュで必要となる任意の組み合わせでトレースデータと命令キャッシュデータを取り出す方法の研究を行い,その実現手法を明確にした.さらに,提案する統合型トレースキャッシュに最適な多レベル分岐予測機構の構成方式に関して提案を行った.本研究では提案方式の性能を評価するためトレースドリブンシミュレータを作成し,100%の分岐予測精度において提案する統合型トレースキャッシュをSPEC95ベンチマークを用いて評価を行った.その結果,特にgccなど複雑な実行パスを持つプログラムにおいて最大17%,平均10%の性能向上を実現できることが明らかになった.また,評価結果より現在提案中の分岐予測機構では予測結果の更新が遅いため,統合型トレースキャッシュの性能を引き出すためにはより予測結果更新が早い分岐予測機構が必要であることが本年度の研究の結果明確になった.高い命令フェッチバンド幅を実現するキャッシュの構成方法として,実行終了した命令列を格納し再利用するトレースキャッシュによる命令フェッチ機構が提案されている.この方式はプログラム内の命令再利用率が高いプログラムにおいて高い性能を発揮する.しかし,この方式では命令データを格納するために実行履歴を格納するトレースキャッシュと,メモリからの命令データを格納する命令キャッシュという2つの異なるキャッシュが必要となる.この2つのキャッシュ容量はプログラムの実行過程やワーキングセットによって必要となる容量が変化する.この変化に追従するために従来2つ必要であったキャッシュを1つに統合し,動的にキャッシュ容量を変化させることが可能な統合型トレースキャッシュを提案しており,キャッシュの命令フェッチ数をベンチマークプログラムSPECint95のgccにおいて,最大13%,平均5%向上することに成功している.しかし,統合型トレースキャッシュをスーパスカラプロセッサに実装した場合,分岐予測ミスペナルティによりキャッシュの性能が隠蔽されている.そこで本研究では,キャッシュの性能を十分に活かすためにRyan Rakvicらの提案するマルチ分岐予測器であるTMP(Tree Based Multiple Branch Predictor)を導入する.TMPでは,過去の分岐履歴だけを用いて一度に複数の分岐予測を行うのではなく,分岐命令毎に分岐予測を行うので,高い分岐予測精度が見込まれる.そこで統合型トレースキャッシュを備える16命令同時発行可能なスーパスカラシミュレータにTMPを導入し,評価した結果,TMPは高精度の単一分岐予測器と同等分岐予測精度を示した.そして,その結果IPCを最大で4.9%,平均で2.4%向上することができた.高い命令フェッチバンド幅を実現するキャッシュの構成方法として,実行終了した命令列を格納し再利用するトレースキャッシュによる命令フェッチ機構が提案されている.この方式はプログラム内の命令再利用率が高いプログラムにおいて高い性能を発揮する.しかし,この方式では命令データを格納するために実行履歴を格納するトレースキャッシュと,メモリからの命令データを格納する命令キャッシュという2つの異なるキャッシュが必要となる.この2つのキャッシュ容量はプログラムの実行過程やワーキングセットによって必要となる容量が変化する.この変化に追従するために従来2つ必要であったキャッシュを1つに統合し,動的にキャッシュ容量を変化させることが可能な統合型トレースキャッシュを提案しており,キャッシュの命令フェッチ数をベンチマークプログラムSPECint95のgccにおいて,最大13%,平均5%向上することに成功している.しかし,提案キャッシュを実装した場合,プロセッサ全体のパイプラインレイテンシによって大きくなる分岐予測ミスペナルティによって得られた性能向上が隠蔽される.

そこで本研究では,キャッシュの性能を十分に活かすためにRyan Rakvicらの提案するマルチ分岐予測器であるTMP(Tree Based Multiple Branch Predictor)を導入することでIPCを最大で4.9%,平均で2.4%向上することができた.さらに,スーパスカラプロセッサの分岐予測ミスペナルティを大きくする原因であるレイテンシ削減のため,動作周波数を低下させずにパイプラインステージ数を削減できる実行ステージ構成やレジスタファイルに関する検討を行い,バンク化によるレジスタファイルサイズの大幅削減を実現すると共に動作周波数を低下させることなく,パイプラインステージを1ステージ削減できる事を部分的な詳細設計により確認した.
動的な変化を有する生産環境における階層分散型リアクティブスケジューリングシステム

平成14年度は,生産開始後に発生した加工設備の作業の遅延に対して,生産開始前に作成した生産スケジュールを,遺伝的アルゴリズムを用いて,適切な生産スケジュールに変更するリアクティブスケジューリング手法を提案し,リアクティブスケジューリングシステムのプロトタイプを開発した.平成15年度は,工場層やライン層など,階層の異なる複数のリアクティブスケジューリングシステム間で,生産スケジュールの整合性を管理しながら,同時かつ並列に生産スケジュールを改善するコンカレントプロセスを提案した.さらに,オブジェクト指向言語SmalltalkとCORBAを用いて,階層の異なるリアクティブスケジューリングシステムをネットワーク上の2つのコンピュータに実装し,階層分散型リアクティブスケジューリングシステムのプロトタイプを開発した.これまでに開発した手法は,単一目的のスケジューリング問題しか扱うことができなかった.そこで,平成16年度は,複数の目的関数を同時に考慮することができるように,従来のリアクティブスケジューリング手法の拡張を行った.この手法は,新たな加工作業が開始するまでの間は,Goldbergのランキング法に基づいて個体を選好するとともに,新たな加工作業が開始する時点においては,重みパラメータ法を用いて個体を選好する.これにより,生産活動と並行して,生産スケジュールを改善することができる.次に,既存のリアクティブスケジューリングシステムを拡張して,多目的リアクティブスケジューリングシステムのプロトタイプを開発し,総処理時間最小化と納期遅れ和最小化の二目的のスケジューリング問題に適用することで,提案した手法の有効性を検証した.生産システムの効率的な運用のためには,適切な生産スケジュールが必要である.生産スケジューリングに関する既存の研究の多くは,生産活動の開始前に適切な生産スケジュールを迅速に求めることを目的としている.しかし,このようなスケジューリング手法では,加工設備の作業の遅延など,生産活動の開始後に発生した生産環境の変化に対応することは困難である.本研究では,生産開始後に発生した加工設備の作業の遅延に対して,生産開始前に作成した生産スケジュールを,遺伝的アルゴリズムを用いて,適切な生産スケジュールに変更するリアクティブスケジューリング手法を提案した.この手法は,生産活動の開始後に発生した作業の遅延に対し,既に開始した作業を考慮しながら,遺伝的アルゴリズムに基づくリアクティブスケジューリングプロセスを短い間隔で繰返し行うことにより,生産活動を停止せずに,新たな生産スケジュールを生成することができる.その際,リアクティブスケジューリングプロセス間で個体を継承することにより,適切な生産スケジュールを生成することができる.さらに,本研究では,リアクティブスケジューリングシステムのプロトタイプを開発し,計算機実験を行うことで本手法の有効性を検証した.その結果を以下にまとめる.(1)生産活動の開始後に作業の遅延が発生するジョブショップスケジューリング問題に対して,リアクティブスケジューリングの計算機実験を行った.これにより,生産活動を停止せずに生産スケジュールを適切に変更することができることを示した.さらに,遅延が繰返し発生する場合においても,本手法が有効であることを示した.(2)ルールを用いたリアルタイムスケジューリングと計算機実験の結果を比較することで,本手法は,総加工時間最短の観点から,より適切な生産スケジュールを求めることができることを示した.平成14年度は,生産開始後に発生した加工設備の作業の遅延に対して,生産開始前に作成した生産スケジュールを,遺伝的アルゴリズムを用いて,適切な生産スケジュールに変更するリアクティブスケジューリング手法を提案し,リアクティブスケジューリングシステムのプロトタイプを開発した.しかし,実際の製造企業では,1つの生産スケジュールだけで生産管理を行うのではなく,工場層やライン層など,階層の異なる複数の生産スケジュールにより生産管理が行われる.そこで,平成15年度は,工場層やライン層など,階層の異なる複数のリアクティブスケジューリングシステム間で,生産スケジュールの整合性を管理しながら,同時かつ並列に生産スケジュールを改善するコンカレントプロセスを提案した.次に,オブジェクト指向言語SmalltalkとCORBAを用いて,階層の異なるリアクティブスケジューリングシステムをネットワーク上の2つのコンピュータに実装し,階層分散型リアクティブスケジューリングシステムのプロトタイプを開発した.これを用いて,下階層で発生した加工作業の遅延に対して,2つのリアクティブスケジューリングシステムで,同時かつ並列に生産スケジュールを改善する計算機実験を行った.その結果,従来のように,下階層で改善した生産スケジュールの結果を伝達してから上階層の生産スケジュールを改善するよりも,階層の異なる2つのリアクティブスケジューリングシステムで改善した生産スケジュールを協調的に重ね合わせることで,迅速に適切な生産スケジュールに変更することができることを示した.平成14年度は,生産開始後に発生した加工設備の作業の遅延に対して,生産開始前に作成した生産スケジュールを,遺伝的アルゴリズムを用いて,適切な生産スケジュールに変更するリアクティブスケジューリング手法を提案し,リアクティブスケジューリングシステムのプロトタイプを開発した.平成15年度は,工場層やライン層など,階層の異なる複数のリアクティブスケジューリングシステム間で,生産スケジュールの整合性を管理しながら,同時かつ並列に生産スケジュールを改善するコンカレントプロセスを提案した.さらに,オブジェクト指向言語SmalltalkとCORBAを用いて,階層の異なるリアクティブスケジューリングシステムをネットワーク上の2つのコンピュータに実装し,階層分散型リアクティブスケジューリングシステムのプロトタイプを開発した.これまでに開発した手法は,単一目的のスケジューリング問題しか扱うことができなかった.そこで,平成16年度は,複数の目的関数を同時に考慮することができるように,従来のリアクティブスケジューリング手法の拡張を行った.この手法は,新たな加工作業が開始するまでの間は,Goldbergのランキング法に基づいて個体を選好するとともに,新たな加工作業が開始する時点においては,重みパラメータ法を用いて個体を選好する.これにより,生産活動と並行して,生産スケジュールを改善することができる.

次に,既存のリアクティブスケジューリングシステムを拡張して,多目的リアクティブスケジューリングシステムのプロトタイプを開発し,総処理時間最小化と納期遅れ和最小化の二目的のスケジューリング問題に適用することで,提案した手法の有効性を検証した.
中枢性Erk5シグナルによる肥満調節メカニズムの解明

近年、肥満が世界的な問題となっている。特に、適切な治療が必要とされる重度の肥満患者に対しては、外科的手術や薬物療法がとられてきたものの、奏功しない例も多く、新たな治療戦略開発が喫緊の課題となっている。生体において、摂食行動の制御には脳視床下部に存在するレプチン受容体(LepR)陽性神経細胞が重要であることが報告されている。我々は、リン酸化酵素の1つであるErk5をLepR陽性神経細胞特異的に欠損させたマウスが肥満を呈することを発見した。本研究では、「LepR陽性神経細胞におけるErk5の機能解明」及び「中枢性Erk5を標的とした肥満に対する新規治療法開発のための研究基盤の確立」を目標とする。
核形態チェックポイント：核形態異常によりもたらされる核分配停止機構の解明

メチルグリオキサール(MG)は解糖系から派生する。出芽酵母をMGで処理すると核分配が阻害された。このとき、ホスファチジルイノシトール3,5-ビスリン酸(PI(3,5)P2)レベルが上昇し、液胞の肥大化と核形態変化が起こった。Fig4やVac14欠損株ではMG処理によるPI(3,5)P2レベルの上昇が起こらず、核分配阻害も起こらなかった。また、PI(3,5)P2結合タンパク質Atg18はMG処理により液胞膜に蓄積し、Atg18欠損株ではMGによる核分配阻害が起こらなかった。一方、MG処理によりDNA損傷チェックポイントが活性化され、コヒーシンの分解と姉妹染色分体の分離が阻害された。われわれは、メチルグリオキサール(MG)という細胞内代謝物が、酵母の核形態を成長軸に対して垂直に扁平な形(ジェリービーンズ型核形態)に変形させるとともに、娘細胞への核分配を停止させることを発見した。しかしながら、核形態の異常がトリガーとなって核分配の停止が引き起こされるかどうかは明らかではない。本年度は、MG処理による核形態変化が、細胞内MGレベルの上昇によりもたらされるのか、あるいは細胞外にMGが存在することが何らかの刺激になって引き起こされるのかについて検討するため、細胞に取り込まれてMGに非酵素的に変換されるジヒドロキシアセトン(DHA)を用いて検討を行った。その結果、DHA処理によっても、MGの場合と同様にジェリービーンズ型核形態変化が観察された。一方、核形態に影響を与える応力を発生させる可能性のある要因として液胞形態に着目した。液胞はNVJを介して核と接触していることから、NVJを形成するNvj1とVac8をそれぞれ欠損させた株について核形態を観察したところ、Nvj1欠損株では野生株と同じようにMGにより核形態変化と核分配阻害が起こったが、Vac8欠損株ではこれらの表現型がやや抑制された。このとき、液胞の形態を観察すると、Vac8欠損株では液胞がややシュリンクした形態をしていた。MG処理により液胞が融合し、一つの大きな液胞に変化していた。このことが、核形態を変化させる応力を発生させている可能性が考えられたので、液胞融合に関与するHOPS複合体のうちVps41、ならびに液胞膜のt-SNAREのVam3が欠損した株について液胞形態と核形態、ならびに核分裂について検討を行った。その結果、液胞の融合ができないこれらの株では、MG処理でも液胞の融合(肥大化)は観察されず、ジェリービーンズ型核形態変化、ならびに核分配阻害は観察されなかったわれわれは、メチルグリオキサール(MG)という細胞内代謝物が、酵母の核形態を成長軸に対して垂直に扁平な形(ジェリービーンズ型核形態)に変形させるとともに、娘細胞への核分配を停止させることを発見した。昨年度は、MG処理によって起こる液胞の肥大化が核形態を変化させる要因であることを明らかにした。本年度は、液胞の融合などに関与するホスファチジルイノシトール分子種について検討を行った。その結果、MG処理によりPI(3,5)P2レベルが上昇することを見いだした。Fig欠損株ではMG処理によりPI(3,5)P2レベルが上昇しなかった。Fig4欠損株はMG処理をしない状態でも肥大化した液胞形態を示すにもかかわらず、MG処理による核分配の停止が起こらなかった。さらにVac14欠損株ではPI(3,5)P2がほとんど検出されず、また肥大化した液胞を持つにもかかわらず、MG処理による核分配停止が起こらなかった。これらのことから、MG処理によるPI(3,5)P2レベルの上昇が、核分配停止と関連すると考えられた。そこで、PI(3,5)P2結合タンパク質について解析を行ったところ、Atg18欠損株ではMG処理により液胞の肥大化が起こっても核分配の停止は起こらなかった。また、Atg18-GFPを用いて局在性を観察したところ、MG処理により液胞膜に局在することが分かった。Fig4やVac14が欠損した株では、Atg18-GFPの液胞膜局在は観察されなかった。これらのことから、MG処理により液胞膜でのPI(3,5)P2レベルが上昇し、PI(3,5)P2結合タンパク質であるAtg18が液胞膜に局在することが核分配停止のための条件であることを明らかにした。これまでの解析から、メチルグリオキサール(MG)という解糖系から派生する代謝物で酵母(Saccharomyces cerevisiae)を処理すると、核の形態を成長軸に対して垂直に扁平な形(ジェリービーンズ型核形態と命名)に変形するとともに、娘細胞への核分配を停止することを明らかにして来た。またこの時、ホスファチジルイノシトール分子種のうち、PI(3,5)P2レベルが上昇し、そのことが核分配阻害と相関することを見いだした。本年度は、MGによる核分配阻害の分子機構を明らかにすることを目的として、核分裂マシナリーへの影響について検討を行った。その結果、S. cerevisiaeをMGで処理すると、核内において損傷DNAに結合するDdc2のfociが観察された。DNAに損傷が生じると、DNA損傷チェックポイントが活性化される。そこで、チェックポイントキナーゼの一つであるChk1のリン酸化状態を調べた結果、MG処理によりChk1のリン酸化が起こった。また、Chk1によりリン酸化されるセキュリン(Pds1)のリン酸化が起こるとともに、その分解も阻害されることを見いだした(セパラーゼの不活性化)。

さらに、MG処理によりコヒーシンサブユニットの一つであるScc1のセパラーゼによる切断が阻害された。これらのことから、MGによりDNA損傷チェックポイントが活性化され、姉妹染色分体の分配が阻害されることが、核分配阻害の原因の一つである可能性が示唆された。メチルグリオキサール(MG)は解糖系から派生する。出芽酵母をMGで処理すると核分配が阻害された。このとき、ホスファチジルイノシトール3,5-ビスリン酸(PI(3,5)P2)レベルが上昇し、液胞の肥大化と核形態変化が起こった。Fig4やVac14欠損株ではMG処理によるPI(3,5)P2レベルの上昇が起こらず、核分配阻害も起こらなかった。また、PI(3,5)P2結合タンパク質Atg18はMG処理により液胞膜に蓄積し、Atg18欠損株ではMGによる核分配阻害が起こらなかった。一方、MG処理によりDNA損傷チェックポイントが活性化され、コヒーシンの分解と姉妹染色分体の分離が阻害された。MG処理により核分配が停止するためには、PI(3,5)P2レベルが上昇することと、PI(3,5)P2結合タンパク質であるAtg18が液胞膜に局在することが必要であることを明らかにすることが出来た。PI(3,5)P2はホスファチジルイノシトール分子種としては、一番最近に発見された新しい分子種であり、細胞内での機能はまだよく分かっていない。核分配にPI(3,5)P2が関与するということはこれまでに報告例がなく、今回の研究で初めて見いだした現象であり、分子細胞生物学的意義は大きいと考えている。分子細胞生物学Atg18が液胞膜に局在することがMGによる核分配阻害の必要かつ十分な条件であるかどうかを確認するため、Atg18に液胞膜貫通型のアルカリホスファターゼ(ALP)を融合させたAtg18-ALPを、PI(3,5)P2がほとんど検出されないVac14欠損株で発現させ、MG存在下での核分配がどうなるかを観察することで明らかにする。一方、MG刺激が核分配停止に結びつくシグナル伝達経路についての検討を計画している。われわれは既に、MGがTORC2-Pkc1シグナル経路を活性化することを明らかにしている。そこで、本経路と核分配との関連について解析を進める。MG処理により、酵母の核に関して2つの事象が観察される。一つは核形態が成長軸に対して扁平に変形し、ジェリービーンズのような核形態になるということであり、もう一つは核分配が停止してしまうことである。この2つの現象を関連づけて解析する手段として、MG存在下でも核形態に異常が見られない変異株、あるいはMG存在下でも核分配が行われる変異株の取得と解析から、MGによってもたらされる核形態と核分配の異常に関するメカニズムの解明が期待される。一方、球形の核がジェリービーンズ型の形態に変化するには、外部からの物理的な圧力(応力)も必要である。これらの解析のうち、本年度ではジェリービーンズ型核形態変化をもたらす応力が、液胞の肥大化によってもたらされていることを明らかにすることができた。DHA処理によっても液胞の肥大化が観察されたことから、MGは何らかの機構で液胞の融合を促進していると考えられる。一方、核形態に関する変異株の取得に関しては、現在も継続してスクリーニングを進めている。
低酸素条件下における高等動物の栄養代謝とその制御

陸上生物は21%の酸素中で多くは呼吸して存在している。しかし21%の酸素濃度では常い活性酸素の著量を生体内に生成し、時にはそれが重要な機能を果たしてはいるが、多くの場合有害な過酸化物質を生成し、老化促進やガンを初めとする多くの疾病の原因、また寿命の決定因子として作用する可能性があり、申請者は低酸素条件が呼吸生物の存在に良好な結果を与える可能性が高いと考え研究を進めた。初年度の研究として、10.5%と7.6%の低酸素化でラットを生育させ、ラットの胃酸分泌制御の原因が、ガストリンが直接関与せず、アドレナリンとノルアドレナリンの分泌上昇が胃酸分泌制御、胃内pH上昇の引き金となっていることを証明できた。さらに、低酸素は、高地居住、潜水、肺あるいは心疾患や悪性貧血などの呼吸器や循環器系の障害により、生体内の酸素供給の低下が引き金となって起きる。このようなとき、生体は造血因子であるエリスロポエチンを腎臓から分泌して、赤血球分化を促進、また末梢血管新生因子(VEGF)により、血管新生を促進させることが知られている。申請者らは、脳毛細血管内皮細胞の初代培養系を確立し、エリスロポエチンが、赤血球分化因子としてだけではなく、VEGFと同様、毛細血管新生促進因子としても機能することを初めて見出した。さらに、この系を用いて遊離型のエリスロポエチン受容体の存在を明らかにした。さらに、マウス脳毛細血管内皮細胞(MBEC4)を用いて低酸素(2%O_2)で培養し、糖分解系の酵素(グリセロアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素、GAPDH)および血管弛緩因子(EDRF)であるNOの合成酵素であるNOSの低酸素による誘導機構について検討を加えた。これら両タンパク質はMBEC4を低酸素に曝露すると強く誘導されることを見出したが、これらのタンパク質の遺伝子配列をみるとHypoxia-inducible factor-1(HIFI)の結合部位がなく、どのような機構で誘導されるか不明である。そこで、この機構を検討した結果、低酸素により、細胞内Ca^<2+>濃度が上昇し、このCa^<2+>がp53MAPキナーゼ(JNKとして知られる)を活性化し、ストレス応答に関与すると考えられるPKCを介するシグナル伝達により、JNK/SAPKファミリーの活性化により、C-Junのリン酸化を通して、AP1(転写活性因子)の上昇により、誘導がおこることを明らかにした。尚、MBEC4中のNOSおよびGAPDH遺伝子上流にAP1結合領域の存在も確認あれ、このときiNOSの上昇に伴い、生成するNOにより、cGMP生成が促進された。このcGMPの上昇により、細胞内情報伝達機構の活性化が血管弛緩を引き起こし、低酸素下で血行を促進するものと結論付けられた。ビタミンB_2は血球分化因子として知られており、低酸素条件下では赤血球が急激に増加する。このことからビタミンB_2は低酸素下で直接必要とされる。そこでB_2欠乏ラットを作成して低酸素下に飼育したところ、赤血球分化に著しい抑制が認められ、赤血球容量の増大が判明した。この現象は低酸素下でビタミンの添加により、2週間後には正常な容量に戻った。この機構については現在も続行して検討中である。そこで、この機構を検討した結果、低酸素により、細胞内Ca^<2+>濃度が上昇し、このCa^<2+>が

p53MAPキナーゼ(JNKとして知られる)を活性化し、ストレス応答に関与すると考えられるPKCを介するシグナル伝達により、JNK/SAPKファミリーの活性化により、C-Junのリン酸化を通して、AP1(転写活性因子)の上昇により、誘導がおこることを明らかにした。尚、MBEC4中のNOSおよびGAPDH遺伝子上流にAP1結合領域の存在も確認あれ、このときiNOSの上昇に伴い、生成するNOにより、cGMP生成が促進された。このcGMPの上昇により、細胞内情報伝達機構の活性化が血管弛緩を引き起こし、低酸素下で血行を促進するものと結論付けられた。ビタミンB_2は血球分化因子として知られており、低酸素条件下では赤血球が急激に増加する。このことからビタミンB_2は低酸素下で直接必要とされる。そこでB_2欠乏ラットを作成して低酸素下に飼育したところ、赤血球分化に著しい抑制が認められ、赤血球容量の増大が判明した。この現象は低酸素下でビタミンの添加により、2週間後には正常な容量に戻った。この機構については現在も続行して検討中である。ヒトは生まれてより死に至るまで終生健康な生涯を全うすることを最大の欲求としている。ところで、陸上生物は21%の酸素中で多くは呼吸して生存している。しかし、21%の酸素濃度では常に活性酸素の著量を生体内に生成し、時にはそれが重要な機能を果たしてはいるが、多くの場合、有害な過酸化物質を生成し、老化促進やガンを初めとする多くの疾病の原因、また寿命の決定因子として作用する可能性であり、申請者は低酸素条件が呼吸生物の生存に良好な結果を与える可能性が高いと考え、研究を進めた。初年度の研究として、10.5%と7.6%の低酸素下で生育させた。ラットの胃酸分泌制御の原因を明らかにした。その結果、ガストリンは直接関与せず、アドレナリンとノルアドレナリンの分泌上昇が胃酸分泌制御、胃内pH上昇の引き金となっていることが証明できた。次いで、低酸素下では解糖系(グリコリシス)の活性化が考えられ、これがO_2センサーと深く関わっていることが予想された。そこで、低酸素下で発現量の多いタンパク質を検索したところ、グリセロアルデヒド-3ーリン酸デヒドロゲナーゼ(GAPDH)が認められた。このタンパク質はコンスティテュ-ティブ遺伝子内にあることが知らされており、この遺伝子の活性化はO_2センサーを介して進行するものと考えられ、次年度のテーマとして行う予定である。これらの成果は裏面、研究発表の項に示した。低酸素は、高地居住、潜水、肺あるいは心疾患や悪性貧血などの呼吸器や循環器系の障害により、生体内の酸素供給の低下が引き金となって起きる。このようなとき、生体は造血因子であるエリスロポエチンを腎臓から分泌して、赤血球分化を促進、また末梢血管新生因子(VEGF)により、血管新生を促進させることが知られている。申請者らは、脳毛細血管内皮細胞の初代培養系を確立し、エリスロポエチンが、赤血球分化因子としてだけでなく、VEGFと同様、毛細血管新生促進因子としても機能することを初めて見出した。さらに、この系を用いて遊離型のエリスロポエチン受容体の存在を明らかにした。
正則化局所尤度法に基づく統計的モデリングと臨床データへの応用

平成19年度は、基底関数に基づく非線形混合効果モデルについて研究を行った。実際に経時的に観測された繰り返し測定データの特徴として、ある時点で観測された観測値とその前後の時点で観測された(同一個体の)観測値は相関があることが知られていて、同一個体内において相関を考慮したモデルを構築することが重要である。そこで、昨年度研究したB-スプライン混合効果モデルを拡張・改良し、変量効果係数に分散共分散構造を仮定した非線形混合効果モデルを構築した。さらにモデルに含まれる未知パラメータの推定をEMアルゴリズムを用いて計算し、推定に必要な基底関数の個数の選択法としてベイズアプローチに基づくモデル評価基準を提案した。提案した手法の有効性をシミュレーションによる数値実験を通して検証し、その成果を国際シンポジウムや日本数学会等で発表した。また、観測回数の多い繰り返し測定データに対しては正則化法を用いなくてもモデルが上手く機能することが分かり、正則化の必要性や関数データへの応用に関しては更なる研究が必要である。平成17年度から19年度までの3年間の研究を通して、特に一般化情報量規準に基づく正則化局所尤度法の変数選択の研究と繰り返し測定データに基づく非線形混合効果モデル選択の研究においてそれぞれ新しいモデル選択法を提案し、その成果を論文や学会等で発表することができた。今後も理論的・実際的研究を通して更なる手法の開発と臨床データへの応用に貢献したい。平成17年度は,正則化局所尤度法を多次元データに適用するときの次元縮小法の1つとして,情報量基準に基づく変数選択法について研究した.通常の線形モデルの場合,情報量規準AICに基づくモデル選択法が様々な分野で適用されてきた.しかしながら,平滑化パラメータによってモデルの滑らかさを調節した非線形モデルの場合,平滑化パラメータの選択が重要であり,その選択結果が変数選択に大きな影響を及ぼすことになる.そこで本研究では,平滑化パラメータの選択を一般化情報量基準GICに基づいて行い,その有効性を検証した.さらに,局所尤度法に基づくロジスティック判別における変数選択問題に対して,GICに基づく変数選択法を提案し,その研究成果を2005年度統計関連学会連合大会で発表した.実際に提案した統計手法を臨床データに適用するためには,数理統計だけでなくバイオ統計や臨床統計の知識が必要である.そこで,平成18年2月に,文部科学省科学研究補助金による国際シンポジウム「バイオ統計学:最前線とそれを支える理論の展開」を久留米大学バイオ統計センターの柳川堯教授と共同で開催した.また,国内で開催された(数理統計・バイオ統計に関する)学会やシンポジウムに積極的に参加し,今後の研究に対するアドバイスを頂いた.今後の研究課題は,上で述べた変数選択法が実際の臨床データに適用できるかどうか,またモデルの候補となる変数間に強い相関がある場合にそれを考慮に入れた変数選択法を提唱することである.平成18年度は,経時的に観測された繰り返し測定データに対して,統計的に解析するための1つの方法としてB-スプライン関数に基づく非線形混合効果モデルについて研究した.混合効果モデルの利点は,説明変数と目的変数の全体的な関係だけでなく,変量効果を用いることで個体差の影響を考慮に入れることが可能であり,しかも観測事典や観測回数が各個体によって異なっていてもモデルが適用できることである.しかし,一般に非線形関数を用いて混合効果モデルを構築する場合,基底関数の個数や正則化パラメータの選択が重要な問題の1つである.そこで,通常の非線形回帰モデルにおいてモデル選択基準の1つとして提案されている一般化情報量基準GICを混合効果モデルに対して導出し,一般化ベイズ型情報量規準GBICと合わせてその有効性をシミュレーションによって検証した.この研究の成果は平成18年9月と平成19年3月に開催された日本数学会でそれぞれ発表した.また,提案したモデルの臨床データへの適用例として女性ホルモンの1種であるプロゲステロンデータに当てはめ,その結果を平成18年9月に久留米大学で開催されたバイオ統計学フォーラムで報告した.この研究に関する今後の課題は,説明変数が複数ある場合のモデルの拡張と変量効果や誤差に共分数を仮定した場合の混合効果モデルへの発展等が考えられる.一方,平成17年度に研究した正則化局所尤度法における情報量規準に基づく変数選択法については,研究協力者である九州大学大学院数理学研究院の小西貞則教授と研究打ち合わせを行い,その成果を論文にまとめ現在雑誌投稿中である.平成19年度は、基底関数に基づく非線形混合効果モデルについて研究を行った。

平成17年度から19年度までの3年間の研究を通して、特に一般化情報量規準に基づく正則化局所尤度法の変数選択の研究と繰り返し測定データに基づく非線形混合効果モデル選択の研究においてそれぞれ新しいモデル選択法を提案し、その成果を論文や学会等で発表することができた。今後も理論的・実際的研究を通して更なる手法の開発と臨床データへの応用に貢献したい。
重水素パルスラベル法によるリゾチーム構造形成過程の詳細解析

リゾチームの主鎖の折畳み過程を観測するために、主鎖アミドプロトンの重水素交換反応と2次元NMR分光法を用いた。あらかじめ完全に重水素化したリゾチームを作製し、これを6M塩酸グアニジン(GuHCl)中に溶解してランダム構造をとらせ、次ぎにこの溶液を軽水で希釈して蛋白質の折畳み反応を開始させた(pH3.0、1.5MGuHCl、25°C)。適当な折畳み反応時間経過後(τ_f)、パルス的に溶液のpHを6.8に上げ再び3.0に戻す。この操作でUnfoldしている主鎖のNHプロトンの軽水素化がパルス的に許されるため、パルスラベル法と呼ばれている(パルス幅約0.5s)。この結果、速く構造形成した部分はパルスラベル交換がプロテクトされ、遅い部分はプロテクトされずにNDがNHに交換される。このサンプルの2次元NMR(COSY)スペクトルを測定すると、折畳み反応の進行の遅い部分が残基レベルの分解能で同定される。τ_fを変えてパルスラベルすると、原子レベルの分解能で折畳み過程の時間変化を追跡することが可能である。パルスラベルの実験には、高速混合反応を連続して3回行う必要があり、ユニソク製のケミカルクェンチミキサ-が用いられた。上記の溶液条件下で、リゾチームの折畳み速度の平均値は円偏光楕円率の時間変化の測定から約6.0sであった。一方、τ_fを1.0sから30sの範囲で変えてパルスラベルしたサンプルのNMR観測の結果から、各残基毎の折畳み速度定数が決定された。リゾチームαドメインのAヘリックスとBヘリックスのアミドプロトンの折畳み速度は、平均値より速く約2.4から4.0sであるが、βドメインのシート構造では、平均値より遅く約8.7から12.7sであった。現在、温度を変えながらこの実験を継続している。一方、リゾチーム主鎖がほどける反応(Unfolding)の速度定数も、GuHCl4.0M、pH3.3、温度20°Cで行っている。
複雑系の極限分光

今後の物性物理学の主要研究課題の一つである複雑系の問題に、高度な極限的レーザースペクトロスコピーの手法を適用することは、複雑系物質の物性と機能の研究に新しい切り口を拓く可能性をもち、今後の大きな発展が期待できる分野である。しかも、わが国にはこの領域で世界に誇るべき数々の業績があり、また優秀な中堅の研究者や活発な若手研究者も多い。そこで、本総合研究では、これらの力を結集し、的確なターゲットに向けて研究の飛躍的な進展をはかるべく、重点領域研究としてこの分野を申請する目的で、この領域の最も活発な研究者約20名を集めて、調査、検討、討論を行なった。まず第1回目の会合では、極限レーザースペクトロスコピーは、複雑なものの中から特定な事柄に関する情報のみを選択的にうまく抽出するという機能をもつため、この分野の研究には特に有効であること、ならびに、この領域の研究が世界的に見て最近非常に急速に盛んになっており、重点領域研究として早急に取り組むことが必要であることが確認された。さらに、複雑系の研究のために今後開発すべき極限レーザースペクトロスコピーの手法および対象となる複雑系に関する一般的な討論を行ない、調査すべきいくつかの項目を決めた。その後、関係する研究者の研究進展状況と外国における研究動向の調査研究などを行ない、その結果を持ち寄って第2回目の研究会を開いた。そこでは、対象とすべき複雑系とテーマを厳選し、また研究目的や期待される成果などを検討した。その結果、十分焦点を絞った形での重点領域研究の輪郭がはっきりしたので、これに基づいて申請書を作成し、重点領域研究に直接参加する予定の研究者の賛同を得るところまでまとめ上げ、これを申請した。なお、その間に、複雑系の典型物質としての立場から生体物質の物性的な研究を行なっている研究者の小さな会合も開き、その意見も参考にさせてもらった。
花葉で発達する仮道管様組織の通水機能とその発達機構の解析

制御環境下で安定的にアジサイの装飾的萼片で仮導管様細胞群の分化を誘導することで、仮導管様細胞群の通道能力の評価やトランスクリプトーム解析に用いるサンプルを安定的に得ることが可能になる。そこで、初年度はこれらの実験系の確立に注力した。・制御環境下でのアジサイの装飾的萼片における仮導管様細胞群の分化誘導:仮導管様細胞群の分化を誘導する条件について検討した。具体的には、切り花として収穫したのちに、活け水に各種の添加物を加えることで装飾的萼片における仮導管様細胞群の分化の有無に影響するかを検討した。その結果、活け水への糖類の添加によって装飾的萼片における仮道管様細胞群の分化が誘導されることを見いだした。・装飾的萼片の緑色化を抑制した状態での仮導管様細胞群の分化誘導:上記の調査結果をもとにして、圃場条件では仮導管様細胞群の分化誘導と同時に起こる装飾的萼片の緑色化を抑制する実験系を検討した。装飾的萼片の緑色化を抑制することで、着色水などを用いた仮導管様細胞群の通道能力の評価が可能になる。具体的には、切り花として収穫したのちに上記調査結果で明らかにした通りに糖類を添加した活け水に活けて管理し、さらに完全遮光条件に置くことで、装飾的萼片の緑色化を抑制することが可能であることを見いだした。また、緑色化を抑制した装飾的萼片について、仮導管様細胞群の分化誘導の有無を調査したところ、高確率で仮導管様細胞群の分化が起こることを確認した。今後は、初年度に確立した実験系を活用して、仮導管様細胞群の通道能力の評価を行うほか、トランスクリプトーム解析に適した植物サンプルを収集する。実験系を確立することができており、2019年度に行う予定のトランスクリプトーム解析に向けたサンプル採取や仮導管様細胞群の通道能力の評価を可能にした。前者については、評価に適した着色水の選定などの具体的な評価系の確立が課題である。後者については、サンプル収集を進め、ゲノム情報を活用した解析を進める。