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寄主植物の違いによる亜社会性ツチカメムシの保育行動の野外変異

亜社会性ミツボシツチカメムシの雌はオドリコソウ,ヒメオドリコソウ,ホトケノザの種子を幼虫に給餌する。本研究は,各寄主野外群落を利用するカメムシ個体群が寄主特性に適応した繁殖特性と保育特性を獲得したと仮定し,それらの違いを比較することで,保育行動の進化理論の検証を行おうとしている。これまでの研究では,オドリコソウ利用個体群の雌の生涯繁殖回数が最も多く,給餌のための種子運搬数は雌の最初の繁殖で最も少なく,理論が示すように現繁殖の保育による繁殖成功と将来の繁殖成功がトレードオフ関係にあるように見える。ただし結論を出すにはまだ早い。まずこのように個体群特性を決定する時には,時間的変異や個体群間変異を考慮する必要がある。そのため平成30年度は,各寄主利用個体群の繁殖特性・保育特性における個体群の年間変異の程度とその傾向を知る一環として,昨年度と同じ寄主利用個体群を用いた反復実験を行なった。データ解析がまだ終了していないので,結論は未だ流動的であるが,個体群の繁殖特性と保育特性はほぼ昨年度と同じ傾向が得られそうである。またこれまでの研究から,オドリコソウ利用個体群において種子運搬数が最も少なかった理由として,「オドリコソウ種子が最も重く,運搬効率が最も高いため,総運搬数が少なくて良い」という仮説も考えられている。給餌雌にオドリコソウ種子とヒメオドリコソウ種子を同時に選ばせた場合,オドリコソウ種子を優先的に運搬するという平成28年の実験結果はこの仮説と矛盾しない。これをさらに検証するため,本年度は,雌に餌場にヒメオドリコソウの2個合体種子(2個をノリで合体させた)と通常種子を選ばせる実験を行なった。その結果,重い方である2個合体種子の方を優先的に選ぶことがわかり,仮説の妥当性がさらに高まった。この仮説を取り込んだ上で,保育行動の進化理論の検証プロセスが必要であり,現在,検討中である。平成28年度は、異なる寄主を利用するミツボシツチカメムシ3個体群において各寄主を利用した場合の繁殖パフォーマンスと保育行動を飼育実験によって定量的に比較することを目的とした.しかし今回、ホトケノザ利用個体群の個体が十分に採集できなかったため、オドリコソウ利用個体群とヒメオドリコソウ利用個体群の2寄主利用個体群間で繁殖・保育形質の定量比較はできたが、3寄主利用個体群間でできたのは繁殖回数の比較だけであった.その結果、以下の事実が明らかとなった:(1)本来の寄主を利用した場合の初回繁殖において、他の2寄主に比較して約3倍の重さの種子を供給するオドリコソウの利用個体群が、ヒメオドリコソウ利用個体群よりも,孵化幼虫当たり節約的な保育投資(栄養卵と種子給餌において)を行う;(2)給餌親に3寄主の種子を選ばせると、栄養量に関して運搬効率の最も高いオドリコソウ種子をより好んで多く運ぶ:(3)生涯繁殖回数は、オドリコソウ利用個体群で最も多く、次にヒメオドリコソウ利用個体群,ホトケノザ利用個体群と続く傾向がある(ANOVA, p=0.0066).Trivers (1974)の理論によると,一子当たりの利益に比較して,将来の繁殖へのコストが大きい程,初期繁殖の子への保育投資を控えるはずである.本実験では、将来の繁殖回数が多く,その分,初期繁殖に対するコストが比較的高いと思われるオドリコソウ利用個体群において,初期繁殖の子への保育投資が節約的であった.この結果は、Trivers (1974)の理論を支持するものである.よって本研究は、Trivers (1974)の保育行動の進化理論を,同種内の個体群間変異によって示すという前例のない証拠を提供できる可能性が高いと思われる.ホトケノザ利用個体群について十分に調べることができなかったが,他の2個体群の比較では予測通りの結果が得られた.ただ,繁殖回数については、3個体群の間で比較でき,この結果も予想通りであった.よって,当初計画していた研究の85%の情報は得られたものと考えられる.平成29年度は、3種の異なる寄主を利用する個体群から採集したミツボシツチカメムシの雌の繁殖と保育のパフォーマンスを飼育実験下で観察した。平成28年度の実験でホトケノザ利用個体群からの採集個体が少なく、3個体群間を十分に比較することができなかったが、今回は3個体群から実験に必要な個体数を採集することができた。よって当初の目的である3個体群間の繁殖と保育のパフォーマンスの比較を行うことができた。その結果、まず保育投資の成分として、栄養卵重量には個体群間で有意な違いはなかった。一方、給餌種子運搬数はオドリコソウ個体群が最も少なかったものの、給餌種子総重量に関しては、オドリコソウ種子の重量が他の寄主の種子と比べて約2倍である為、オドリコソウ個体群が他2種と比べて最も重くなった。このことからオドリコソウ個体群の雌親は他個体群に比べて幼虫1匹当たり給餌頻度を減らす一方、より多くの餌量を与えていることが分かった。次に、繁殖成功の成分として、孵化幼虫数についてはオドリコソウ個体群が最も多かった。また幼虫の生存率についてもオドリコソウ個体群が最も高かった。

これは、恐らく幼虫当たりの給餌種子量がオドリコソウ個体群で最も多いことを反映しているものと思われる餌が十分に与えられ、捕食者のいない実験室内の環境では、オドリコソウ個体群において親の給餌効果は最も高く、オドリコソウが親の適応度に最も寄与する寄主であることが推察された。これはオドリコソウの種子が最も大きく、運搬効率が最も高いことが関係していると思われる。3種の寄主を利用するミツボシツチカメムシ個体群の個体の繁殖・保育パフォーマンスをを実験室内で比較することができた。本年度掲げた研究目的の達成度はほぼ90%であり、3年間をとおして達成しようとしている本研究全体の進捗度は約60%である。亜社会性ミツボシツチカメムシの雌はオドリコソウ,ヒメオドリコソウ,ホトケノザの種子を幼虫に給餌する。本研究は,各寄主野外群落を利用するカメムシ個体群が寄主特性に適応した繁殖特性と保育特性を獲得したと仮定し,それらの違いを比較することで,保育行動の進化理論の検証を行おうとしている。これまでの研究では,オドリコソウ利用個体群の雌の生涯繁殖回数が最も多く,給餌のための種子運搬数は雌の最初の繁殖で最も少なく,理論が示すように現繁殖の保育による繁殖成功と将来の繁殖成功がトレードオフ関係にあるように見える。ただし結論を出すにはまだ早い。まずこのように個体群特性を決定する時には,時間的変異や個体群間変異を考慮する必要がある。そのため平成30年度は,各寄主利用個体群の繁殖特性・保育特性における個体群の年間変異の程度とその傾向を知る一環として,昨年度と同じ寄主利用個体群を用いた反復実験を行なった。データ解析がまだ終了していないので,結論は未だ流動的であるが,個体群の繁殖特性と保育特性はほぼ昨年度と同じ傾向が得られそうである。またこれまでの研究から,オドリコソウ利用個体群において種子運搬数が最も少なかった理由として,「オドリコソウ種子が最も重く,運搬効率が最も高いため,総運搬数が少なくて良い」という仮説も考えられている。給餌雌にオドリコソウ種子とヒメオドリコソウ種子を同時に選ばせた場合,オドリコソウ種子を優先的に運搬するという平成28年の実験結果はこの仮説と矛盾しない。これをさらに検証するため,本年度は,雌に餌場にヒメオドリコソウの2個合体種子(2個をノリで合体させた)と通常種子を選ばせる実験を行なった。その結果,重い方である2個合体種子の方を優先的に選ぶことがわかり,仮説の妥当性がさらに高まった。この仮説を取り込んだ上で,保育行動の進化理論の検証プロセスが必要であり,現在,検討中である。ホトケノザ裏陽子多群として新しい地点を今期に見つけたので、次の繁殖季節には3個体群の比較ができ,本年の補償と追試が行えると考えている.今後は、今回の結果を基本情報として参考にしながら、野外の条件を調べていく予定である。野外では、種子の運搬効率だけでなく、天候変化、捕食者のリスク、餌の供給量の不確実性などの追加的要因が保育効果に働くので、結果は随分異なると思われる。1つの寄主個体群の採集個体が少なかったため、餌の必要量が予定より少なくすんだことと、その他の実験器具の中でリサイクルして使用できるものがあったため、消耗物品費を節約できたことが原因と思われる.虫の餌であるオドリコソウとヒメオドリコソウの輸入種子の注文が遅れた為、業者の在庫が無くなってしまった。そこで購入することなく自前で野外よりこれらの種子を採集し餌として用いた。しかしそのためずいぶんエフォートを費やし、実験に投入すべき時間が消費されたので、次年度は、注文が遅れないようにすることと、繰越金については従来の予算計画にある学会参加の旅費と論文出版費を増やすことで対応するつもりである。
スポーツ実践思想に関する研究：PTの解明、理論と実践の統合とその応用可能性

本研究の目的は、近年サッカー界で注目を集めている「戦術的ピリオダイゼーション」(以下、PT)の思想的全容の解明である。スポーツの実践思想としてのPTの全容が明らかとなれば、スポーツにおける理論と実践の統合が容易となり、サッカーだけでなく他の「対戦型集団球技スポーツ」の指導法の改善と成績向上が期待できる。研究期間初年度の平成28年度には基礎的研究(著書3点)を、2年目となった平成29年度は雑誌論文8件、学会発表5件を成果としてあげた。そして、3年目となった平成30年度は分担者とともに国内研究会を開催するなど情報交換を重ね、論文投稿や研究発表を行うなど多くの研究成果を挙げた。例えば、日本バレーボール学会第24回大会において「タイムアウトは相手チームのブレイクを阻止する有効な手段か」および「タイムアウト取得に関する指導者の意識調査静岡県と山梨県において」(高根信吾他)を発表し、『体育・スポーツ哲学研究』(第40巻第1号pp.13-24)において「台湾におけるスポーツ哲学研究の動向」(田井健太郎他)を、『ハンドボールリサーチ』(第7巻pp.1-11)において「ゴールキーパーの位置取りに関する言説について:あるいは鉛直軸という観点の意義」(佐々木究他)を著した。なお、佐々木究は、上記論文によって「2018年度日本ハンドボール学会賞」を受賞している。このように、サッカーだけでなく、バレーボールやハンドボールを対象として研究を進めている。研究期間3年目の平成30年度は以下のような研究実績を残した。1学会発表や論文投稿など研究成果をあげた(高根信吾、佐々木究、田井健太郎)。2スペイン・バルセロナにおいて、バルセロナサッカー場において資料収集を行った(木庭康樹)。以上のように、研究計画にあった「海外における情報収集」を実施でき、「学会発表および論文投稿」を進めており、おおむね順調に進展しているといえる。今年度は4年間のまとめとして、これまでに実施してきた海外における資料蒐集した文献の読解と翻訳作業を進め、学会での研究発表を行い、学術誌や大学紀要、商業誌などへ論文投稿を行う。さらに、最終成果発表も兼ねた国内研究会を開催する。本研究の目的は、近年サッカー界で注目を集めている「戦術的ピリオダイゼーション」(以下PTと略記)の思想的全容の解明である。平成28年度は、分担者とともに研究会を開催するなど情報交換を重ね、基礎的研究として次の著書3点を成果としてあげた。1.『コーチングバレーボール(基礎編)』第1章-2「バレーボールの特性(10-15頁)」大修館書店、2.『バレークロニクルバレーボール年代記』第4章-1「バレーボール日本代表の歴史(50-61頁)」日本文化出版、3.『左と右・対称性のサイエンス』第6章「スポーツにおける左と右ーサッカーの対称性と反対称性をめぐって(97-129頁)」丸善出版。これら研究成果の具体的内容は以下である。1においては、バレーボールの特性を、ゲームの特性、さまざまなバレーボール、技術構造、体力要素という観点から記述し、特に、技術構造では、アタック・ブロック・サーブの「スコアリングスキル」とレセプション・ディグ・セットの「ノンスコアリングスキル」に分けて、それぞれを詳細に記述した。2においては、バレーボール日本代表の世界大会における活躍の様子や三大大会での戦績、日本代表選手の体格について、男女別にまとめ、東洋の魔女や鬼の大松、ミュンヘンの奇跡、往年の名選手紹介、バルセロナオリンピックでの一夜明けての逆転勝利などのトピックスについて記述した。3においては、スポーツ構造論およびスポーツ現象学を基礎としつつ、サッカーの特殊性、サッカーの対称性と反対称性を提示し、文化の「周縁」としてのスポーツについて考察した。国内研究会を開催し、情報交換を重ね、基礎的研究(著書3点)を成果としてあげており、その点では順調に進展しているといえるが、平成28年度および平成29年度に実施予定としていた「海外における資料蒐集や情報収集および海外のPTの研究者との情報交換」については、計画段階にとどまっており、具体までは進んでいない。研究期間初年度の平成28年度には、基礎的研究(著書3点)を成果としてあげた。研究期間2年目の平成29年度は以下のような研究実績を残した。16月にはポルトガル、11月にはスペインにおいて、海外研究者と情報交換を行い、資料収集を行った。210月にはマレーシア・ランカウイ、11月にはイタリア・ローマで研究発表を行った。33月には国内研究会を開催し、分担者間の情報交換を行った。以上のように、研究計画にあった「海外における資料蒐集や情報収集および海外のPTの研究者との情報交換」を実施でき、「蒐集した文献の読解と翻訳作業」を進めており、おおむね順調に進展しているといえる。

スポーツの実践思想としてのPTの全容が明らかとなれば、スポーツにおける理論と実践の統合が容易となり、サッカーだけでなく他の「対戦型集団球技スポーツ」の指導法の改善と成績向上が期待できる。研究期間初年度の平成28年度には基礎的研究(著書3点)を、2年目となった平成29年度は雑誌論文8件、学会発表5件を成果としてあげた。そして、3年目となった平成30年度は分担者とともに国内研究会を開催するなど情報交換を重ね、論文投稿や研究発表を行うなど多くの研究成果を挙げた。例えば、日本バレーボール学会第24回大会において「タイムアウトは相手チームのブレイクを阻止する有効な手段か」および「タイムアウト取得に関する指導者の意識調査静岡県と山梨県において」(高根信吾他)を発表し、『体育・スポーツ哲学研究』(第40巻第1号pp.13-24)において「台湾におけるスポーツ哲学研究の動向」(田井健太郎他)を、『ハンドボールリサーチ』(第7巻pp.1-11)において「ゴールキーパーの位置取りに関する言説について:あるいは鉛直軸という観点の意義」(佐々木究他)を著した。なお、佐々木究は、上記論文によって「2018年度日本ハンドボール学会賞」を受賞している。このように、サッカーだけでなく、バレーボールやハンドボールを対象として研究を進めている。研究期間3年目の平成30年度は以下のような研究実績を残した。1学会発表や論文投稿など研究成果をあげた(高根信吾、佐々木究、田井健太郎)。2スペイン・バルセロナにおいて、バルセロナサッカー場において資料収集を行った(木庭康樹)。以上のように、研究計画にあった「海外における情報収集」を実施でき、「学会発表および論文投稿」を進めており、おおむね順調に進展しているといえる。今年度以降は、「海外における資料蒐集や情報収集および海外のPTの研究者との情報交換」を実施し、蒐集した文献の読解と翻訳作業を進める。今年度も「海外における資料蒐集や情報収集および海外のPTの研究者との情報交換」を実施し、並行して「蒐集した文献の読解と翻訳作業」を進める。また、国内研究会を開催し、分担者間の情報交換を行う。さらに、最終成果発表としての学会での発表準備を行う。今年度は4年間のまとめとして、これまでに実施してきた海外における資料蒐集した文献の読解と翻訳作業を進め、学会での研究発表を行い、学術誌や大学紀要、商業誌などへ論文投稿を行う。さらに、最終成果発表も兼ねた国内研究会を開催する。主として「海外における資料蒐集や情報収集および海外のPTの研究者との情報交換」の未実施のため。(理由)次年度においても「海外における資料蒐集や情報収集および海外のPTの研究者との情報交換」を実施する計画があるため。(使用計画)平成30年度も「海外における資料蒐集や情報収集および海外のPTの研究者との情報交換」を実施し、これまでに蒐集した文献の読解と翻訳作業を進める。最終年度である平成31年度は、最終成果発表も兼ねた国内研究会や学会発表を実施する。
グローバル時代の農林地管理システム・地域公共政策の構築

グローバル時代の農林地保全とツーリズム産業やライフスタイル起業との関わりについて、日本各地の現状分析と政策提言を行った。その際、対比する形で欧米・ロシア・中国での動向を実証的に調査・分析した。第一に、「暮らしと出会うツーリズム」で「観光」概念をその下位概念とする「ツーリズム」範疇を理論的に明確にし、「観光立国」ではなくて「ツーリズム立国」を政策提言した。関連して、中国における90年代のツーリズム政策とその成果とについて総括した。第二に、「コモンズとしての農林地」視点から、市民参加による阿蘇の草原再生事業、企業の環境経営とコモンズの維持との両立可能性、グリーンライフの里づくり、魅力の田園を活かす共生・対流プロジェクトなど国内状況を総括した。また、ロシアの現地調査でコテージ付き自家菜園の政策と現状とを日本で最初の本格的調査結果を纏めた。第三に、ライフスタイル起業と地域再生を論じた。景観やアメニティとツーリズム、田園移住による地域づくりの現状、農村テレワークの可能性などを調査・分析すると共に、欧米における90年代のアメニティ・ムーバーとライフスタイル起業を紹介した。本研究の成果は、阿蘇におけるきわめて実践的課題への取り組みドキュメントでもある。WTOやFTAと関連して、海外での取り組み調査結果はきわめて示唆に富む。農林地管理システムの調査・研究について、本年度には以下の研究実績がある。1阿蘇の草原維持・管理の現況と新たな手法の調査(1)毎年640キロメートルに及ぶ防火帯づくりについて、175の牧野組合毎の調査をもとに、草原管理の新たな手法について環境省、熊本県および阿蘇郡町村や牧野組と検討を進めた。(2)とりわけ、牛馬の電子牧柵による管理で実施する実験を、2つの牧野組合の協力を得て行い、充分利用可能とのデータを得た。2参加型環境保全・農林業維持活動の調査阿蘇の野焼きボランティア活動・組織と課題について、(財)阿蘇グリーンストックの協力で、都市からの環境管理支援の有効性と、赤牛産直事業の現状と課題とを調査した。3草原管理と複合利用の先進地事例調査北海道十勝地方における、グラウンドワークトラストや馬の道事業の現地調査と、島根県三瓶における牛の電気牧柵による草地管理の新技術について、阿蘇との比較を実施。4海外のサステイナブル・ツーリズム調査英国・米国・中国などの研究者と交流し、農林地の保全と多目的利用に関するツーリズム事業の有効性について、コミュニティ・ビジネス展開と関連して調査・研究を深化させた。農林地管理システムの調査・社会実験について本年度には以下の研究成果をあげた。1阿蘇の草原景観維持・管理、とりわけ牛馬による緑道防火帯づくり実験調査(1)環境省「国立公園内草原景観維持モデル事業」との関連で入会地管理新システムについて、南小国町の瀬の本高原・扇牧野組合との協同で調査事業を実施した。(2)とりわけ、北海道ツーリズム大学との連携において、扇牧野の農家参加を得て、草原管理の道産子を活用したツーリズム事業推進による草原利用の実験事業を推進した。電気牧柵で囲った道産子管理草原での農家ツーリズムの事業可能性を追求して。2都市市民参加型環境保全・農林業活性化活動の調査入会地管理(野焼きや輪地切り)について、(財)阿蘇グリーンストックと連携して約7百人のボランティア組織化や受け入れ牧野の草原管理の困難度調査を行った。3農林地の保全と多角利用について、「グリーンホリデーと田園居住」という角度から、グリーンツーリズム事業や農地付き田園住宅のコーポラティブ開発について、北海道から関東地域・九州北部地域で事例調査を実施した。4英国の「ライフスタイル起業」について、ブリストル大学のB. Lane教授と阿蘇・湯布院・安心院の各地域でワークショップを実施した。5熊本県地域政策課と連携研究して、水俣の地域学・小国のツーリズム大学・熊大の学生NPOメンバーと共に農林地活用のツーリズム・ヒューマンネットワークを構築するシンポジウムやワークショップを実施し、熊本大学のホームペ-ジに「ツーリズムによる環境教育と新しい産業の創出」を掲載した。(1)日本で最初のダーチャの実証研究自家菜園つき手作りコテージ(ダーチャ)で食の自給を果たしているロシアを、2週間にわたる現地調査を実施し、その実態を取りまとめた。

ロシア・スローフード協会の協力において、モスクワとサンクトペテルスブルク市民が農林地アクセスして、国の食料政策が破綻し、市場経済も未成熟の中で市民が組合を作って食料や飲料を自給していることを統計・ヒアリングで実証できた。とりわけ、日本で全く知られてこなかつたことであるが、ソビエト連邦が世界で最初の長期連続有給休暇制度を樹立したこと、国民の自由時間活動として、食・住・遊・エネルギー一体のグリーン・ライフスタイルとしてダーチャが存在することを明らかにできたことは、本研究の最大の成果といえよう。(2)阿蘇の草原再生への市民参加システムの構築林業と畜産業の低迷から来る阿蘇の入会草地は年間千8百万人のツーリストをひきつける文化景観資源である。農林地活用による受益者が資源管理すべきであるが、現在の観光業はそのコスト負担をしない。本研究において、環境省の草原再生事業と関連して(財)阿蘇グリーンストックと修学旅行や野焼きボランティアなどの草原保全・利活用の現状と課題とを実証的に明らかにする点で、一定の成果を挙げている。(3)草原アメニティ活用の連携施策を実証的に推進ツーリズムや田園居住を介したライフスタイル・エンタプライズ、暮らしのかたち起業についての欧米の理論的研究をふまえて、本実践研究の成果を熊本大学のホームページに掲載した。
超低音における基底一重項系の伝導電子と核スピンの物性

本研究課題では、次の2項目について理論研究を行った。1.結晶場1重項基底状態系での、伝導電子と核スピン間相互作用に関する物性(1)1重項基底状態のヴァーチャルな励起を介した超伝導機構へのクーロン相互作用の効果を調べた。超伝導転移温度はわずかに下がるものの、その効果は小さいことが明らかにされた。(2)(4f)^2電子系に対するCoqblin-Schriefer機構によるs-f交換相互作用の導出と核磁性を研究した。結晶場基底1重項系では、超微細相互作用で結合する核スピンには、このs-f交換相互作用を通して核スピン間にテンソル型RKKY相互作用が働く。それによる核磁性は一般にサイン及びヘリカル構造となる。(3)PrCu6系の核磁性の機構解明を行った。電気抵抗と核磁性の実験研究が、本研究分担者の畑らによりなされ、b軸方向に反強磁性、c軸方向に強磁性、T<Tn=2.18mKでヒステリシスを示すことがわかった。本研究ではPrCu6が斜方晶系の構造を持つことに着目し、Dzyaloshinsky-Moriya型RKKY相互作用を導出し、磁性解明の糸口を見つけた。2.超低温での核スピン緩和(4)絶対0度付近の正及び負低温での核スピン緩和の異常を解明した。ナノケルヴィン温度の超低温でロジウム(Rh)の核スピン緩和は、正温度に比べ負温度では2倍ほど遅いことがヘルシンキ工科大の実験で見出されていたが、その理由は未解明のまま残されてきた。本研究では、超低温での核スピン緩和の公式を導出し、それに高温展開の高次の結果を適用して実験結果の説明に成功した。本研究課題は、プラセオジムなどNon-Kramersイオンに対して実現する結晶場基底-重項系に於ける、基底-重項状態の励起を介した伝導電子間有効相互作用の効果と核磁性に関するもので、本年度は次の研究を行った。(1)1重項基底状態の励起を介した伝導電子間相互作用による超伝導この機構に対して、我々はこれまでEliashberg方程式を導出しそれを線形化し転移温度を求めてきた。現実の物質では電子間にクーロン斥力が働き、これが1重項基底状態の励起を介した引力機構に重ね合わさる。長距離クーロン斥力の場合に、超伝導転移温度に及ぼす影響を調べた。クーロン項はバブル型のダイヤグラムに限定するとScreened Coulomb型になるが、超伝導転移温度Tcをわずかに下げるだけでその効果は小さいことがわかった。これまで展開してきた理論では、基底1重項系と伝導電子との相互作用はs波型s-f交換相互作用を前提にしてきたが、f軌道の縮退を考えると修正が必要である。我々は、Hund結合とスピン軌道相互作用のもとでの(4f)^2状態に対する基底J多重項状態を、Clebsch-Gordan係数を用いて1粒子状態の積の形で表した。そしてAndersonハミルトニアンからJ多重項状態に対するs-f交換相互作用を導出した。この相互作用ではスピンと軌道を合わせて角角運動量が保存する。これから導出したRKKY相互作用はテンソル型になり核スピンは保存しない。これにもとづき核スピン系の磁性を平均場近似で調べた。秩序相での核スピンの向きが、Van Vleck帯磁率の最大の方向と必ずしも一致しないことなど、従来の核磁性理論の結果を改める新しい結果を得た。PrCu6系核磁性の測定結果との関係を考察している。(3)超低温での核スピン緩和電気4重極場を受けたSc核の超低温での多指数関数型緩和の理論研究を行った。

本研究課題は、プラセオジム(Pr)等での結晶場基底一重項状態の励起を介した伝導電子間有効相互作用の効果と核磁性に関するもので、本年度は次の研究を行った。1.超伝導状態を含む様々な非磁性(一重項)電子状態における核磁性の条件核磁性の出現条件を、超伝導状態、Kondo一重項状態、重い電子系状態など様々な非磁性状態で調べている。非磁性電子状態の非局所帯磁率を計算し、核スピン間RKKY相互作用がどのように増大されるかを明らかにする。2. f軌道縮退を取り入れたs-f交換相互作用によるRKKY相互作用と核磁性我々はf軌道縮退を取り入れたs-f交換相互作用とそれによるPr系の核スピン間RKKY相互作用を導出したが、これによる核磁性の研究を行った。サイン構造とヘリカル構造での帯磁率と臨界磁場を平均場近似で求めた。3.ナノケルヴィン温度域での核スピン緩和この研究はヘルシンキ工科大との共同研究である。ナノケルヴィン温度の超低温でロジウム(Rh)の核スピン緩和は、正温度に比べ負温度では2倍ほど遅いことが実験的に見出されていたが、その理由は解明されぬまま残されてきた。本研究は、超低温での核スピン緩和の公式を導出し、それに高温展開の高次の結果を適用して実験結果の説明に成功した。核スピン間相互作用が核スピン系エネルギースペクトルに正負の非対称を作りそれが正負温度での緩和の非対称をもたらす原因となっていることを明らかにした。
グラフ上に現れる記号列に対する文法処理手法の開発とその応用

グラフ上に現れる記号列に対する文法処理手法の開発を行った。文字列を対象とする文法処理手法は確立されているが、グラフ上の記号列を対象とする研究はほとんど行われてこなかった。本研究課題では、ラベル付き多重有向グラフに対し木オートマトンによって受理される全域木を発見する線形時間アルゴリズムの開発に成功した。この結果は、応用研究として開発している数式OCR及び化学構造式OCRの精度及び速度を向上させために、大変有効である。平成22年度の研究成果で最も大きいものは、tree-widthの制限された一般のグラフに対し木オートマトンによって受理される全域木を発見する線形時間のアルゴリズムを開発したことである。直並列な無閉路有効グラフに限定すれば同様のアルゴリズムは既に開発していたが、その結果を一般のグラフに拡張した意味は大きい。この結果は数式OCRだけでなく、化学構造式OCR、化学式検索などに応用が可能である。数式OCRの文法処理アルゴリズムのプロトタイプの作成を行った。文法モデルとして、研究代表者が得意とする単項・線形・文脈自由木文法を導入した。この文法モデルには立方時間で構文解析するアルゴリズムが得られているため、それの実装を行った。実装に用いた文法には、数式OCRの認識精度を改善させるために様々なチューニングを行った。また、数式OCRの文法処理アルゴリズムに応用するために、拡張した最小全域木問題を考え、それを解くアルゴリズムの提案を行った。最小全域木問題は頂点ラベルなしグラフ上で考えるものであるが、この拡張した最小全域木問題では頂点ラベル付グラフ上で議論を行う。辺を結ぶ頂点のラベルの選択次第で、辺の重みが変わるというように拡張されているのである。数式OCRでは、頂点のラベルとは、各文字の認識候補を表し、辺の重みは、位置関係やバイグラムに基づいた認識結果の尤もらしさを表している。この拡張した最小全域木問題を解くための線形時間のアルゴリズムを開発し、提案を行った。平成23年度は、理論研究として、ラベル選択付最小全域木問題を一般化したラベル選択付最小全域部分グラフ問題に取り組んだ。最小連結全域部分グラフ問題とは、各辺に「繋ぐ場合の重み」と「繋がない場合の重み」の2種類を与え、選ばれた辺の「繋ぐ場合の重み」の合計と選ばれなかった辺の「繋がない場合の重み」の合計の和が最小となるような連結全域部分グラフを求める問題である。ラベル選択付最小全域木問題がNP困難であるため、この問題を拡張したラベル選択付最小連結全域部分グラフ問題も同様にNP困難である。しかし、入力のグラフのtree-widthを2以下に制限した場合であれば、この問題が線形時間で解けることを示した。更に、線形時間で動作する非常にシンプルなアルゴリズムの提案を行った。この結果は数式OCRだけでなく、化学構造式OCR、化学構造式検索などに応用が可能である。文法処理を行う上で、多くの認識候補が存在する場合、文法によってそれらの順序付けを行うことが必要になる。つまり、最適な認識候補を出力するための順位が必要となるのである。本研究では、ラベル選択付最小全域部分グラフ問題を解くことで、その順位付けを行うことを検討している。また、応用研究として、昨年度までに開発された認識アルゴリズムと、数式OCR開発の経験と技術を応用し、化学構造式OCRの開発を行った。日本の公開特許公報中には多数の化学構造式が存在するが、現在、手作業での電子化作業が行われており、時間と費用が膨大なものとなっている。社会貢献の度合いは、数式OCRより化学構造式OCRの方が大きいのではないかと考え、開発の重点を化学構造式OCRにおくこととした。平成25年度の成果としてもっとも大きなものは、前年度までの結果を更に一般化し、ラベル付き多重有向グラフに対し木オートマトンによって受理される全域木を発見する問題が線形時間FPT(Fixed Parameter Tractable)であることを証明したことである。ラベル付き多重有向グラフは、ラベル無しグラフ、無向グラフ、単純グラフの全てを一般化したグラフであり、これに対する結果は大変強力であるといってよい。つまり、本研究課題がこの数年で出した結果の多くを含むような一般化された結果となっている。この結果は、国際会議で発表予定であり、学術誌に論文を投稿準備中である。応用研究として、これまでに開発された認識アルゴリズムと、数式OCR開発の経験と技術を応用し、化学構造式OCRの開発を引き続き行っている。また、新しい応用研究として、マルチモーダル書籍の開発に着手した。マルチモーダル書籍とは、「見えない

2次元コードが重ねて印刷された紙の書籍を読む」と「2次元コード読取装置で対応する音声を聞く」という動作を同時に行い、視覚と聴覚を複合的に用いることで、効率的な読書を可能とする紙の書籍である。高齢者や読字障害者だけでなく、一般の人々にも新しいスタイルの読書を提案するものである。OCRの技術を応用し、マルチモーダル書籍の半自動作成システムを完成させた。これは、PDFファイル等の文章に対し、レイアウト解析、文章自動抽出、読みの付与、音声合成等を半自動的に行うものであり、効率的なマルチモーダル書籍の作成を可能にする。平成24年度の成果としてもっとも大きなものは、一般のグラフに対し木オートマトンによって受理される全域木を発見する問題が線形時間FPT(Fixed Parameter Tractable)であることを証明したことである。線形時間FPTであるとは、すなわち、線形時間でこの問題を解決するアルゴリズムが存在することを意味する。tree-widthが制限されたグラフに限定したり、直並列な無閉路有効グラフに限定すれば線形時間のアルゴリズムはすでに発見していたが、一般的のグラフに対してこの問題が線形時間で解決可能であることの証明を行った。この結果は、国際会議で発表するとともに、学術誌に論文を投稿中である。この結果は数式OCRだけでなく、化学構造式OCR、化学式検索などに応用が可能である。応用研究として、昨年度までに開発された認識アルゴリズムと、数式OCR開発の経験と技術を応用し、化学構造式OCRの開発を引き続き行っている。日本の公開特許公報中には多数の化学構造式が存在するが、現在、手作業での電子化作業が行われており、時間と費用が膨大なものとなっている。社会貢献の度合いは、数式OCRより化学構造式OCRの方が大きいのではないかと考え、開発の重点を化学構造式OCRにおくこととした。また、今年度から応用研究の一つとして、PDFファイルのレイアウト解析プログラムの開発を行っている。これは、OCRの技術を応用したものである。それにより、音声付教科書の半自動作成システムを完成させた。理論研究、応用研究、共に順調に成果を上げ、国際会議での発表を行い、学術誌論文への投稿も準備が進んでいる。25年度が最終年度であるため、記入しない。理論研究、応用研究、共に順調に成果を上げ、国際会議での発表を行い、学術誌論文へも論文を発表してきている。理論研究については、これまでと同様にグラフ上に現れる記号列に対する文法処理手法の開発を続けていく予定である。ここまで順調に業績を上げており、このままの方針で続ける。応用研究については、数式OCRの開発は続けていくが、開発の重点を化学構造式OCRにおくこととした。社会貢献の度合いは、数式OCRより化学構造式OCRの方が大きいことが分かり、この方針転換を行った。数式OCRも化学構造式OCRも、必要な基礎技術はほぼ同一であり、この方針転換によって生じる問題点などは無いものと考える。最終年度となるので、研究成果のとりまとめを中心に行う。
異なる熱帯気候帯の環境変動比較から解き明かす魚類の測季システム

サンゴ礁に棲息するアイゴ類を研究対象魚とし、熱帯特有の地域環境要因の周期的変化が魚の成熟開始に及ぼす影響を明らかにした。フィリピンギマラス島イガン湾に生息するゴマアイゴの繁殖活動は3月から7月(雨季)に増加したが、散発的に周年行われていた。繁殖活動が低下する9月から10月(乾季)に給餌実験を行ったところ、全ての魚に性成熟を誘導できた。脳内に発現するインシュリン様成長因子(IGF-1)遺伝子の発現量を給餌制限の有無で測定した結果、給餌制限区の魚の間脳におけるIGF-1遺伝子発現量は下がった。以上の結果から、栄養状況は脳内の栄養代謝遺伝子の発現に影響を与えることを示している。熱帯域の沿岸に広がるサンゴ礁に生息する魚類は、水温や日長の変動が少ない環境に適応しながら繁殖活動を営んでいる。周期的に繰り返される繁殖活動は、この海域の魚類が熱帯特有の環境要因の周期性を感受・利用していることを示している。本海外調査は、熱帯起源の魚類が繁殖活動の同期に利用している環境要因とその内的伝達機構を明らかにすることを目的とし、1)季節変化が大きく異なるフィリッピンのサンゴ礁域に調査定点を設け、環境変動の詳細と魚類の繁殖活性の比較ならびに環境攪乱実験による繁殖関連の環境要因の特定、そして2)視床下部ー脳下垂体ー生殖腺系の上位に位置する脳部位にターゲットを絞った魚類の環境センサーの存在と役割の解明を行うこととした。平成25年度には2回の学術調査を以下の日程で行った。(1)第一回海外調査(平成25年6月10日14日):主たる調査拠点となる東南アジア漁業開発センター(イロイロ市)を訪問し、フィリッピン側共同研究者と研究の進め方について打ち合わせをした。調査地点としてIgan Marine Station周辺海域とし、新月にあわせてのゴマアイゴのサンプリングを9月から開始することで意見の一致を見た。(2)第二回海外調査(平成25年12月1日7日):第一回海外調査を受けてIgan Marine Stationにおけるサンプルの現地での解析を行った。その結果、いくつかの個体において生殖腺の発達が認められた。組織学的観察を行うために、各個体の生殖腺のサンプルを日本に持ち帰った。(3)国内予備実験:Insulin-like growthfactor (IGF)遺伝子のクローニングと発現組織解析を行い、肝臓で高い発現が認められることをリアルタイムPCRで確認した。平成26年度には学術調査を以下の日程で行った。第一回海外調査(平成26年4月27日5月3日):Igan Marine Stationにおけるサンプルの現地での解析を行った。第二回海外調査(平成26年9月27日10月1日):引き続き、Igan Marine Stationにおけるサンプルの現地での解析を行った。以上の結果から、調査地点でのゴマアイゴの生殖年周期の概要が判明した。すなわち、生殖腺が発達した魚は周年散見されるが、5月ころに多くの魚が一斉に産卵する可能性があった。調査地点の環境変動は、熱帯モンスーン気候と亜熱帯気候の周年変動をあわせもち、この地域に適応したゴマアイゴは両方の環境要因を利用しつつ繁殖を行っている可能性があった。本海外調査は、熱帯起源の魚類が繁殖活動の同期に利用している環境要因とその内的伝達機構を明らかにすることを目的とし、季節変化が大きく異なるフィリピンのサンゴ礁域に調査定点を設け、環境変動の詳細と魚類の繁殖活性の比較ならびに環境攪乱実験による繁殖関連の環境要因の特定した。また、視床下部ー脳下垂体ー生殖腺系の上位に位置する脳部位にターゲットを絞った魚類の環境センサーの存在と役割の解明を行うこととした。平成27年度には学術調査を平成27年10月11日10月15日を行った。現地共同研究者に依頼し、海外調査一ヵ月前から研究対象魚種を2群(給餌制限群と給餌無制限群)に分けてIgan Marine Stationで飼育した。海外調査時に現地での解析を行った。組織学的観察を行うための生殖腺のサンプルと遺伝子発現を調べるための脳サンプルを日本に持ち帰った。給餌を操作することにより生殖腺の発達を誘導することができた。

周年サンプリングにおいて、本年度海外調査を行った時期には生殖腺の発達がほとんど起こっていないことから、熱帯モンスーン気候帯に起源を持つ魚において栄養条件の改善が生殖腺の発達に影響を及ぼす可能性があった。以上の結果から、調査地点の環境変動は、熱帯モンスーン気候と亜熱帯気候の周年変動をあわせもち、この地域に適応したゴマアイゴは両方の環境要因を利用しつつ繁殖を行っている可能性があった。サンゴ礁に棲息するアイゴ類を研究対象魚とし、熱帯特有の地域環境要因の周期的変化が魚の成熟開始に及ぼす影響を明らかにした。フィリピンギマラス島イガン湾に生息するゴマアイゴの繁殖活動は3月から7月(雨季)に増加したが、散発的に周年行われていた。繁殖活動が低下する9月から10月(乾季)に給餌実験を行ったところ、全ての魚に性成熟を誘導できた。脳内に発現するインシュリン様成長因子(IGF-1)遺伝子の発現量を給餌制限の有無で測定した結果、給餌制限区の魚の間脳におけるIGF-1遺伝子発現量は下がった。以上の結果から、栄養状況は脳内の栄養代謝遺伝子の発現に影響を与えることを示している。昨年度共同研究者と打合せをして決定した調査スケジュールに合わせてサンプリングを行うことができ、本年度の第二回海外調査終了までに調査地点におけるゴマアイゴの生殖年周期と環境特性を明らかにできたため。27年度が最終年度であるため、記入しない。魚類生理学調査結果を精査し、生殖活性の低い時期に栄養条件を変えた実験環境で維持する。フィールド調査と実験を交えることによって、環境要因の重要性を明らかにして行く。カウンターパートとの密接な話し合いを重ねながら調査研究を行っていく予定である。当初予定していた海外調査と国内予備実験を行うことができた。フィリッピンを直撃した台風の影響とこの調査のカウンターパートとなっている東南アジア漁業開発センターの都合で、サンプリング開始が9月にずれ込んだが、研究に必要となる最低限の尾数は集まっている。本年度企画していたフィールド調査が研究対象魚類の採集の都合によりできなかった。一年間にわたるサンプリングは本年度9月に終了する。調査自体は順調に進んでいるため、このままのペースで海外調査を続けていく予定である。今後、東南アジア漁業開発センター施設を利用した環境実験も行う予定であるが、カウンターパートと密接な話し合いをしながら実験開始時期を決定していく。複数の大学院学生を含めたフィールド調査を集中的に行うことによって、研究対象魚類の採取と調査をスムーズに行う。調査結果の解析も現地で行う体制を整える。平成25年度フィリッピンを襲った大型台風(30号:平成25年11月8日)によって、調査予定海域に少なからず影響がでた。そのため、サンゴ礁域に生息する魚類の繁殖と環境特性との関連を把握する研究において自然かく乱の影響が懸念された。そのため付加的に計画していた海外調査とそれに関わる国内解析がキャンセルとなった。この影響で海外調査に支出予定の予算執行に変更が生じた。平成26年度は付加的な海外調査を増やして行う予定で、これによって予算を計画通り執行する。
心肺運動負荷検査指標に基づいた運動プログラムによるうつ病の個別化治療

うつ病の薬物・精神療法が進歩し一定の効果を納めてきているが、日常・社会生活を十分に行えない多くの患者が存在する。このため、新たな治療法の開発が求められている。運動療法は今までの研究である程度有効性が実証されている。しかし、どの程度行えば良いのかなど基準が曖昧である。私達はこれまでに心臓リハビリテーションで用いられている心肺運動負荷検査を用いて個々の患者の運動量を決定し、今まで報告されてきた運動負荷よりもかなり少ない運動量でうつ状態を改善することを確認してきた。本研究はこの方法が多くの患者で有効であるのか、どのような患者に有効であるのか、その予測因子はどのようなものであるかを検討する。
金属イオン-タンパク質マッピング電気泳動法の開発

配位部位が大環状および非環状型の8座蛍光プローブを新規合成し,キャピラリー電気泳動-レーザー励起蛍光検出法(CE-LIF)およびポリアクリルアミドゲル電気泳動法(PAGE)に適用し,種々の遷移金属イオンに対し数十pMの検出限界を得ることに成功した。CE-LIFにおいてはカチオン性ポリマーを添加することで高分離を達成した。この分離原理が新しいものであることが判明し,イオン会合複合体分離モードと命名した。また,金属検出PAGEによって,分離したトランスフェリンおよびセルロプラスミン分画中の鉄および銅イオンを検出することに成功した。ポリアクリルアミドゲル電気泳動法(PAGE)をプラットフォームとし,一次元目でタンパク質を分離し,二次元目で,タンパク質に結合している金属イオンの蛍光分離検出をする金属イオンータンパク質マッピング電気泳動法の開発を進めた。この際,要素技術となるPAGEを用いる金属イオンの超高感度蛍光検出システムの確立を目指した。これを達成するために,数種類のPAGE適合型金属蛍光プローブを新規合成した。これらプローブは金属配位部位,スペーサーおよび発光団で構成されており,金属イオンの消光効果(重原子効果,常磁性消光)を抑制することができる。ポリアクリルアミドゲル電気泳動場において金属プローブ錯体を効率的に分離することに成功した。この分離原理は,PAGEに一般的な分子ふるい効果とは異なることが示唆され,PAGEが小分子の分離にも効果的であることが分かった。また,非連続系のゲルを用い,スタッキング剤を選択することでプローブ錯体のオンライン濃縮にも成功している。これにより,最大40倍の濃縮に成功した。検出できる金属イオンの種類は蛍光プローブの配位部位の骨格によって大きく異なり,剛性の高い配位骨格ほど,多くの金属イオンを同時検出できることが分かった。検出できた金属イオンのうち,Fe^<2+>,Cu^<2+>,Ni^<2+>,Co^<2+>,Cd^<2+>,Hg^<2+>の完全相互分離に成功し,その検出感度はレーザー励起蛍光イメージャーを用いて一桁pptレベル(10^<-11>M)にも達した。また,実試料としてヒト血清に適用し,血清中鉄イオンの検出にも成功している。ポリアクリルアミドゲル電気泳動法(PAGE)をプラットフォームとし,一次元目でタンパク質を分離し,二次元目でタンパク質に結合している金属イオンの蛍光分離検出をする金属イオン-タンパク質マッピング電気泳動法の開発を進めた。前年度において,二次元目の金属イオン検出系を確立したため,本年度は一次元目において,金属イオンがタンパク質から解離しない分離条件を探索した。モデルタンパク質として,血清中主要銅結合性タンパク質であるセルロプラスミンおよび鉄結合性タンパク質であるトランスフェリンを用いた。結果として,通常よりも高いpHに設定し,精製したモノマーによって作成したスラブゲルを用いたブルーネイティブPAGEおよび尿素PAGEを適用することによって,金属イオンの解離反応を大幅に抑制できることが分かった。今後は,一次元目と二次元目の接続を行い,二次元電気泳動マッピングシステムの確立を行う予定である。また,キャピラリー電気泳動法を用いて金属プローブ錯体の分離検出を試みたところ,多価カチオンを添加することによって金属間高度分離が可能であることが分かった(S.Saito et al., Analyst, in press)。この分離原理は,多価カチオン-金属プローブ錯体のイオン会合複合体の形状あるいは大きさが中心金属によって大きく異なるという,従来とは異なる新規分離原理であることを明らかとし,これをイオン会合複合体分離モードと命名した。実際に,円二色性スペクトル測定によって形状の異なるイオン会合複合体が形成していることを証明している。
明治期曹洞宗教団の確立過程とその展開研究

平成元年度の本研究は、基礎的資料を集めることに精力的活動を行い、それを中心に文献複写することができた。例えば、神奈川県の大本山総持寺に所蔵する文書、東京都の慶応大学図書館に所蔵する明治仏教資料を複写し入手できた。現在、それらを生理分類して解読を行っていが、その中から曹洞宗の高僧と出版物などを再チェックしピックアップすることができた。さらに、大本山総持寺と福井県の大本山永平寺との対立行動などの原因理由の流れもつかむことができ、その人脈争いによる争闘が明らかになりつつある。また、教団として、明治政府による新制度の確立される過程なども明らかになり、それによって両本山東京出張所から曹洞宗務局への変遷、誕生、それに永平寺,総持寺両大本山との関係及び地方の未派寺院を統轄する各地方の宗務所制度など、地方統制機関の様子なども概要が明らかになった。何れにしても短期間であったため、明治期曹洞宗の大要筋道を理解することに終ったが今後は、ここから生まれてきた細部にわたる問題などを詳しく究明することにしたい。本年度研究の概要をリストすれば、1.明治期の曹洞宗僧の名前が確認できリストした。2.明治期曹洞宗の出版物、文書を確認できた。3.永平寺、総持寺の文書などから、両大本山の動向が明らかになった。4.両本山出張所と発展した曹洞宗務局、曹洞宗宗務所の行政組織が明らかになった。以上などであり報告とする。
LH受容体発現解析によるブタ体外成熟卵子の発生能向上に関する生理・生化学的研究

ブタにおいて食肉処理場由来の卵巣から卵子を回収し,その卵子を体外成熟,体外受精させ移植可能な胚盤胞期までに発生させることは,遺伝子組み換えブタ作出のため必須の技術である.しかし,体外成熟卵子の発生能は体内成熟卵子に比較して著しく低いのが現状である.本研究では,昨年度に引き続いて,高い発生能を有する成熟卵子の作出法に関する基礎的研究を行った.昨年度において,FSH刺激により卵丘細胞でLH受容体が形成され,それを刺激することが卵子の発生能を向上させることが明らかとなった.そこで,このLH受容体形成機構を解明した結果,FSH20ng/ml刺激により形成が促進されること,さらにエストロジェンとの供作用により発現が増加し,プロジェステロンの作用によりmRNAの安定が生じることが明らかとなった.さらに,新規に卵丘細胞で形成されるLH受容体は,それを刺激されることにより卵丘細胞の増殖停止,分化誘導が行われること,この系にプロジェステロンとプロジェステロン受容体が介していること,LH刺激により増大するcAMPを介してPI3-kinase-PKB系が活性化し,これがプロジェステロン生産に必至なことなどが明らかとなった.これらを基とした培養系である,FSH+エストロジェンで10時間,その後プロジェステロンを添加して卵丘細胞にLH受容体を形成させ,LHで一時的に刺激する培養法により,効率よく多量のブタ成熟卵子を得ることが可能となった.この成熟卵子を用いて,体外受精,単為活性化処理などによる発生能を検討し,高い発生能を有することが確認された.以上のように,本年度の研究成果により,ステロイドホルモンの作用を解明することにより,高い発生能を有する成熟卵子を簡便に多量に得ることが可能になった.ブタにおいて食肉処理場由来の卵巣から卵子を回収し,その卵子を体外成熟,体外受精させ移植可能な胚盤胞期までに発生させることは,遺伝子組み換えブタ作出のため必須の技術である.しかし,体外成熟卵子の発生能は体内成熟卵子に比較して著しく低いことから,本研究では高い発生能を有する成熟卵子の作出法に関する基礎的研究を行った.充分発達した卵胞内においてLH surgeにより卵子の減数分裂は再開し,成熟する.しかし,直径3-5mmの卵胞由来のCOCsの卵丘細胞にLH受容体(LHR)は発現していないことから,体外成熟培養時のLHの機能は不明である.そこで,卵子体外受精時におけるLHR発現の制御機構とその経時的変化についてRT-PCR法により検討した.その結果,FSHを添加した培地における培養12時間以降において機能性を有するLHR mRNAが発現し,培養20時間で発現量が最大値に達したが,培養24時間以降は細胞膜貫通部位が欠損したLHR mRNAのみが発現していた.この機能性を有するLHRをLHにより刺激した結果,卵丘細胞のcAMP量とprogesterone生産量の増加,および増殖の抑制,早期の卵子減数分裂再開が認められた.そこで,この新規に形成されるLHRをLHにより刺激することが卵子の発生能に及ぼす影響について検討した.その結果,FSHにIBMXを添加して20時間培養することにより卵子の減数分裂を停止させた条件で卵丘細胞にLHRを発現させ,そのLHRをLHで刺激する培養法により,供試した卵子の35%が体外受精後胚盤胞期にまで発達した.この発生率は,既存の培養法に比較して著しく高いことから,卵丘細胞に新規に形成されるLHRを刺激することが卵子成熟に重要であると考えられた.ブタにおいて食肉処理場由来の卵巣から卵子を回収し,その卵子を体外成熟,体外受精させ移植可能な胚盤胞期までに発生させることは,遺伝子組み換えブタ作出のため必須の技術である.しかし,体外成熟卵子の発生能は体内成熟卵子に比較して著しく低いのが現状である.本研究では,昨年度に引き続いて,高い発生能を有する成熟卵子の作出法に関する基礎的研究を行った.昨年度において,FSH刺激により卵丘細胞でLH受容体が形成され,それを刺激することが卵子の発生能を向上させることが明らかとなった.そこで,このLH受容体形成機構を解明した結果,FSH20ng/ml刺激により形成が促進されること,さらにエストロジェンとの供作用により発現が増加し,プロジェステロンの作用によりmRNAの安定が生じることが明らかとなった.さらに,新規に卵丘細胞で形成されるLH受容体は,それを刺激されることにより卵丘細胞の増殖停止,分化誘導が行われること,この系にプロジェステロンとプロジェステロン受容体が介していること,LH刺激により増大するcAMPを介してPI3-kinase-PKB系が活性化し,これがプロジェステロン生産に必至なことなどが明らかとなった.これらを基とした培養系である,FSH+エストロジェンで10時間,その後プロジェステロンを添加して卵丘細胞にLH受容体を形成させ,LHで一時的に刺激する培養法により,効率よく多量のブタ成熟卵子を得ることが可能となった.この成熟卵子を用いて,体外受精,単為活性化処理などによる発生能を検討し,高い発生能を有することが確認された.以上のように,本年度の研究成果により,ステロイドホルモンの作用を解明することにより,高い発生能を有する成熟卵子を簡便に多量に得ることが可能になった.
MRIラットにおける軟骨異常病態の解明とその原因遺伝子の同定

KMIラット(2003年MRIラットを改称)は常染色体劣性遺伝による小人症モデルラットで、四肢・体軸の3-4割の短縮を示すが、他の臓器異常や内分泌異常はない。本研究では、KMIラットの骨軟骨異常の病態解明、およびMRIラットの原因遺伝子の同定を目的として、昨年までに、KMIラットの組織学的、組織形態計測学的解析、KMIラットにおける軟骨関連遺伝子の発現動態の解析、In vitroにおける成長軟骨由来軟骨細胞の増殖、分化に関する解析を行った。本年度は、原因遺伝子Kmiの同定を行った。すなわち、ラットゲノムライブラリーより、連鎖解析によってmapされたkmi locusを含むPACクローンをスクリーニングし、さらに、単離されたクローンをビオチンでラベルしたものをプローブとしてもちい、野生型ラットの成長軟骨組織より作製したcDNA libraryとハイブリダイズさせてcDNA selectionを行った。したがって、KMIの成長障害の本態はcGK2の機能障害によって生じるものであり、KMIの表現形と考え合わせると、cGK2は軟骨細胞から分泌される分化阻害因子を柳制することによって、増殖と分化のカップリングを制御している分子であると推測された。MRIラットの組織学的検索および骨形態計測野生型、MRIラットの成長軟骨、関節軟骨、気管軟骨について組織学的解析を行った。MRIでは、成長軟骨板の中間部に小型な軟骨細胞の層が出現しており、10週齢では成長軟骨板の厚さは、野生型の約2.6倍に増加していた。von Kossa染色では石灰化には差はなかった。また関節軟骨・気管軟骨には組織学的に差はなかった。骨組織形態計測では、単位骨量・骨梁幅・骨梁数に対照群との有意差はなかった。また骨形成の指標(骨芽細胞面、骨石灰化速度)および骨吸収面の指標(吸収面、破骨細胞数)も対照群との有意差はなかった。脛骨骨折モデルにおいてはMRIでは軟骨細胞の肥大化が野生型に比べ著明に遅延していた。MRIラットにおける軟骨関連遺伝子の発現動態の解析既知の軟骨関連因子の成長軟骨板における発現をIn situ hybridizationおよび免疫染色により解析した。前肥大軟骨細胞に発現するIhh・ALPの発現はMRI成長軟骨板の中間部ではみられず、成長軟骨下端に発現がみられた。またMRIでは10型コラーゲンは成長軟骨下端にのみ発現していた。In vitroにおける軟骨細胞の増殖、分化に関する解析4週齢ラット成長軟骨から軟骨細胞を単離し増殖・分化について検討した。軟骨細胞の増殖能には差はなかったが、アルシアンブルー染色、ALP染色を行ったところ、MRI由来の細胞では染色性が著明に減じており、分化能が低下していた。原因遺伝子mriの同定連鎖解析によって原因遺伝子座はD14rat6近傍にmapされた。この領域の候補遺伝子のうち、bmp3およびcGK2のcDNAの塩基配列を検討した。Bmp3では変異はみられなかったが、cGK2では220bpの欠失変異が同定された。これによりフレームシフトがおこり終始コドンが出現してtruncated productが産生されると推定された。