hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
児童・生徒の概念的理解を促進する教科学習の展開とその教育心理学的評価

本研究では,児童・生徒の概念的理解を促進することを目標に,小学校から高校に至る複数教科で「協同的探究学習」による授業を継続的に実施し,学習のプロセスと効果を教育心理学的に評価した。概念的理解を測る記述型課題を中高一貫校の一年間の学習の前後に実施して各生徒の記述内容の変化を分析した結果,変化率などに関する理解が3つの水準間の移行として漸進的に深化することが示された。また小学生の概念的理解を促進するために算数科などで協同的探究学習による授業を継続的に組織した。発話やワークシートの分析から,日常性を重視した問題の設定,多様な考えの関連づけを重視した討論の組織などが理解向上につながることが示唆された。本研究では,児童・生徒の概念的理解を促進することを目標として,小学校から高に至る複数の教科で「協同的探究学習」による授業を継続的に実施し,その学習のプロセスと概念的理解に及ぼす効果を教育心理学的に評価することを目的とする。本年度は以下の2つの研究を実施した。1.中学校における生徒の概念的理解の向上をめざした授業の実施と効果の検証中学生の概念的理解を促進するために,中学校における数学,国語等の教科において,(1)生徒の多様な考えを喚起する発問,(2)多様な考えを比較検討する集団討論,(3)個人が理解を深める個別探究の3点の特徴をもつ「協同的探究学習」を継続的に組織し,教育心理学的にそのプロセスと効果を評価することを目的とした。数学と国語の各教科において,生徒に自分自身の考えを展開することを求める自由記述型課題を開発し,学年開始時と終了時に実施した結果,国語については,特に読解に関して,文章全体の構造的理解にもとづく推理,段落や接続語等の機能に着目した説明などの概念的理解の指標に高まりがみられることが明らかになり,また,数学についても概念的理解が高まる傾向が分析により示されつつある。2.小学校における児童の概念的理解の向上をめざした学習のプロセスの分析小学生の概念的理解を促進するために,小学校の算数,社会科等の教科に関して,1に示した特徴をもつ「協同的探究学習」による学習場面を組織した。学習場面におけるワークシートや発話等を分析した結果,導入課題の個別探究,導入課題の協同探究(多様な考えの比較検討や日常的事象との関連づけ),展開課題の個別探究の順に学習場面を組織することにより,導入課題から展開課題にかけて,個人の問題解決方略や因果的説明が多様化すること,概念的理解(数学的概念や経済学的概念などの理解)に関する水準が高く,課題の本質をとらえた方略や説明が増加することなどが明らかになった。本研究では,児童・生徒の概念的理解を促進することを目標として,小学校から高校に至る複数の教科で「協同的探究学習」による授業を継続的に実施し,その学習のプロセスと概念的理解に及ぼす効果を教育心理学的に評価することを目的とする。1.中学校・高校における生徒の概念的理解の向上をめざした授業の実施と効果の検証中学生および高校生の概念的理解を促進するために,中高一貫校における数学,国語,理科の各教科において,(1)生徒の多様な考えを喚起する発問,(2)多様な考えを比較検討する集団討論,(3)個人が理解を深める個別探究の3点の特徴をもつ「協同的探究学習」を継続的に組織し,教育心理学的にそのプロセスと効果を評価した。プロセスの評価に関しては,生徒の発話の分析を行い,各教科の学習方法の改善を継続的に行った。効果の評価に関しては,数学と国語に関して,生徒に自分自身の考えを展開することを求める自由記述型課題を実施し,生徒の回答の内容を分析した結果,概念的理解の水準として,0)関連する要因に着目できない,1)適切な要因に着目する,2)要因間を関連づけることによりメカニズムを理解するという3つの水準に回答が分類可能であることが明らかになった。2.小学校における児童の概念的理解の向上をめざした授業の実施と効果の検証小学生の概念的理解を促進するために,小学校の算数科において,1に示した特徴をもつ「協同的探究学習」による学習場面を各学年において継続的に組織した。発話やワークシートの分析から,日常性を重視した問題の設定,多様な考えの関連づけを重視した討論の組織などが概念的理解の向上につながることが示唆された。また,小学生の数学的概念の理解を評価するための自由記述型課題を開発して実施することにより,協同的探究学習による算数授業が概念的理解の促進に効果的であることが示された。.本研究では,児童・生徒の概念的理解を促進するために,小学校から高校に至る複数の教科で「協同的探究学習」による授業を継続的に実施し,そのプロセスと効果を教育心理学的に評価した。1.中学・高校生の概念的理解の向上をめざした授業の効果

中高一貫校の国語,理科,数学の各教科で,1生徒の多様な考えを喚起する発問,2多様な考えを関連づける集団討論,3討論の成果を生かして理解を深める個別探究の3点の特徴をもつ「協同的探究学習」を組織し,特に抽象度の高い学習内容についての生徒の概念的理解を促進するプロセスと効果について心理学的に評価した。プロセスに関しては,国語科では書き手の意図などの推測や,有効な表現技法とその理由についての多様な説明,理科では等加速度運動等に関する多様な表現と説明,数学科では各解法の説明時の多様な知識の関連づけが,各生徒の概念的理解の深化につながることが発話やワークシートの記述の分析から示唆された。また,効果に関しては,数学的概念の理解に関連する自由記述型課題を一年間の継続的学習の前後に実施して各生徒の記述内容の変化を分析することを通じて,割合(変化率)などに関する概念的理解が3つの水準間の移行として漸進的に深化することが明らかになった。2.小学生の概念的理解の向上をめざした授業の効果小学校の国語科で「協同的探究学習」による授業を単元を通じて組織した。児童の発話やワークシートにおける記述内容の分析から,単元内で数時間にわたって扱われる一定の長さの作品(物語文・説明文)に対する児童の多様な思考・判断と理由づけを問う発問(例:物語のなかの自分の好きな箇所,主人公の取り組みの優れている点,作品が自分に最も訴えかけてくる内容など)と関連づけを重視したクラス内の協同探究により,特に判断と多様な根拠を関連づけることによる概念的理解の深まりがもたらされることが示唆された。本研究では,児童・生徒の概念的理解を促進するために,小学校から高校に至る複数の教科で「協同的探究学習」による授業を継続的に実施し,その学習のプロセスと効果を教育心理学的に評価する。1.中学・高校生の概念的理解の向上をめざした授業の実施と効果の検証中高一貫校の国語,理科,数学の各教科で,1生徒の多様な考えを喚起する発問,2多様な考えを比較検討する集団討論,3個人が理解を深める個別探究の3点の特徴をもつ「協同的探究学習」を組織し,プロセスと効果を心理学的に評価した。プロセスに関しては教師の発問と生徒の行う説明の関連を分析し,国語科では主題に関する多様な追究を促す発問が,理科では実験結果についての多様な考察を促す発問が,黒板を集団思考の場として共有することを介して,多様な知識を関連づける各生徒の説明につながることが発話やワークシートの記述の分析から示唆された。効果に関しては,日常的事象に関連づけて自身の考えを展開させる自由記述型課題を理科の単元の開始時と終了時に実施し,各生徒の記述内容の変化を分析することを通じて,記述量は必ずしも増加しないが概念的理解の水準には深化がみられることが示唆されている。2.小学生の概念的理解の向上をめざした授業の実施と効果の検証小学校の国語科で「協同的探究学習」による授業を低・中・高学年で継続的に組織した。発話やワークシートの分析から,1文章中の記述に依拠した心情や主題の推測,2多様な推測の関連づけ,3協同探究後の発展的発問が,心情の変化や作品の主題に関する概念的理解の向上(文章全体を考慮した理解の深化)を促すことが示された。
iPS細胞技術を用いた疾患関連抗原特異的T細胞の拡大培養法の開発

悪性腫瘍や慢性難治性感染症の制圧には疾患関連抗原特異的な細胞傷害性T細胞(Cytotoxic T lymphocyte; CTL)を用いた細胞免疫療法が有効な可能性があるが、従来の手法では細胞疲弊が不可避であり十分量のCTLを調製することが極めて困難であった。そこで本研究では人工多能性幹細胞(iPSC)技術を用いた画期的なCTL再生法を確立し、オリジナルCTLと同等の細胞傷害活性を持つ再生CTLをin vitro培養系でほぼ無限に作製することに成功した。我々は既に従来のフィーダーフリー培養系を改良して再分化CTLを10億倍以上拡大培養することに成功している。再分化CTLは拡大培養後も抗原特異性、サイトカイン産生能、細胞傷害能全てを保持していた。さらにこれらのCTLは免疫監査に必須であるCD62Lの発現も保持しており、従来のprimary CTLの拡大培養にも応用可能である。再分化CTLの抗原反応性については以前からoriginal CTLに比べ劣っている事が確認されていた。この現象を検討するため再分化CTLの機能、性状解析を行ったところ、我々は再分化CTLが適応免疫系の性質を持つoriginal CTLと異なり、自然免疫系に特徴的なナチュラルキラー活性を持つ事を見いだした。自然免疫系のリンパ球は適応免疫系のものに比べて素早い抗原反応性を示す一方、その反応の強さは一般的に弱い。我々は再分化CTLの弱い抗原反応性は自然免疫系の形質を反映したものと考え、適応免疫系方向へ分化を選択的に誘導する培養系を新たに開発した。改変された培養系で再分化されたCTLは種々のナチュラルキラー細胞マーカーを発現しておらず、従来の再分化CTLに比べて低い抗原提示に対してより高いIL-2産生を示した。悪性腫瘍や慢性難治性感染症の制圧には疾患関連抗原に特異的な細胞傷害性T細胞(Cytotoxic T lymphocyte; CTL)を用いた細胞免疫療法が極めて有効な可能性があるが、従来はin vitroの培養系で不可避である細胞疲弊により十分量の抗原特異的なCTLを調製することが困難であった。そこで本研究では人工多能性幹細胞(iPSC)技術を用いたCTL再分化法、拡大培養法を確立することで細胞疲弊の問題の抜本的解決を目指した。筆者らはまず先行研究で報告されたiPSC由来CTL(iPSC-CTL)の特徴、問題点の把握から始めた。その結果、従来のiPSC-CTLはオリジナルCTLの抗原特異性を保持しながら高い細胞傷害活性、サイトカイン産生、増殖能等全て備えている一方、通常のCTLでは認められないナチュラルキラー(NK)活性など自然免疫系リンパ球の特性も併せ持つことが明らかとなった。さらにCD8が通常のαβヘテロダイマーでなくααホモダイマーであるため抗原認識能がオリジナルCTLに比べ著しく劣っていることも明らかになった。そこで筆者らは自然免疫系リンパ球に傾きやすい従来の成熟培養系を改変し、CD8αβを安定的に発現しながらNK活性を示さない獲得免疫系iPSC-CTLの作製に成功した。このiPSC-CTLはナイーブCTLの表面表現型(CD45RA+CD45RO-CCR7+)を示したため、長期にわたるエフェクター活性が期待できる。さらに筆者らは拡大培養系の最適化も行い、オリジナルCTLと同等の機能性を保持しながら腫瘍化させることなく10の10乗以上拡大できる、極めて効率性の高いin vitro培養系の確立に成功した。これらの成果はCTLの確保に難がある現状の細胞免疫療法に対し抜本的戦略転換を可能にするものと期待している悪性腫瘍や慢性難治性感染症の制圧には疾患関連抗原特異的な細胞傷害性T細胞(Cytotoxic T lymphocyte; CTL)を用いた細胞免疫療法が有効な可能性があるが、従来の手法では細胞疲弊が不可避であり十分量のCTLを調製することが極めて困難であった。本研究で開発した再分化法、拡大培養法は再分化CTLのサイトカイン産生能、細胞傷害能、抗原特異性を維持しながら、従来の培養系のものより高い増幅効率をフィーダーフリーで実現している。さらに本研究では自然免疫、獲得免疫という新たな切り口を培養系に持ち込み、より抗原反応性の高いCTLの再分化に成功しつつある。自然免疫系、適応免疫系リンパ球は免疫療法においてそれぞれ一長一短がある。本研究は単一のT細胞クローン、iPSCから獲得免疫系、自然免疫系という二系統のCTLを作製し、互いの短所を補うように使用するという画期的な免疫治療戦略を新たに提示している。免疫学CTLの拡大培養だけでなくCTLの再分化培養もフィーダーフリー化し、再分化CTLのin vivo評価を免疫不全マウスにおいて行う。自然免疫、適応免疫の二系統のリンパ球の性状も機能アッセイ、遺伝子発現の解析などを行ってより詳細に検討する。CTLに加え、ヘルパーT細胞の再分化法の検討にも取りかかる。本研究で適応免疫系への分化誘導が可能となったので、それを利用してさらなる分化培養系の最適化を行う。次年度に多額の費用を必要とする実験計画がある。
ウナギの新規グアニリンファミリーとその浸透圧調節作用

体液浸透圧を海水の約1/3に保つ海産硬骨魚類は常に脱水の危険にさらされるため、盛んに海水を飲み、腸でNaClとともに水を吸収し、余剰なNaClを鰓から排出する。淡水海水双方に適応する、優れた浸透圧調節機構を備えるウナギの腸での水やイオンの吸収に、グアニリンファミリーというホルモンが深く関わる可能性を以前に示したが、本年度はその受容体を解析した。COS細胞にて発現させた、ウナギの2種のグアニル酸シクラーゼC(GC-C)受容体に対し、ウナギの3種のグアニリン(グアニリン、ウログアニリン、レノグアニリン)は全てセカンドメッセンジャーcGMP産生を示したため、1種の受容体しか知られていない哺乳類と異なり、ウナギには2種の機能的グアニリン受容体が存在することを証明した。作用の強さは、GC-C1:ウログアニリン>グアニリン≧レノグアニリン、GC-C2:グアニリン≧レノグアニリン>ウログアニリンであり、2種の受容体にはリガンド選択性があった。real-time PCR法により、2種のGC-Cは、ホルモンと同様、淡水ウナギよりも海水ウナギの腸で遺伝子発現が有意に高かったため、ウナギの海水適応に腸でグアニリン系が重要な役割を担うことが示唆された。ただし、淡水から海水、あるいはその逆移行後24時間以内では、2種のGC-C遺伝子発現に変化が見られなかったため、環境塩分の変化に対しては、受容体よりもリガンドの方が早く反応することが示唆された。そこで海水ウナギの腸における3種のグアニリンの作用をUssing chamberで調べたところ、前腸ではほとんど効果がなく、中腸と後腸で腸管側からホルモンを投与した時のみCl^-やHCO_3^-が排出する作用が示唆された。グアニリン系により分泌が促進されたHCO_3^-が、腸であまり吸収されない二価イオンと反応し沈殿し、腸内の浸透圧を調節する可能性が予想された。2003年は新たにグアニリンファミリーの受容体の研究を試みた。リガンドと受容体の双方から機能を明らかにしていくためである。まずウナギにおいて、グアニリンファミリーの受容体「グアニル酸シクラーゼCタイプ(GC-C)」遺伝子のクローニングを行い、哺乳類では1種類のGC-Cしか知られていなかったが、ウナギでは2種類のGC-Cを同定できた(それぞれGC-C1、GC-C2とした)。ウナギのGC-C1、GC-C2ともに、コード領域の全長、及び予想される内部構造は哺乳類GC-Cとほぼ同じであったが、リガンドが結合する細胞外領域の配列は、GC-C1とGC-C2で53%の相同性しかなかった。さらに組織発現を調べた結果、ともに腸と腎臓が主な発現部位であったが、GC-C2は、食道、胃、頭腎でも発現が検出された。これらの結果から、ウナギでは、3種のリガンドが2種の受容体に異なって結合する可能性が予想された。リガンドと受容体の関係を明らかにするために、グアニル酸シクラーゼ遺伝子の発現系が確立されている北海道大学大学院理学研究科生物科学専攻生体情報分子学講座IIIの研究室(鈴木範男教授)に出向し、COS7細胞で受容体を発現させ、そこに3種のリガンドを投与し、cGMPの産生能を調べ、3種のリガンドと2種の受容体の親和性の違いを調べた。現在、習得した発現系を自分の研究室で立ち上げ、同実験を行っているところである。また、北大の同研究室では、メダカのGC-C遺伝子を2種同定しており、そちらの研究にも共同研究者として参加していくことに決まり、グアニリンファミリーの浸透圧調節の研究を幅広く行っていく予定である。また、グアニリンの合成ペプチドをヨード化し、血中濃度を測定する準備も終え、これからRIAで血中濃度を測定していく予定である。本年度は、北海道大学大学院鈴木範男教授の研究室で教わり習得した、培養細胞を用いた遺伝子発現系および受容体結合実験系を本研究室で初めて確立した。ウナギでクローン化した2種のグアニリン受容体、グアニル酸シクラーゼC型-1と-2(GC-C1とGC-C2)遺伝子をCOS7細胞で発現させ、すでに同定し合成済みのウナギの3種のグアニリンペプチド(グアニリン、ウログアニリン、レノグアニリン)を結合させ、セカンドメッセンジャーのcGMP産生を調べた。その結果、3種のグアニリン全てが、GC-C1、GC-C2両方に対し、用量依存的なcGMP産生を示した。GC-C1では、現在のところ3種のリガンド間でcGMP産生能に有意な差は見られておらず、追加実験により確認中であり、GC-C2では、cGMP産生能の強さは、グアニリン>レノグアニリン>ウログアニリンの順番であった。哺乳類では、リガンドはグアニリンとウログアニリンの2種、受容体はGC-Cの1種しか知られておらず、cGMP産生の強さはウログアニリン>グアニリンであるが、本研究のウナギGC-C2では逆の結果を示した。ウナギのグアニリン-受容体系が哺乳類よりも複雑な仕組みでできていることが示唆された。また、生体内での直接作用を調べるために、Ussing chamberを用いた電気生理学的研究も始めた。

ウナギの腸を単離し、上皮側または基底側からリガンドを投与し、膜内外の電位差の変化を測定することで、作用の有無、作用の強さ、上皮側か基底側どちらに効くかあるいは両方かという情報が得られる。これまでのところ、グアニリン、レノグアニリンは、腸の上皮側から作用し、その強さはレノグアニリン>グアニリンであり、前述のGC-C2受容体の結果とは逆であったため、さらに深い分析が必要となった。体液浸透圧を海水の約1/3に保つ海産硬骨魚類は常に脱水の危険にさらされるため、盛んに海水を飲み、腸でNaClとともに水を吸収し、余剰なNaClを鰓から排出する。淡水海水双方に適応する、優れた浸透圧調節機構を備えるウナギの腸での水やイオンの吸収に、グアニリンファミリーというホルモンが深く関わる可能性を以前に示したが、本年度はその受容体を解析した。COS細胞にて発現させた、ウナギの2種のグアニル酸シクラーゼC(GC-C)受容体に対し、ウナギの3種のグアニリン(グアニリン、ウログアニリン、レノグアニリン)は全てセカンドメッセンジャーcGMP産生を示したため、1種の受容体しか知られていない哺乳類と異なり、ウナギには2種の機能的グアニリン受容体が存在することを証明した。作用の強さは、GC-C1:ウログアニリン>グアニリン≧レノグアニリン、GC-C2:グアニリン≧レノグアニリン>ウログアニリンであり、2種の受容体にはリガンド選択性があった。real-time PCR法により、2種のGC-Cは、ホルモンと同様、淡水ウナギよりも海水ウナギの腸で遺伝子発現が有意に高かったため、ウナギの海水適応に腸でグアニリン系が重要な役割を担うことが示唆された。ただし、淡水から海水、あるいはその逆移行後24時間以内では、2種のGC-C遺伝子発現に変化が見られなかったため、環境塩分の変化に対しては、受容体よりもリガンドの方が早く反応することが示唆された。そこで海水ウナギの腸における3種のグアニリンの作用をUssing chamberで調べたところ、前腸ではほとんど効果がなく、中腸と後腸で腸管側からホルモンを投与した時のみCl^-やHCO_3^-が排出する作用が示唆された。グアニリン系により分泌が促進されたHCO_3^-が、腸であまり吸収されない二価イオンと反応し沈殿し、腸内の浸透圧を調節する可能性が予想された。
臓器機能再生のための臓器内流動代謝融合可視化法による評価技術の確立

提供臓器不足は移植医療の大きな課題である.このような臓器に対して機能維持を図りさらには機能回復再生を目指す機械臓器灌流技術があり,臓器機能を再生し移植へつなぐために移植用臓器の評価技術の革新が求められている.本研究では,臓器内に灌流液を灌流する臓器機械灌流技術を用い,機能再生した臓器の定量的な評価技術確立のため,臓器深部の肝細胞の代謝も含め可視化可能な近赤外域領域情報を活用・融合し,ミクロ,マクロのマルチスケール計測により臓器機能を評価可能な臓器内流動・代謝融合可視化法を提案し,臓器移植のための機能評価技術を確立する.提供臓器不足は移植医療の大きな課題である.このような臓器に対して機能維持を図りさらには機能回復再生を目指す機械臓器灌流技術があり,臓器機能を再生し移植へつなぐために移植用臓器の評価技術の革新が求められている.本研究では,臓器内に灌流液を灌流する臓器機械灌流技術を用い,機能再生した臓器の定量的な評価技術確立のため,臓器深部の肝細胞の代謝も含め可視化可能な近赤外域領域情報を活用・融合し,ミクロ,マクロのマルチスケール計測により臓器機能を評価可能な臓器内流動・代謝融合可視化法を提案し,臓器移植のための機能評価技術を確立する.
高等植物のオルガネラ遺伝を制御する雄原細胞特異的なDNA分解・合成に関する研究

高等植物には、オルガネラDNAが両性遺伝する種も存在する。研究代表者は両性遺伝型の植物種であるアサガオを用いて、花粉の形成・成熟過程を通じて詳細にオルガネラDNAの挙動を追跡した。その際、1細胞内でミトコンドリアDNAと色素体DNAを識別するという新しい形態学的手法を開発した。その結果、雄原細胞形成直後に、雄原細胞内の色素体DNAが劇的に増加し、ミトコンドリアDNAが減少・消失することを見いだした。このことから、研究代表者は「高等植物においてオルガネラDNAが母性遺伝するか両性遺伝するかは、花粉雄原細胞において父方オルガネラDNAが分解されるか合成されるかに依って決定される」という仮説を導きだした。さらにこのミトコンドリア識別法を用いて、アサガオの花粉形成過程におけるミトコンドリアの挙動を網羅的に解析した。その結果、雄原細胞形成前後にミトコンドリアが核膜を隙間なく覆うという現象を発見した(Nagata et al.in press;Protoplasma)。この際、核膜孔の位置に寄り添うようにミトコンドリアが整列することも電子顕微鏡学的に確認された。この現象は、ミトコンドリアと核との間に、なんらかの情報をやりとりするしくみが存在していることを示すものである。ミトコンドリアと核のインターラクションの研究において、今後有効なモデル系になると思われる。オルガネラDNAの母性遺伝は、生物全般にみられる普遍的原則である。しかし高等植物には、両性遺伝する種も存在する。その結果、雄原細胞形成直後に、雄原細胞内の色素体DNAが劇的に増加し、ミトコンドリアDNAが減少・消失することを見いだした(Nagata et al.1999;Europ.J.Cell Biol.)。様々なオルガネラ遺伝型の8種の植物種を用いて、個々に遺伝学的証拠と細胞学的証拠を照らし合わせた結果、この仮説は立証された(Nagata et al.1999;Planta)。古くから、物理的に父方オルガネラが排除されて母性遺伝が成立すると考える「物理的排除説」と、父方オルガネラDNAが分解されるか合成されるかに依って遺伝様式が決定されるという「DNA分解・合成説」が対立関係にあったが、本研究は「DNA分解・合成説」を強く指示するものである。さらに偶然にも、アサガオの雄原細胞形成前後にミトコンドリアが核膜を隙間なく覆うという現象を発見した(Nagata et al.in press;Protoplasma)。この現象は、ミトコンドリアと核のインターラクションや、ミトコンドリアの動態のしくみを考える上で、今後の研究の有効なモデル系になるものである。
衛星観測に基づく太陽フレアのトリガ機構解明とその発生予測に関する研究

本研究では、太陽フレアの発生に関わる物理機構を理解し、その発生条件を明らかにすることを目的としている。このため、数値シミュレーションに基づくフレア発生モデルであるKB12モデル(Kusano & Bamba et al. 2012)に着目し、実際に太陽面上で発生した大規模フレアとの整合性を評価した。本年度遂行した解析は以下の通りである。(1)ひので衛星・SDO衛星・IRIS衛星データを用いた、フレア前兆現象の詳細解析3つの衛星によって観測されたXクラスフレアについて解析を行った。特に、プリフレア発光がみられた領域において詳細な彩層分光観測を行っていたIRIS衛星のデータを用いて、トリガ領域上空のプラズマの運動を解析し、フレアトリガ解析におけるプリフレア発光の重要性の検証を試みた。その結果、プリフレア発光が見られた領域のごく近傍で、特徴的なプラズマの運動(彩層ジェット)をとらえた。これは、光球面磁場データの解析結果から推測されるフレア発生シナリオとも整合し、我々がこれまでに開発した解析手法(Bamba et al. 2013)の妥当性を示す結果を得た。(2) SDO衛星により観測されたフレアの統計解析SDO衛星が2014年2月末までに観測したM5.0クラス以上の大規模フレア32イベントについて統計解析を行った。その結果、KB12モデルで"フレアが発生しない"と予想された条件のもとで発生したフレアイベントは存在しなかった。一方で、フレアの前兆現象として重要なプリフレア発光やフレアリボンの特徴を示さないイベントが、全解析イベントの約7割を占めることが明らかになった。これらのイベントについて、より詳細な解析を行った結果、磁場構造やフィラメントの位置関係、連続する小規模フレアとの関係などを詳細に解析することで、KB12モデルで説明可能であることがわかった。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
Terminal-ITS-RFLP マーカーによる森林内外生菌根菌集団構造の解析

本研究では、森林における外生菌根菌群集の種構成および遺伝的多様性を把握する方法として、最近バクテリア集団の解析のために開発されたTerminal-RFLP法を導入し、それを用いて様々な菌根菌群集の特徴を明らかにすることを目的とした。昨年度は、外生菌根菌地下群集へのTerminal-RFLPの適用法を検討し、確立した。また、その方法を用いて、富士演習林のハナイグチ子実体直下の外生菌根菌群集構造の特徴を明らかにした。今年度前半は、昨年の結果を論文として公表するための補足実験を行い、後半は、対象菌根菌種を広げて、タイ国内のユーカリ林に発生するコツブタケ属の子実体に着目し、子実体直下の菌根菌種を昨年確立したTerminal-RFLPの適用法に基づいて同定し、外生菌根菌群集構造を明らかにした。その結果、ユーカリ林では、コツブタケ属の外生菌根菌が広範囲に優占的に分布していることが解った。また、タイ国内のケシアマツ林でも同様にコツブタケ属の外生菌根菌の分布範囲を、Terminal-RFLP法で調べた。その結果、マツ林の地下部では、ユーカリ林とは違い、様々な種がモザイク状に小面積を占有している結果が得られた。また、富士山火山荒原中に成立する植生パッチ内に発生した子実体と地下部の外生菌根内の菌種を、Terminal-RFLP法を用いて調べた。その結果、一次遷移の進行する火山荒原では、子実体の種構成と地下部群集内の種構成がよく対応していること、遷移の進行に伴って、外生菌根菌群集も特徴的な遷移系列を示すことが解った。これら一連の、Terminal-RFLP法を適用した外生菌根菌群集構造の解析から、この方法が、従来の方法に比べ、際だって解像力が高く、また、信頼性が高い外生菌根菌群集構造解析法であることが確認された。
栽培きのこ類子実体の発達異常の原因遺伝子同定と検出マーカーの開発

栽培きのこの一種、ウスヒラタケ(Pleurotus pulmonarius)で見出された子実体が発生後、正常に傘と柄の分化を行うことができない(子実体の奇形化)自然突然変異の原因遺伝子を連鎖地図、ゲノム配列情報、発現解析等により探索し、候補を1遺伝子に絞り込んだ。この成果は栽培現場で偶発的に発生する子実体奇形化の説明につながる可能性がある。今後相補あるいは破壊実験などにより検証し、当該遺伝子の変異検出用DNAマーカーを開発する予定である。我が国特用林産物の基幹作物である食用きのこ類の生産現場における原因の特定できない子実体の奇形化は、経済的損失につながる重大な問題である。しかしながら、この現象の遺伝的な背景については明らかでない。このため、本課題では、奇形化現象のひとつと考えられる子実体が発生後、正常に傘と柄の分化を行うことができないウスヒラタケ(Pleurotus pulmonarius)の自然突然変異体を材料として、この原因遺伝子を同定し、奇形化の遺伝的素質を明らかにする。そして、その結果に基づき、きのこ類育種および種菌製造過程における変異検出用DNAマーカーを開発することを目的とする。平成25年度は、変異形質の推定座乗領域(約140kb)より推定された50遺伝子の中から野生型と変異型で塩基配列レベルの多型が認められた9遺伝子について、原因遺伝子の絞り込みを進めた。9候補遺伝子の野生型について、cDNA配列を決定し、変異型の当該領域DNA配列と比較することにより、翻訳アミノ酸レベルにおける変異の有無を検討した結果、9遺伝子中6遺伝子で15アミノ酸の非同義置換が推定された。さらに、野生型および変異型それぞれの子実体由来トータルRNAを用いたRT-PCR法による発現解析により、3遺伝子で野生型のみの発現を示す明瞭な泳動像が観察された。これら3遺伝子についての遺伝子破壊用ベクター(pTM1)を構築し、破壊実験を進め、1遺伝子の破壊株作出に成功した。平成24年度は、当該変異の遺伝分析によって推定している原因遺伝子座上領域の近傍マーカー(CTTT91, CAAT497, GGTC245:91-497bp)に基づいて、野生型ゲノムのフォスミドライブラリーよりマーカー座乗クローンを分離し、その配列を決定した(約38kb)。この配列データを参照にして同様に変異型ゲノムのフォスミドライブラリーより対応領域クローンを分離した。得られた野生型クローン配列情報から座乗遺伝子を推定した。さらに、近縁種ヒラタケ(Pleurotus ostreatus)のゲノムプロジェクトデータとのシンテニー解析を行い、本菌野生型ゲノムドラフトシーケンスより上記クローン周辺の配列を探索し、完全ではないが、クローン配列領域を含むおよそ140kbを推定した。得られた140kb領域には50個の遺伝子が推定され、それらの推定遺伝子コード領域について変異型との配列比較を行った。その結果、9個の遺伝子について多型の存在を明らかにした。連鎖マーカー情報に基づくマップベースクローニングおよび近縁種ヒラタケ(Pleurotus ostreatus)のゲノムプロジェクトデータとのシンテニー解析による推定変異領域(約140kb)上の座乗遺伝子について、野生型と変異型の配列比較を行い、6遺伝子を原因遺伝子候補として絞り込んだ。さらに、このうちの1遺伝子について遺伝子破壊株作製に成功した。本年度は遺伝子破壊試験を継続するとともに作出した破壊株の栽培試験を実施し、加えて、遺伝分析用分離集団における変異型配列の分離を調査した。その結果、破壊株の表現型は野生型を示し、また4遺伝子では野生型での変異型配列の保有が認められたため、原因遺伝子候補は野生型と変異型で発現差があり、推定タンパク質をコードする1遺伝子に絞り込まれた。

今後、本遺伝子の当該変異との関係を形質転換による相補試験および破壊試験により検証し、マーカー利用の可能性を明らかにしていく予定である。農学申請書に記載した平成25年度の目標は、「変異遺伝子候補の絞り込みを発現解析レベルで進め、その結果に基づいた遺伝子破壊による変異原因遺伝子を同定する」であったが、前半部分についてはほぼ計画通りに進めることができたものの、後半については目標達成に至っていない。この理由は本課題で対象としている栽培きのこ種などのモデルきのこ種以外では他生物種と異なり、形質転換効率が極めて低い上、相同組換えによる遺伝子破壊の効率はさらに難易度が高くなることにある。このような背景下、申請者の研究室では本課題で対象としている栽培きのこ種、ウスヒラタケでの遺伝子破壊に成功しているため、期間内での候補遺伝子の破壊株作出は可能と考えていたのに対し、予想以上に破壊効率が悪かったことが大きく影響した。申請書に記載した平成24年度の目標は、「変異遺伝子座位周辺(70kb程度)の塩基配列を決定し、野生型と変異型ゲノム間の多型領域を明らかにする」ことであった。これに対して、準備していた野生型および変異型ゲノムそれぞれのゲノムライブラリー(フォスミドライブラリー)、野生型ゲノムのドラフトシーケンス(次世代シーケンサー解析によるデータ)および近縁種ヒラタケのゲノムプロジェクトデータ(http//genome.jgi-psf.org)を利用することで、連載地図上において原因変異形質と0 cMの位置にあるDNAマーカーCTTT91を含む近傍マーカーの座乗領域を包含するおよそ140kbの配列を推定できた。その結果、当該領域における座乗遺伝子50個を推定することができ、それらについて変異型ゲノム配列との多型を調査し、9個の推定遺伝子における多型の存在を明らかにすることができた。以上のことから、「おおむね順調に進展している」と判定した。平成25年度は、1前年度に引き続き、これまでに推定している変異原因遺伝子候補からの原因遺伝子特定を遺伝子破壊法により進める。さらに、およそ140kbの原因遺伝子座乗領域の変異型ゲノム配列を次世代シーケンサーゲノム解析により完全に埋め、候補遺伝子に漏れのないようにする。2特定した原因遺伝子の変異様式をDNAおよび蛋白質構造レベルで明らかにし、その情報に基づいて子実体発育過程における当該遺伝子に起因する子実体の発達異常のメカニズムを推定する。3国内外より収集・保存している約50菌株のウスヒラタケ野生株あるいは栽培株における当該遺伝子の多型を明らかにし、多型と変異発生性との関係を考察する。また、育種利用を目的に、育種素材および保存株における当該遺伝子の内在性変異検出用DNAマーカーを作製する。平成24年度に得られた野生型と変異型ゲノム間の多型領域について、cDNAレベルでの多型を確認することと発現解析により原因遺伝子候補をさらに絞り込む。並行して、変異型ゲノムの次世代シーケンサー解析を行い、およそ140kbとした原因遺伝子座乗領域を完全に埋め、候補遺伝子に漏れのないようにする。
マウス初期発生におけるStrawberry Notch1の機能解析

Strawberry Notch1(Sno1)はヘリカーゼに特徴的なドメインを含む核タンパク質であり、マウス着床前胚期に発現している。Sno1ノックアウト(KO)マウス胚では胚盤胞を形成せずに致死となるが、Sno1機能の分子メカニズムは未知である。培養細胞を用いた実験では、Sno1をsiRNA導入によってノックダウンすると、細胞の形態が著しく変化することを観察した。それらSno1ノックダウン細胞では細胞骨格を制御するRhoシグナリングの各因子の発現が変化していた。この結果を踏まえて、Sno1KOマウス胚にて、アクチン細胞骨格、細胞間接着、細胞極性因子の発現を調べると、それら因子の発現は大きく乱れていた。このことは、着床前胚においてSno1が細胞の形態を制御することにより細胞間接着・細胞極性形成、さらには胚盤胞形成に関与している可能性を示している。また、栄養外胚葉分化に必須の転写因子であるCdx2の発現を制御するシグナリングとして、Hippoシグナリングが知られている。Sno1KOマウス胚においてCdx2発現が著しく減少している原因として、Hippoシグナリングの下流にあるYap-Tead4複合体による転写活性にSno1が関与しているかを、ルシフェラーゼアッセイにより検討した。その結果、Sno1ノックダウン細胞では、Yap-Tead4による転写活性が約半分に減少していた。このことは、Sno1は、着床前胚においてYap-Tead4によるCdx2の発現制御に一部関与している可能性を示している。本研究ではさらにHisタグ-Sno1タンパク質を作製・精製しその結合タンパク質を単離しており、Sno1の機能解明に貢献すると考えられる。H23年度の研究目的としては1,Sno1と相互作用する因子の探索、2,Sno1のin vitroでの機能解析、3,Sno1のES細胞での機能解析を挙げていた。その結果、1,Hisタグ-Sno1は精製し終え、結合タンパク質の単離し、MSにより同定中であり、2,Sno1が各種培養細胞において細胞の形態をコントロールしていることを見出し、3,また、ES細胞からの栄養外胚葉分化系でのSno1ノックダウン実験、Sno1 KOコンディショナルES細胞の樹立を行なった。Sno1と結合する因子が同定できる予定のため、結合因子を通してSno1の哺乳類胚発生における作用機序を明らかにする。特に、Sno1は細胞の形態をコントロールしていることが分かったので、その作用がどのような分子メカニズムで行われているのかを解明する。また、Sno1コンディショナルKO ES細胞を樹立したので、Sno1 KO ES細胞とコントロールES細胞の遺伝子プロファイリングを行うことにより、Sno1が未分化性の維持に影響を及ぼしているのかを解析する。さらに、Sno1 KO ES細胞を用いて、各種細胞への分化誘導を行なった際の影響を調べることにより、Sno1の器官分化における機能を解析する計画である。Sno1はヘリカーゼに特徴的なドメインを含む核タンパク質であり、ショウジョウバエを用いた研究からはNotchシグナリング関連因子であることが知られている。しかし、これまで脊椎動物における発現パターンや機能については未知であった。申請者はまず、マウス初期胚でのSno1の発現をWhole mount in situ hybridizationと抗Sno1抗体を用いた免疫化学染色によって解析した。その結果、Sno1は着床前胚期から核で強く発現しており、また着床後は前体節中胚葉、中枢神経系、神経堤などで強く発現し始め、その後、発現パターンを広げて全身で発現するようになることが分かった。次に、当研究室で作製したSno1ノックアウトマウスの表現型を解析した。その結果、Sno1ノックアウトマウス胚は胎生2.5日目の桑実胚期までは正常な形態で発生するが、胎生3.5日目に胚盤胞を形成せずに致死となっていた。ノックアウトマウス胚では細胞分裂が減少し、細胞死が著しく増加していた。また、分化マーカーを用いてノックアウトマウス胚の細胞の特性を調べたところ、内部細胞塊は正常に発生しているが、栄養外胚葉が分化していないことが分かった。さらに、ノックアウトマウス胚ではApico-basal細胞極性や細胞間接着が乱れていた。これらの結果は、Sno1が哺乳類着床前胚期の発生において必須の因子であることを示しており、また細胞分裂や細胞極性形成、細胞間接着などの普遍的な細胞活動にも関与している可能性を示唆している。

Sno1KOマウス胚においてCdx2発現が著しく減少している原因として、Hippoシグナリングの下流にあるYap-Tead4複合体による転写活性にSno1が関与しているかを、ルシフェラーゼアッセイにより検討した。その結果、Sno1ノックダウン細胞では、Yap-Tead4による転写活性が約半分に減少していた。このことは、Sno1は、着床前胚においてYap-Tead4によるCdx2の発現制御に一部関与している可能性を示している。本研究ではさらにHisタグ-Sno1タンパク質を作製・精製しその結合タンパク質を単離しており、Sno1の機能解明に貢献すると考えられる。H23年度の研究目的としては1,Sno1と相互作用する因子の探索、2,Sno1のin vitroでの機能解析、3,Sno1のES細胞での機能解析を挙げていた。その結果、1,Hisタグ-Sno1は精製し終え、結合タンパク質の単離し、MSにより同定中であり、2,Sno1が各種培養細胞において細胞の形態をコントロールしていることを見出し、3,また、ES細胞からの栄養外胚葉分化系でのSno1ノックダウン実験、Sno1 KOコンディショナルES細胞の樹立を行なった。Sno1と結合する因子が同定できる予定のため、結合因子を通してSno1の哺乳類胚発生における作用機序を明らかにする。特に、Sno1は細胞の形態をコントロールしていることが分かったので、その作用がどのような分子メカニズムで行われているのかを解明する。また、Sno1コンディショナルKO ES細胞を樹立したので、Sno1 KO ES細胞とコントロールES細胞の遺伝子プロファイリングを行うことにより、Sno1が未分化性の維持に影響を及ぼしているのかを解析する。さらに、Sno1 KO ES細胞を用いて、各種細胞への分化誘導を行なった際の影響を調べることにより、Sno1の器官分化における機能を解析する計画である。
TOEIC(R)スコアの分析に基づくスピーキング能力向上に関する研究

本研究はTOEICスピーキングテスト(TOEIC S)とTOEICリスニング&リーディングテスト(TOEIC L&R)、WTC(話をしたいという気持ち)のレベルを測定する調査票、最小英語テスト(MET)、語彙レベルテスト(VLT)、語彙サイズテスト(VST)のスコア間の相関関係および被験者のTOEIC Sに対する反応を調べた。TOEIC SスコアはTOEIC L&Rスコアとの間に.52、WTC調査票スコアとの間に.39、METとの間に.53、VLTとの間に.58、VSTとの間に.33の相関があった(全てp < .001)。被験者のTOEIC Sに対する反応は概ね肯定的であった。神田外語大学の学生を対象に調査協力者を募り、88人の参加者を得た。参加者中、TOEIC LRのスコアが著しく低い者が1名おり、データ分析から除外した。また、語彙テストを最後まで終えなかった者が5名おり、語彙テストのデータ分析から除外した。3種類のTOEICテストのスコアを較べると、相関係数はL-R間で.68、L-S間で.50、R-S間で.48であった(N = 87)。この調査では「LRのスコアがこれ以下だとSのスコアは一様に低くなる」という閾値は、確認できなかった。3種類のTOEICテストの結果を2種類の語彙テストのスコアを較べると、相関係数はL-VLT間で.49、R-VLT間で.69、S-VLT間で.58、L-VST間で.39、R-VST間で.56、S-VST間で.33であった(N = 82)。調査票は英語学習への取り組みおよび自己評価に関するのも(例「スピーキングの練習に力を入れている」「文法は得意だ」「単語を覚えるのが好きだ」)24項目と英語との接触度合および一般的特性の自己評価に関するもの(例「英語の映画をよく観る」「人と話をすることが好きだ」)19項目から成り、因子分析を通じて、前者から5因子、後者から3因子を抽出した。これら8因子とTOEICスコアとの関係を調べると、リーディング肯定感および文法・作文肯定感とRスコアの間に中程度の相関があった(相関係数は.44と.43)。TOEICスピーキングテスト(S)のスコアをスピーキング力の指標として用い、TOEICリスニングテスト(L)およびTOEICリーディングテスト(R)のスコアと比較し、スピーキング力とリスニング力およびリーディング力の関係を調べた。平成25年度の研究からSとLRの間には中程度の相関があることがわかったが、相関係数は高くなく、LRは高いのにSが低い学習者や逆にLRは低いのにSが高い学習者が存在した。このような差が生じる原因を探るため、平成25年度は学習傾向および学習者特性を調べるアンケート調査を行ったが、調査項目の範囲が広すぎて、テストスコアとの間にはっきりした関係性を見出すことができなかった。その反省を踏まえ、平成26年度は、スピーキング力の高低に影響を与える要因として、調査対象にする分野をコミュニケーションに対する積極性とネイティブスピーカーの英語に対するあこがれ度の2分野に絞り、アンケート調査を行った。更に5分で英語力を測定できるとされているリスニング穴埋め式簡易英語テストのMinimal English Test (MET) (Maki, Wasada & Hashimoto, 2003)を用い、3種類のTOEICテスト(L, R, S)のスコアとの関係を調べた。平成25年度と同様に神田外語大学の学生を対象に調査協力者を募り、94人の参加者を得た。3種類のTOEICテストのスコアを較べると、相関係数はL-R間で.64、L-S間で.46、R-S間で.39、LR-S間で.46あった(N = 94)。METと3種類のTOEICテストを較べると、相関係数はMET-S間で.59、MET-L間で.39、MET-R間で.51、MET-LR間で.50であった(N = 90、METを真面目に受けていないと判断した4人の被験者を除外)。前年度度の研究からSとLRの間には中程度の相関があることがわかったが、相関係数は高くなく、LRは高いのにSが低い学習者や逆にLRは低いのにSが高い学習者が存在した。その反省を踏まえ、平成26年度は、スピーキング力の高低に影響を与える要因として、調査対象にする分野をコミュニケーションに対する積極性(Willingness to Communicate, WTC)とネイティブスピーカーの英語に対するあこがれ度の2分野に絞り、アンケート調査を行った。

平成27年度も同様にTOEIC LR、TOEIC S、MET、およびコミュニケーションに対する積極性とネイティブスピーカーの英語に対するあこがれ度を測定するアンケートを神田外語大学の学生を対象に行った。平成27年度の調査協力者は54人であった(前年度より40名減)。平成26年度分のデータと合算し、結果を口頭発表と論文の形で発表した。TOEIC S-MET間には、TOEIC L-MET間およびTOEIC R-MET間より強い相関があった。TOEIC S-WTC間には有意な相関があったが、TOEIC L-WTC間およびTOEIC R-WTC間には有意な相関は見られなかった。また、ネイティブスピーカーの英語に対するあこがれ度とTOEIC S, L, Rの間には有意な相関は見られなかった。本研究の遂行には調査協力者が不可欠である。平成25年度は、「TOEIC S、語彙テスト、調査票調査を受ければ、TOEIC IPテスト(LR)の受験料3,700円を免除」という交換条件で調査協力者を募ったが、TOEIC IPテストの受験料を科研費で賄うことは、受益者負担の観点から問題があると事務方からの指摘があったので、平成26年度は、「TOEIC S、MET、アンケート調査を受けたら、謝金1,000円、ただしTOEIC IPテスト(LR)の受験者に限る」という条件に変更した。調査協力に対する金銭的なメリットが減ったので、協力者が集まるか不安だったが、前年度より6人多い94人の参加者を得ることができた。しかし、平成27年度は54人しか集まらなかった。調査協力者数の減少理由は不明であるが、平成28年度は、より多くの調査協力者を募るべく、何らかの工夫が必要である。謝金を1,000円から3,000円に上げることを検討中である。TOEIC Sの実施に際しては、試験に使うコンピュータのセットアップ、試験監督、撤収作業等を神田外語大学教務課職員の協力の下に行った。平成26年度よりTOEIC Sの実施方法が簡素化されたこともあり、また3年目で慣れてきたこともあり、滞りなく行うことができた。また、コミュニケーションに対する積極性とネイティブスピーカーの英語に対するあこがれ度に関するアンケート調査はインターネット上のアンケート作成・集計ツールのSurvey Monkeyを利用したので、結果入力の手間が省けた。平成27年度に学会での発表を2回行い、発表内容を論文にまとめ、Conference Proceedingsに寄稿した。平成28年度に出版される予定である。また、平成27年11月に学会誌に論文が掲載された。最終年にあたる平成28年度は81人の学生にTOEIC Speaking Testを受験してもらい、TOEIC Listening and Reading Testと比較してどのような意見・印象を持ったか調査票を用いて調べた。同様のアンケート調査は平成2527年度の3年間も行っており、4年間で計313人分のデータを集めることができた。参加者は、概ねTOEIC Speaking Testに対して好意的な意見・印象を持っていることがアンケート結果で示された。TOEIC Speaking Testの得点とTOEIC Listening and Reading Testの得点の間には0.53の相関があった。
UWBタイム・ホッピング系列の組合せ論的構成に関する研究

UWBの同期型の場合、UWB系列は周波数ホッピング系列(FH-系列)と同じ問題となる。2008年度はこのFH-系列の構成法・バウンド問題に関して、香港科学技術大学のDing教授及びその他数人の研究者と共同で研究した。そして再帰的方法、線形符号をもちる方法など、新しい最適なFH系列の構成法をいくつか提案した。同期型UWB系列を構成するには非常に条件の厳しい巡回的多重構造デザインの存在と同値な問題となることがわかり、多重構造デザインの統一的構成法の研究を行った。UWBの同期型の場合,UWB系列は周波数ホッピング系初(FH-系列)と同じ問題となる。今年度はこのFH-系列の構成法・バウンド問題に関して,香港科学技術大学のDing教授及びその他数人の研究者と共同で研究した.そして再帰的方法,線形符号をもちる方法など,新しい最適なFH系列の構成法をいくつか提案した。またよりタイトなバウンドに関しての成果を得た.これらはIEEE trans. on Information Theory [11.研究発表に記載]に投稿し受理された.2009年の6月頃に出版される予定であるまた,非同期型UWB系列やFH系列の構成の基礎理論であるDifference System of Sets (DSS)の研究を名古屋大学の揉原氏,金沢大学の山田氏らと行った。そしてDSSのJacobi Sumを用いた新しい構成法に関する成果を得た.これらはDiscrete Mathematics [11.研究発表に記載]に投稿し受理された。現在オンライン版に掲載中である.この非同期型UWB系列の構成は非常に難しい問題で,DSSとは関連性の強い問題である.同期型UWB系列を構成するには非常に条件の厳しいDSSの存在と同値な問題となることが知られている.そのため,実用的なUWBの構成にはDSSの研究が欠かせない.その意味でUWB系列の構成に関して1歩前進したといえる.UWBの同期型の場合,UWB系列は周波数ホッピング系列(FH-系列)と同じ問題となる。またよりタイトなバウンドに関しての成果を得た.これらはIEEE trans. on Information Theoryに掲載された。また,非同期型UWB系列やFH系列の構成の基礎理論であるDifference System of Sets (DSS)の研究を名古屋大学の揉原氏,金沢大学の山田氏らと行った。そしてDSSのJacobi Sumを用いた新しい構成法に関する成果を得た.これらはDiscrete Mathematicsに掲載された。この非同期型UWB系列の構成は非常に難しい問題で,DSSとは関連性の強い問題である.同期型UWB系列を構成するには非常に条件の厳しいDSSの存在と同値な問題となることが知られている.そのため,実用的なUWBの構成にはDSSの研究が欠かせない.その意味でUWB系列の構成に関して1歩前進したといえる.関連のある研究として,Perfect Hash Familiesと呼ばれる組合せ的な配列の構成に取り組んだ.この配列は組合せ論的に興味ある構造を持っており,将来UWB系列の構成法に必ず何らかの影響をもたらすものと思い,関心を持って取り組んでいる.UWBの同期型の場合,UWB系列は周波数ホッピング系列(FH-系列)と同じ問題となる.今年度はこのFH-系列の構成法・バウンド問題に関して,香港科学技術大学のDing教授及びその他数人の研究者と共同で研究した.そして再帰的方法,線形符号をもちる方法など,新しい最適なFH系列の構成法をいくつか提案した.またよりタイトなバウンドに関しての成果を得た.これらはIEEE trans. on Information Theoryに掲載された.関連のある研究として,Perfect Hash Familiesと呼ばれる組合せ的な配列の構成に取り組んだ.この配列は組合せ論的に興味ある構造を持っており,将来UWB系列の構成法に必ず何らかの影響をもたらすものと思い,関心を持って取り組んでいる.
結び目のエネルギーと共形幾何学

n次元球面の中の曲線があると、その2次の配置空間上に無限小非調和比と呼ばれる、複素値2次形式を定義することが出来る。これは、曲線上のx,x+dx,y,y+dyの四点を通る2次元球面を、立体射影を通じて複素球面と同一視して、その四点の非調和比をとることにより得られる。定義より、無限小非調和比はメビウス変換で不変である。このこの実部と虚部の新しい意味づけを得た。n次元球面をn+2次元のミンコフスキー空間の中に実現する。n次元球面のなかのp次元の球面のなす空間S(n,p)をプリュッカー座標を用いて構成すると、不定値な計量を持つ空間になる。n次元球面の中の曲線の2次の配置空間は、S(n,0)の曲面とみなす事が出来る。無限小非調和比の実部は、この曲面の面積要素の絶対値と一致する。一方、n次元球面を(n+1)次元の双曲空間の(無限遠の)境界とみなす。n次元球面の中の曲線上の点xと点yを結ぶ(n+1)次元の双曲空間の測地線1上の一点をとり、1に直交する超平面Pをとる。曲線上の点xの近傍の点x'と点yの近傍の点y'を結ぶ(n+1)次元の双曲空間の測地線とPの交点を考えることにより、P内に曲面ができる。(x,y)における無限小非調和比の虚部は、この曲面の面積要素と等しい。また、S(n,p)に、共形不変な計量とそれに付随する測度を定義し、それを用いて、結び目や絡み目、曲面の共形不変な汎関数を定義した。(以上は、平成15年度の研究代表者の今井が、平成16年度に約7ヶ月フランスに海外出張して、海外共同研究者であるRemi Langevin氏と共同研究して得られた結果である。研究経費の一部は、平成15年度にLangevin氏を日本に招聘するのに使用した。)n次元球面の中の曲線があると、その2次の配置空間上に無限小非調和比と呼ばれる、複素値2次形式を定義することが出来る。)結び目(円周から3次元空間への埋め込み写像)の空間の上に、結び目が自己交叉をしようとすると発散するような、実数値汎関数を考え、これを結び目のエネルギーと呼ぶ。各々の結び目型の中に、このエネルギーの値を最小にするような結び目が存在するかどうか、という問題を、いろいろな種類のエネルギーについて考察してきた。最初の例は、荷電した結び目の静電エネルギーをちょっと修正して得られる。これは、メビウス変換(球面に関する反転の合成)で不変であることが、フリードマン達によって証明された。1999年からフランスのランジュヴァン氏と、メビウス変換で不変となるような結び目のエネルギーを、共形幾何学的な視点から、共同研究をしている。今年度は、ランジュヴァン氏が日本を訪れて、彼が東京に滞在していた3週間共同研究を行った。結び目の補空間に、共形幾何学的な方法で微分形式を定義し、それによって、グラフに付随した結び目のエネルギーを定義しようと試みたが、そのとき計算した微分形式を用いた場合については、成功しなかった。その後、琉球大の神山氏の昔の仕事に関心を持ち、(等辺)多角形全体のなす空間を研究している。(等辺)5角形のなす空間は、種数が4の閉曲面と同相であることが知られているが、モース関数を用いた別証明を得た。