hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
外国産鳥類の野生化による土着鳥類群集の撹乱に関する研究

この音声データについてソナグラム解析を行っている.巣を定期的にチェックして、一腹卵数、孵化ヒナ数などの個体群パラメーター,ビデオ自動撮影および直接観察により親の育仔努力(給餌回数、滞巣時間など)や餌の種類などを調べた。今年度の調査では以下のような新知見が得られた.1)ソウシチョウの繁殖は8月まで継続しており,共存する他種鳥類に比べて繁殖期が長かった.これに関連してさえずり活動性の高レベルな期間も同様に長かった.2)繁殖の失敗が多かった.繁殖途中での卵やヒナの消失がしばしば起こった.捕食の可能性が高い.3)個体の入れ替わりが頻繁であった.さえずり以外の顕著ななわばり防衛行動は観察されなかった.これらの事実は,繁殖できないあぶれ個体の数が多い,または,なわばりへの侵入が頻繁であることを示唆している.また,番い外交尾の可能性も示唆している.野生化鳥類であるソウシチョウが九州各地の森林で、急速に分布を広げつつある原因および土着鳥類への影響を明らかにするために、えびの高原(宮崎県)においてソウシチョウとその潜在的競合種であるウグイスの生息密度の調査,巣のマッピング,巣および周辺環境の測定・記載,繁殖諸パラメーターなどの繁殖生態および群集生態に関する研究を行った。1.群集生態1)ソウシチョウがウグイスの3倍以上の営巣密度であることがわかった(ソウシチョウ69巣,ウグイス28巣).ソウシチョウは森林の深部にウグイスは林縁部で多く営巣していたが両種の分布の重複は大きかった.選択する営巣環境では両種でやや異なり,ソウシチョウはウグイスよりも林床植生群落の中心部に営巣することが多かった.巣の位置はソウシチョウはウグイスよりも高かったが(平均巣高:162.0cm対139.5cm),周辺の林床植生の高さに有意な差はなかった.2)採餌空間はソウシチョウは林床植生の上部から高木層の下層部.ウグイスは林床植生中に限られていた.2.繁殖生態1)平均クラッチサイズ、平均ヒナ数はそれぞれ、ソウシチョウで3.3卵(19巣)、3.3羽(9巣)、ウグイスで4.3卵(9巣)、5羽(1巣)であった。2)繁殖成功は両種とも非常に低かった。ソウシチョウでは、69巣中25巣で産卵、このうち9巣でふ化に成功、うち4集で巣立ちに成功した。ウグイスでは、28巣中9巣で産卵、うち1巣のみでヒナがふ化し、巣立ちに成功した。異常に低い繁殖成功は6月、7月の大雨の影響も考えられる。3)ソウシチョウでは個体の入れ替わりが頻繁で,行動圏の重複が大きかった.これらは本種がル-スコロニアルな社会形態を持つことを示唆している.来年度は森林中央部と林縁部の二つのハビタットにおいて,巣の分布,各個体の行動圏構造,繁殖成功などについて両種の比較研究を行う.外来種のソウシチョウが九州各地の自然林で急速に個体数の増加させ,分布を拡大している原因および在来鳥類群集への影響を明らかにするために,えびの高原(宮崎県,鹿児島県)において営巣場所選択,繁殖生態,潜在競合種のウグイスとの種間競争に関する研究を行った。1)営巣場所選択繁殖密度はソウシチョウはウグイスの2倍以上であった(ソウシチョウ84巣,ウグイス41巣).両種とも林床のスズタケ群落内に営巣し,このような営巣習性の鳥類はこの2種に限られる.ウグイスの巣はスズタケ密度の高い地域に限られるが,ソウシチョウはスズタケの密度によらず広い範囲に分布していた.ソウシチョウが高密度に営巣可能な理由の一つは営巣場所の選択幅の広さにあると考えられる.
微小錐台におけるエバネッセント光の結合効果による自然放出光の指向性制御

高い空間指向性を持つ発光ダイオード(LED)は様々な応用分野において強く求められている。このような光源の実現に向けて様々な研究開発がなされてきたが、温度や注入電流などのデバイス動作条件の変化に対して指向性が安定的に得られる技術が未だに確立されていない。本研究では、微小リッジ・錐台構造におけるエバネッセント光の結合効果を利用した指向性制御技術を提案し、InGaAs/GaAsリッジ型LEDを用いて電流注入の条件においてその実験的実証に世界で初めて成功した。また、得られた指向性は動作温度、注入電流の変化に対して極めて安定であることも明らかにした。高い空間指向性を持つ発光ダイオード(LED)の実現は様々な応用分野において強く望まれている。我々は微小リッジ構造におけるエバネッセント光の結合現象の研究において、発光領域をリッジ構造の中心付近に局在させることによって、自然放出光はリッジに直交する面内において高い指向性を持って放出される現象を見出した。本研究は、上記現象を3次元微小錐台構造に発展させたものであり、その目的は発光領域が構造の中心付近に局在された微小錐台構造を作製し、エバネッセント光の結合現象を2次元的に発現させることによって、発光が全ての方向において高い空間指向性を持ち、しかも目的・応用に応じて空間指向性をある程度自由に設計できる革新的高効率LEDを開発することである。平成24年度では、主に微小リッジ・錐台の作製に必要な微細加工プロセスの開発を行った。具体的に、リッジ構造に関して、選択ウェットエッチング・再成長プロセスを用いて幅100nm程度のストライプ状のInAs/GaAs量子ドット層をGaAsリッジ構造の中心付近に±100nm程度の精度で配置させることに成功した。作製した試料の発光特性をフォトルミネセンス法で評価したところ、量子ドット層の発光強度がその位置がリッジ構造の中心からずれるにつれて弱くなっていく傾向が観測された。この結果はFDTDシミュレーションと一致しており、リッジストライプの垂直方向において指向性が実現されていることを示唆する。微小錐台構造に関して、AlGaInPおよびGaNの二つの材料系についてICPドライエッチングを用いた作製プロセスの開発を行った。その結果、AlGaInPの場合、Al酸化物やInClx堆積物の影響により、平滑な傾斜面を有する錐台の作製が困難であることが判明した。これに対して、GaNの場合、エバネッセント光の結合効果の発現が十分可能な微小錐台の作製に成功した。我々は微小リッジ構造におけるエバネッセント光・伝播光変換現象の研究において、発光領域をリッジ構造の中心付近に局在させることによって、自然放出光はリッジに直交する面内において高い指向性を持って放出される現象を見出した。本研究は上記現象を微小錐台構造に発展させたものであり、その目的は発光領域が構造の中心付近に局在された微小錐台を作製し、エバネッセント光・伝播光変換現象を全ての面内方向において発現させることによって、発光が全ての方向において高い空間指向性を持ち、しかも目的・応用に応じて指向性をある程度自由に設計できる革新的高効率LEDを開発することである。平成25年度では、InGaAs/GaAs量子井戸を発光層に用いたGaAsリッジ構造の作製および発光特性評価を行った。具体的に、まず、フォトリソグラフィーおよびウェットエッチングによって、InGaAs/GaAs量子井戸層を幅100-200nmのストライプに加工した。次に、上記試料上にGaAsをMOCVD法により再成長し、その表面を平坦化させた。最後に、ストライプ状のInGaAs量子井戸が上部平坦面の中心に来るようにGaAsリッジ構造を形成した。得られた試料の発光強度の空間分布を角度分解フォトルミネセンス法で評価したところ、発光は40°50°の放射角を持ってリッジの上部平坦面の垂直方向に強く指向して放射されているのが分かった。これにより、本研究で提案した指向性実現の原理が初めて実証された。また、微小円錐台の作製に関して、ドライエッチングのマスクを従来のフォトレジストからSiO2膜に変更することによって、AlGaInP微小円錐台の作製に初めて成功した。これにより、赤・黄色波長帯での指向性制御の実験が可能になった。我々は微小リッジ構造におけるエバネッセント光の結合現象の研究において、発光領域をリッジ構造の中心に局在させることによって、自然放出光はリッジに直交する面内において高い指向性を持って放出される現象を見出した。本研究の目的は、上記現象を利用し、高い空間指向性を持ち、しかもその指向性は目的や応用に応じてある程度自由に設計できる革新的高効率・高指向性LEDを開発することである。

平成26年度では、InGaAs/GaAs量子井戸を発光層に用いたGaAsリッジ型電流注入デバイスの作製を行い、電流注入の条件において指向性を発現させることに世界で初めて成功した。具体的に、まず埋め込み再成長法により幅100nm程度のストライプ状のInGaAs量子井戸を活性領域としたLED構造をn型GaAs基板上に成長した。次に上記試料表面上にフィンガー状のp型電極をリフトオフ法により形成した。次に、p型電極の間に露出されている試料表面上に、ストライプ状の量子井戸が上部平坦面の中心に位置するようにGaAsリッジを形成した。上記デバイスの放射パターンを測定したところ、発光は、リッジ軸に直交する面内においてリッジの上部平坦面の法線方向に強く指向して(指向角約43度)放射されているのが分かった。また、指向性の安定性を評価するため、測定温度を80Kから180Kまで変化させた。温度上昇に伴い発光波長は約21nmシフトしたが、指向性の変化は全く見られなかった。これの結果は、エバネッセント光の結合による指向性はデバイスの動作温度や注入電流の変化による影響をほとんど受けることなく安定的に得られることを示している。一方、AlGaInP微小円錐台型デバイスについて、埋め込み再成長後の表面が荒れる問題の発生により、指向性の観測に至っていない。26年度が最終年度であるため、記入しない。化合物半導体結晶成長、光デバイス26年度が最終年度であるため、記入しない。当初予定していたICPドライエッチング法によるAlGaInP錐台構造の作製は、傾斜面が荒れやすい問題が判明し、実現できていない。一方、当初予定していなかったGaN系材料について、リフローさせたフォトレジストをマスクに用いて、平滑な傾斜面を持つ微小錐台構造の作製に成功した。また、平成25年度に予定していた高密度InAs/GaAs量子ドット系微小リッジ・錐台構造の作製を前倒して実施し、ほぼ予定通りの成果が得られている。以上から、本課題はおおむね順調に進展進展していると考えている。InGaAs/GaAs量子井戸リッジ構造を用いて、フォトルミネセンスによる観測ではあるものの、指向性の発現の観測に初めて成功したのは、大きな成果であると言える。また、電流注入デバイス実現のための作製プロセスの開発もほぼ終了している。一方、InGaAs/GaAsリッジ構造の作製・評価およびAlGaInP微小錐台の作製に予想以上に時間がかかったので、当初予定していた微小領域化されたInGaN/GaN量子井戸の埋め込み再成長実験が遅れている。リッジ構造に関して、InAs/GaAs高密度量子ドット試料を用いて、活性層の微小領域化およびリッジ中心への配置に成功しているので、今後、角度分解フォトルミネセンスによる指向性の確認を行うと同時に、電流注入デバイスの試作を開始する。また、錐台構造に関して、Al酸化膜やInClx堆積物による影響のないInAs/GaAs系量子ドットおよびGaN/InGaN量子井戸を中心に進めていくことを考えている。InGaAs/GaAs量子井戸リッジ構造に関して、電流注入デバイスを作製し電流注入の条件において指向性の発現を実証する。
ショウジョウバエ聴覚馴化システムをモデルとした記憶ダイナミズムの共通原理の解明

私たちはショウジョウバエをモデルとして、求愛歌の情報がどのように受け手の脳内に「記憶」として経時的に蓄積され、最終的な適応的行動発現を促すのか、という課題に挑んだ。まずは、求愛歌情報を処理する神経回路構造を理解するため、一次聴覚中枢に投射する神経細胞群を網羅的に同定し、投射様式を解明した。次に、求愛歌の聞き分け機構として、リズム選別を担う「フィードフォワードループ」と呼ばれる様式の神経回路を同定した。さらに、幼少期の聴覚経験がGABAを介して歌識別能力と性行動を成熟させることを見出した。以上、本研究により、求愛歌の情報処理と記憶を担う神経回路機構の新たな側面を発見した。既に申請者らが確立した、聴覚行動実験(Nature 2009)を大規模に実施するため、平成25年度に独自開発した、コンピュータプログラムを用いて聴覚行動を定量する方法(ChaINソフトウェア)を用いた解析を進めた。これまでの研究結果から推定されている、キイロショウジョウバエ脳における聴覚情報処理システムにおいて特定のパルス音を抽出するフィルターシステムの性質を見極めるため、時間パラメータを体系的に改変した人工音を用いた聴覚行動実験を行った。その結果、システムの特性は時間とともに変化すること、また、その変化様式は刺激量に依存することが示唆された。また、神経伝達物質やその合成酵素をコードする遺伝子の変異体を用いた聴覚行動解析を行い、システムの特性を規定する神経伝達物質の候補を検索した。しかし、遺伝子変異体は聴覚行動自体が非常に弱く、解析に適さないことがわかった。今後は、特異的な神経細胞のみで遺伝子機能を阻害するなどの、時空間的な制御を組み込んだ遺伝子改変動物の解析が必要である。以上、ChaINソフトウェアを用いた体系的な解析から、ショウジョウバエ聴覚系が持つフィルターシステムの新たな特性が明らかになった。動物は、外部環境を感覚情報として記憶し、適切な行動発現に至る。本研究計画ではショウジョウバエをモデルとして、動物が求愛時に用いる「求愛歌」が受け手側に経時的に「記憶」として蓄積し、その行動を徐々に変化させる神経機構の解明を進めている。ショウジョウバエのオスが求愛時に発する羽音は求愛歌と呼ばれ、オスやメスの行動を徐々に変化させる。今年度は、そのような行動変化をもたらす音の記憶を担う脳領域を絞り込む目的で、ハエ脳内の聴覚神経細胞の網羅的な同定と、それらが形成する神経回路地図を作成した。約16000種類のGAL4系統から選出した系統群を、一次聴覚中枢を標識するLexA系統と順次掛け合わせることでスクリーニングを進め、一次聴覚中枢に投射する神経細胞を標識する35種類の系統を同定した。そこで、これら系統を用いた熱ショックフリップアウト法により単一細胞レベルでの神経細胞を体系的に可視化した結果、ショウジョウバエの一次聴覚中枢から他の脳領域に投射する神経細胞を42種類発見した。さらに、それらの投射先を同定、分類し、単一細胞レベルでの神経末端の形状解析により、情報の流れる向きを推定した。その結果、聴覚情報は多様な脳領域に分散して伝わることが示された。、ショウジョウバエの嗅覚系では、キノコ体と呼ばれる特定の脳領域に情報が集約し、匂いの記憶を担うことが知られる。しかし私たちの解析から、聴覚系においては情報は分散的に処理されることが示唆された。また、行動レベルの解析として、長期の音刺激が聴覚システムに与える影響を解析した。神経活動マーカーを用いた解析により、長期間音にさらされることで、音に対する脳内の神経活動部位の変化、それに呼応した行動変化が観察された。さらに、詳細な聴覚行動解析を進めるために、聴覚行動量の時間変化の様式をモデル化した。これらに関しては次年度も継続して進める予定である。動物は、外部環境を感覚情報として「記憶」し、適応的行動を発現する。そのような記憶は、単純な刺激に対する神経の馴れから、生涯保持される長期記憶まで実に多様である.。本研究は、モデル生物ショウジョウバエを用いて、聴覚情報が記憶を介して求愛行動を制御・修飾する脳神経機構を解明することを目的とする。聴覚情報記憶を担う神経機構を理解するためにはまず、聴覚情報を処理する神経回路の同定が必須である。そこでH27年度は、二次聴覚神経細胞を網羅同定し、単一細胞レベルの神経回路地図を完成させた。その結果、哺乳類と同様に、ハエにおいても音情報は脳内で並列分散処理されることが示唆された。また、オスの聴覚記憶行動を実験モデルとして整備した。まず、私たちが近年発見した短期聴覚記憶行動について、その時系列変化をモデル化して解析したところ、短期聴覚記憶は時間窓の異なる、少なくとも2つの相から構成されることを示唆した。また、長期の聴覚記憶に依存した行動可塑性についても検討した。その結果、数日間にわたる求愛音刺激に依存した行動可塑性を新たに発見した。このように、聴覚刺激に依存した異なる時間スケールでの聴覚情報処理抽出システムの可塑的な変化を捉える聴覚記憶実験系を、ショウジョウバエで確立することに世界で初めて成功した。また、メスの聴覚記憶として、求愛され続けた個体の性的受容性の亢進を担う2つの脳領域と、それらにシグナルを伝えるドーパミン神経細胞集団の同定に成功した。神経活動解析の結果、聴覚刺激(求愛歌)によってこれらの領域が制御されることが示唆された。研究計画に沿って高次聴覚神経回路構造の解明を進めたところ、多様な脳領域に分散投射することが判明した。

この結果は予想外であり、当初の計画のようには聴覚記憶中枢の同定が進まなかった。しかしこれは、単純な脳を持つハエにおいても哺乳類と同様に聴覚情報が分散的に処理されることを示唆する新発見である。この結果を雑誌Journal of Comparative Neurologyに発表したところ、当該分野の非常に優れた成果として評価され、雑誌の表紙に選ばれた(Matsuo et al, 2016)。今回発見した上向性投射経路のうちの一部の経路、及びその下流の神経回路が聴覚記憶を担うと予想される。以上の研究成果により、今後の体系的な解析を進める基盤を整備することができた。また前述のように、聴覚刺激に依存した異なる時間スケールでの聴覚情報処理抽出システムの可塑的な変化を捉える聴覚記憶実験系を、ショウジョウバエで確立することに世界で初めて成功した。具体的には、まず、私たちが近年発見した短期聴覚記憶行動について、その時系列変化をモデル化して解析したところ、短期聴覚記憶は時間窓の異なる、少なくとも2つの相から構成されることを示唆した。また、長期の聴覚記憶に依存した行動可塑性についても検討した。その結果、数日間にわたる求愛音刺激に依存した行動可塑性を新たに発見した。さらにメス側の聴覚記憶についても解析を進め、求愛され続けた個体の性的受容性の亢進を担う2つの脳領域と、それらにシグナルを伝えるドーパミン神経細胞集団の同定に成功した。以上、研究計画の進展は順調であり、残り期間で当初の目的である神経回路・分子機構の解明まで達成できると確信できる。動物は、外部環境を感覚情報として「記憶」し、適応的行動を発現する。そのような記憶は、単純な刺激に対する神経の馴れから、生涯保持される長期記憶まで実に多様である。本研究は、モデル生物ショウジョウバエを用いて、聴覚情報が、記憶を介して求愛行動を制御・修飾する脳神経機構を解明する。これまでに私たちは、脳内での聴覚情報処理を担う二次聴覚神経細胞を網羅同定し、単一細胞レベルの神経回路地図を完成させた。これを利用して当該年度においては、聴覚刺激が記憶システムを介して情報処理を修飾して適応的行動発現につなげる一連の神経機構を解析する目的で、長期聴覚記憶行動のメカニズム解明を進めた。これまで行ってきた、オスを用いた場合の求愛歌刺激依存の長期聴覚記憶行動実験系を拡張し、メスにおいても同様の長期聴覚記憶行動がみられるかを解析した。その結果、オスと同様に、生育段階での同種の求愛歌刺激を受けた経験によって、求愛歌応答行動を引き起こす求愛歌への選好性が鋭敏化することを発見した。次に、音経験がどの聴覚神経細胞集団の活動を変化させるかを探るため、神経活動マーカーを用いて、音経験依存に活動量が変化する細胞の同定を分子遺伝学的手法を使って試みた。しかしながら、今回行った全神経細胞を対象とした解析では、顕著に活動が変化する細胞は見出されなかった。そこでより特異的な細胞標識を目指して、現在はより少数の細胞を標識するショウジョウバエ系統を使った解析に切り替えて、解析を続けている。また、メスが示す短時間の聴覚記憶行動として、これまでに求愛され続けた個体の性的受容性の更新を担う脳領域を同定している。
世界遺産「コパンのマヤ遺跡」における王朝創始時期とそのプロセスの解明

本研究の目的は、古代マヤ文明の中心都市であった世界遺産「コパンのマヤ遺跡」における王朝創始時期を正確に同定し、王朝創始過程を解明することである。そのために、碑文に刻まれた歴史を中心に復元された定説王朝史に、独自の考古資料と理化学分析資料で史料批判を加え、新たな王朝史を構築しようとする。コパンの王朝創始時期と王朝創始過程における定説は、以下のようにして導き出されている。まず、1980年代後半からテキサス大学のD.Stuartが主導して祭壇Qの上面碑文を解読し、そこに刻まれているカレンダーラウンドの日付をコパンのその他の碑文と対照しつつ長期暦に結び付け5世紀前半の事柄と比定した。この定説によれば、西暦に直すと426年に王位についたヤシュ・クック・モという人物が、翌年コパンへやってきて王朝を開いた。つまりコパン王朝は外来人により開かれた王朝である。1989年から1996年まで続いたコパンアクロポリス考古学プロジェクト(PAAC)参加の複数のアメリカ大学調査団により、アクロポリスの東側最下層で王朝創始時期の建造物や暦や碑文を刻んだ記念碑、王墓が次々と発見されていき、碑文解読の成果を傍証するとともに、最下層に近い地点に埋まっている建造物フナルの中で見つかった被葬者こそヤシュ・クック・モであると言われるようになった。この人骨の安定同位体分析は、この人物がティカル周辺の出身であることを示したため外来王朝説が補強された。こういった中で初年度の研究は、まず祭壇Qに彫られたカレンダーラウンドの日付が本当に5世紀前半に比定されるのか検討すると同時に、独自の放射性炭素年代測定を40点程度行い、5世紀前半の建物とされるフナル、ジェナル、マルガリータという重層的建造物群の年代が4世紀以前しか示さない点を明らかにした。この結果に基づき、碑文の解読結果が本当に正しいのか、再検証を始めたところである。アメリカ人研究者は、コパン王朝の創始とその過程に関する定説の根拠を明確に一つの論文中で示しておらず、複合的な根拠で定説王朝史が構築されている。それにも関わらず、初年度には、定説の根拠となっている資料を一つ一つ文献、論文中で拾い上げていくことができている。さらに問題意識もはっきりしており、独自の土器資料の修復と比較、相対年代の比定、独自の資料に基づく放射性炭素年代測定値の収集やアメリカ人が残した一次資料の新たな年代測定も少しずつできている。こういった点から、研究はほぼ順調に推移していると判断している。まずは、独自比較資料およびコパンアクロポリス考古学プロジェクト(PAAC)が収集した一次資料に関して、放射性炭素年代測定を続けていく。その際に、西暦420年頃550年頃までは、較正曲線が平坦であることから、別の資料も参考にしつつ、統計処理も適用して年代の見通しをつけていきたい。一方、土器資料に関しては、引き続き写真撮影、実測図の作成を進め、王朝創始期における新しい土器編年の構築を進める。さらに、研究目的を達成するために、コパン遺跡中心部において新たな建造物を発掘調査し独自の碑文資料・考古資料を求めるとともに、上記の2つの研究から導き出される仮説を検証していく予定である。

さらに問題意識もはっきりしており、独自の土器資料の修復と比較、相対年代の比定、独自の資料に基づく放射性炭素年代測定値の収集やアメリカ人が残した一次資料の新たな年代測定も少しずつできている。こういった点から、研究はほぼ順調に推移していると判断している。まずは、独自比較資料およびコパンアクロポリス考古学プロジェクト(PAAC)が収集した一次資料に関して、放射性炭素年代測定を続けていく。その際に、西暦420年頃550年頃までは、較正曲線が平坦であることから、別の資料も参考にしつつ、統計処理も適用して年代の見通しをつけていきたい。一方、土器資料に関しては、引き続き写真撮影、実測図の作成を進め、王朝創始期における新しい土器編年の構築を進める。さらに、研究目的を達成するために、コパン遺跡中心部において新たな建造物を発掘調査し独自の碑文資料・考古資料を求めるとともに、上記の2つの研究から導き出される仮説を検証していく予定である。
YAC-TgMを用いた受精後メチル化インプリンティング成立・維持機構の解明

ゲノム刷り込みを受けるIgf2/H19遺伝子座では、由来する親の性特異的なICR(Imprinting Control Region)のメチル化状態(メチル化インプリンティング;MI)が各遺伝子の発現パターンを規定する。我々は、ヘテロな遺伝子座(ヒト・βグロビン遺伝子座)にICRを移植した酵母人工染色体(YAC)の遺伝子導入マウス(TgM)を作製・解析し、ICRDNA断片のみでゲノム刷り込みが再現されることを明らかにした。しかしながら、同系においては、導入ICRのMIは、精子生殖細胞中ではなく、受精後に両親からのゲノムが共存する環境下で起こることが示唆された。以上の結果から2つの疑問が生じた。1)精子生殖細胞中でICRがMIを受けるために必要な条件は何なのか?2)受精後メチル化刷り込みに必要なICR内のDNA情報の本体は何なのか?これらの疑問を解明するために、以下の実験を行った。以上の結果から、CTCF結合配列が受精後メチル化刷り込みの確立、あるいは維持のどちらかに関与することが示された。(iii)ICR DNA断片のみを1コピーから複数コピー導入したTgMを作製し、精子生殖細胞内メチル化とCpG配列の数(頻度)との関係を明らかにすることを試みた。この結果、ICRのコピー数が精子生殖細胞内メチル化に関する絶対的なシグナルとなっているわけではないことが示された。
複数時空間情報を相補的に用いたイベント探索のための3次元可視化連携基盤技術の開発

本研究は、物理およびソーシャルセンサから得られる数値、テキストおよび画像データなど多様な大規模時空間データを連携探索するための対話的3次元可視化基盤技術を実現することを目標とする。大都市空間では、災害などが生じるたびに交通障害などの混乱が発生し、分析のための環境が求められている。しかしながら、GPSなどの物理センサおよびツイッターなどのソーシャルセンサデータを相補的に用いた異常・要因分析のための対話的時空間探索環境に関する研究は未だ未発達である。複数の時空間データを自在に組み合わせた相補的分析のための3次元可視化基盤技術は申請者の独創的研究成果であり、応用システムはレジリエントな都市基盤の設計等に寄与できると考える。平成30年度には、時空間可視化画面や探索インタフェース画面を自在に組み合わせてダイナミッククエリなどの機能を自在に実現するための連携の仕組みを検討した。また、複数の時空間情報を連携もしくは比較するための可視化空間の組み合わせ手法についても技術的な課題の解決方法を検討した。特に、Immersive Analyticsに関する国際的に著名な研究者が集まる研究合宿において、技術的な課題について議論を重ねた。さらに、ソーシャルメディアから得られた豪雨による影響情報の地理空間ワードクラウドと、複数のレーダから得た豪雨の警戒情報、降雨状況の可視化を統合可視化する基盤技術を開発した。実際に台風やゲリラ豪雨が発生した場所日時を事例として用いた応用事例を作成しその有用性を示した。ソーシャルメディアからゲリラ豪雨の発生に伴う交通や人々の反応の変化を抽出および可視化することで豪雨リスクをより的確に把握することが可能になる。また、人々の行動や考えの変化を視覚的に探索するための3次元情報可視化アプリケーション群とそれらを用いた探索事例を整理し発表を行った。平成30年度の進捗状況は、他の研究プロジェクト、所属センターの業務多忙のため、複数時空間可視化の連携表示および対話的探索基盤技術の確立に関し計画通りに進めることができず、やや遅れていると判断した。次年度は、予定していた研究目的の達成に向けて、本研究を推進していく。平成31年度は、イベントの文脈情報を探索可能にする時空間テキスト可視化、地理的制約および時間変化を考慮した大量画像可視化の研究に関する積み残し項目、および複数時空間可視化の連携表示および対話的探索基盤技術の研究に関する積み残し項目を推進する。特に、複数時空間情報の対話的比較・連携探索基盤技術の確立に関してはAR技術を利用した手法などの検討・実装を進め国際会議などで成果の公開を目指す。全体的に機能を絞り込み実現を目指す。また、応用に関しては小規模な探索事例で有用性を検証するのみにとどめ機能の実現を優先する。平成29年度は時空間テキストおよび画像データの可視化・探索基盤技術に関して、イベントの文脈情報を探索可能にする時空間テキスト可視化の検討を行った。また、応用事例としてソーシャルメディアからゲリラ豪雨の発生に伴う交通や人々の反応の変化を抽出および可視化することで豪雨リスクをより的確に把握するための技術を開発した。ソーシャルメディアから得られた豪雨による影響情報の地理空間ワードクラウドと、複数のレーダから得た豪雨の警戒情報、降雨状況の可視化を統合可視化し、実際に台風やゲリラ豪雨が発生した場所日時を事例として用いたプロトタイプを実現した。さらに、時空間情報の可視化手法に関して3次元可視化手法を中心にさまざまな手法の調査を行った。そそれぞれの手法には長所・短所があり、目的により使い分けることが求められる。それらの長所および短所とそれらの解決法をまとめ、分類した。平成29年度の進捗状況は以下の理由により遅れていると判断した。1.科研費を申請した後に所属組織が変わった、2.他の研究プロジェクト、所属センターの運営および国際会議の運営業務多忙のため、特に時空間画像可視化に関し計画通りに進めることができなかった。次年度は他のプロジェクトと国際会議運営業務が終了するため、予定していた研究目的の達成に向けて、本研究を推進していく。

特に、Immersive Analyticsに関する国際的に著名な研究者が集まる研究合宿において、技術的な課題について議論を重ねた。さらに、ソーシャルメディアから得られた豪雨による影響情報の地理空間ワードクラウドと、複数のレーダから得た豪雨の警戒情報、降雨状況の可視化を統合可視化する基盤技術を開発した。実際に台風やゲリラ豪雨が発生した場所日時を事例として用いた応用事例を作成しその有用性を示した。ソーシャルメディアからゲリラ豪雨の発生に伴う交通や人々の反応の変化を抽出および可視化することで豪雨リスクをより的確に把握することが可能になる。また、人々の行動や考えの変化を視覚的に探索するための3次元情報可視化アプリケーション群とそれらを用いた探索事例を整理し発表を行った。平成30年度の進捗状況は、他の研究プロジェクト、所属センターの業務多忙のため、複数時空間可視化の連携表示および対話的探索基盤技術の確立に関し計画通りに進めることができず、やや遅れていると判断した。次年度は、予定していた研究目的の達成に向けて、本研究を推進していく。平成30年度は、イベントの文脈情報を探索可能にする時空間テキスト可視化、地理的制約および時間変化を考慮した大量画像可視化の研究に関する積み残し項目を推進するとともに、複数時空間可視化の連携表示および対話的探索基盤技術を確立する。平成31年度は、イベントの文脈情報を探索可能にする時空間テキスト可視化、地理的制約および時間変化を考慮した大量画像可視化の研究に関する積み残し項目、および複数時空間可視化の連携表示および対話的探索基盤技術の研究に関する積み残し項目を推進する。特に、複数時空間情報の対話的比較・連携探索基盤技術の確立に関してはAR技術を利用した手法などの検討・実装を進め国際会議などで成果の公開を目指す。全体的に機能を絞り込み実現を目指す。また、応用に関しては小規模な探索事例で有用性を検証するのみにとどめ機能の実現を優先する。次年度使用額が生じた理由は、現在までの進捗状況の部分でも述べたが研究がやや遅れていることにより、国際会議等での論文の発表がずれ込んでいること、開発機材の準備が間に合わなかったことが主な要因である。次年度は、研究成果の会議および論文での公表、開発機材購入にかかる費用として使用していく予定である。
電波観測を用いた超巨大ブラックホール成長率の推定と質量成長史の解明

前年度に引き続いてサブミリ・ミリ波干渉計ALMAとX線望遠鏡Chandraを用いた、AGNからの放射が周縁の星間物質に与える影響について調査した。結果、AGN由来のX線によって分子ガスが原子ガスに解離されている現場を見つけた。既存の研究結果である分子ガスと星形成率の正の相関関係を考えると、星形成が抑制される可能性が示唆された。また実際、星形成が活発な場合に見られる多環芳香族炭化水素の輝線が弱いことが報告されており、いま現在確かに星形成があまり行われていないこともわかった。以上の結果は、欧文雑誌PASJに掲載許可されている。本年度は更に、全天X線監視装置MAXIを用いて、高銀緯(|b|>10度)における硬X線(4--10 keV)カタログを作成した。MAXIの稼働から7年の全データを用いることで、全天X線サーベイ装置としては過去最高感度を4--10 keVで達成し、682天体ものX線源を検出することに成功した。その多くはAGNであると思われる。特に硬X線(> 2 keV)はAGNの活動性の良い指標であり、将来的に以上のカタログを星形成の指標のである赤外線のカタログと比較することで、AGNが支配的に星間物質に影響を与えている銀河を効率的に抽出、詳細研究ができる。カタログについては、欧文雑誌ApJSに掲載許可されている。研究計画の根幹であるAGNからの放射が周辺の星間物質に与える影響について調査してきた。X線観測によりAGNの影響が及ぶ領域を特定し、サブミリ・ミリ波の分子ガス観測によって星間物質の構成要素が変化している可能性を明らかにできた。ただ、AGNがいれば普遍的に以上の影響がおこるのかは未だ不明であり、次年度で他の天体でも同様の研究を行う必要がある。また研究課題の一つであった全天X線監視装置MAXIを用いた高銀緯(|b|>10度)の硬X線カタログの作成も行った。結果、既存のMAXIカタログと比較して1.4倍にあたる682天体ものX線源を検出することに成功し、その多くはAGNと考えられる。X線光度はAGNの活動性の良い指標であり、各々の母銀河について星形成の指標である遠赤外線光度を他のカタログから参照することで、AGNと星形成のどちらが活発であるかを各銀河ごとに調べることができる。これをもとに、星形成からの影響を無視でき、AGNからの純粋な影響を調べるのに適切な銀河を効率よく選択し、AGNの星間物質への影響の統計的な議論へ繋げることができる。以上のようにAGNの影響について理解を深めることができた。また、統計的な議論にむけたカタログ作成も完了し、おおむね順調に研究は進展していると考えられる。前年度までで、AGNからのX線放射が星間分子ガスを原子ガスに解離している現場を発見した。また、その影響は非等方的であり、特に空間分解が難しいようなより小さな空間スケールの構造がそれを制御している可能性が示唆された。以上の星間物質への影響は、1天体でのみ確認されただけであり、この現象が普遍的なのかは未だわからない。そこで、これまで大量に集められたChandraとALMAのデータを精査し、他の天体でも同様の事実があてはまるかを検証する。また、観測された非等方的なX線の広がりがSMBH周りにドーナッツ状に分布した分子・塵トーラスによるものなのかは未だ数値計算的に確かめられていない。そこで、これまでのALMAのより高い分解能データから支持されているAGNトーラスの流体力学モデルを基礎に、中心からのX線放射がどのように物理過程を経て我々に見えるかを検証、観測結果と照らし合わせる。以上に加えて単純化はするが、様々なAGNのトーラス構造を推定し、どのようなパラメータ(例えば、光度、SMBH質量、そしてその比率)がその幾何学的構造を決定するのか調査する。これまでX線スペクトルモデルは、密度一様なドーナッツ状の幾何学的構造を仮定していた。しかし近年、密度が非一様なクランプ状のクラウドがいくつも分布するといった描像が示唆されてきている。そこで前年度に共同研究者とともにそのクランピーな構造を仮定したX線スペクトルモデルは完成させた。これを「すざく」広帯域X線スペクトルに当てはめることで、より確からしい結果をもとにトーラスの起源を議論する。Submm/mm波干渉計ALMAとX天文衛星Chandraを用いて、近傍AGNのCircinus galaxyを例にとって、AGNが星間物質(ISM: Inter Stellar Medium)に与える影響について調査した。ALMAの高い角度分解能(< 1 arcsec)と感度により、30光年スケールで、様々な分子の回転励起輝線を観測することができる。一方Chandraは、同程度の分解能で、6.4 keVの鉄輝線からAGNのX線の影響を受けた星間物質をマッピングできる。分子輝線と鉄輝線の空間分布を比較したところ、鉄輝線は、中心核に近いところで明るい一方、分子輝線は、そこでは明るくなく、より外側で明るいといった空間反相関していることが見て取れた。この状況を解釈するために、X-ray Dominated Regionモデルを考えた。その議論の際に重要な電離パラメータを空間反相関が見られた境界(180光年)で求めたところ、XDRモデルが予測する原子から分子へ遷移する電離パラメータと無矛盾であることがわかった。

この事実と星形成が分子ガスの表面密度と正の相関し、原子ガスとは相関を示していないことを考えると、まさにAGNが星形成を止める現場を発見したことになる。当初の研究の本質である、AGNからのエネルギーアウトプットが周辺物質に与える影響について研究することができた。近傍AGNのCircinus galaxyに対して取られたsubmm/mm波干渉計ALMAとX天文衛星Chandraのデータを用いて、AGNがISMに与える影響について調査した。ALMAの高い角度分解能(< 1 arcsec)と感度により、30光年スケールで、様々な分子の回転励起輝線を観測することができる。一方Chandraは、同程度の分解能で、6.4 keVの鉄輝線からAGNのX線の影響を受けたISMをマッピングできる。分子輝線と鉄輝線の空間分布を比較したところ、鉄輝線は、中心核に近いところで明るい一方、分子輝線は、そこでは明るくなく、より外側で明るいといった空間反相関していることが見て取れた。この状況を解釈するために、X-ray Dominated Regionモデルを考えた。その議論の際に重要な電離パラメータを空間反相関が見られた境界(180光年)で求めたところ、XDRモテデルが予測する原子から分子へ遷移する電離パラメータと無矛盾であることがわかった。以上の結果が普遍的にAGN周りで起こっているかは、まだ定かではない。そこで、他のAGNを観測することでより確固たる結論を出すために、ALMAのCyle-6観測に向けて、適切なサンプルを構築、観測提案書の構想を練った。そして、2018年4月には、提案書を提出することができた。このように、AGNからのX-rayが分子を解離するという事実を突き止め、また、それを踏まえて観測提案書の提出できたことから、おおむね研究は進展していると考えられる。前年度に引き続いてサブミリ・ミリ波干渉計ALMAとX線望遠鏡Chandraを用いた、AGNからの放射が周縁の星間物質に与える影響について調査した。結果、AGN由来のX線によって分子ガスが原子ガスに解離されている現場を見つけた。既存の研究結果である分子ガスと星形成率の正の相関関係を考えると、星形成が抑制される可能性が示唆された。また実際、星形成が活発な場合に見られる多環芳香族炭化水素の輝線が弱いことが報告されており、いま現在確かに星形成があまり行われていないこともわかった。以上の結果は、欧文雑誌PASJに掲載許可されている。本年度は更に、全天X線監視装置MAXIを用いて、高銀緯(|b|>10度)における硬X線(4--10 keV)カタログを作成した。MAXIの稼働から7年の全データを用いることで、全天X線サーベイ装置としては過去最高感度を4--10 keVで達成し、682天体ものX線源を検出することに成功した。その多くはAGNであると思われる。特に硬X線(> 2 keV)はAGNの活動性の良い指標であり、将来的に以上のカタログを星形成の指標のである赤外線のカタログと比較することで、AGNが支配的に星間物質に影響を与えている銀河を効率的に抽出、詳細研究ができる。カタログについては、欧文雑誌ApJSに掲載許可されている。研究計画の根幹であるAGNからの放射が周辺の星間物質に与える影響について調査してきた。
親子の援助関係とライフコースの格差の連鎖に関する計量社会学的研究

平成30年度は、成人期への移行過程にある若者の親子関係に注目し、(1)成人期ヘの移行過程にある若者の親世代の時代的変容、(2)若年期の親への経済的援助に対する親の社会経済的地位の影響、(3)親の社会経済的地位と親からの住居的独立の関係について明らかにした。研究内容の概要は以下のとおりである。(1)「社会階層と社会移動全国調査」の1985年、1995年、2005年調査データを用いて成人未婚子と同居する親世代の特徴の変化について分析を行った。その結果、新しい調査時点になるほど、年齢分布の高齢化、正規雇用の減少と非正規雇用や無職の増加、収入の低下と分散の拡大、ひとり親世帯での同居率の増加が確認された。この結果から、親世代も時代とともにより不安定な層が増加しており、必ずしも子を支えるだけの余裕があるとはいえなくなっていることが示唆された。(2)「全国家族調査」の第1回調査、第3回調査のデータを用いて、若年期における親への経済的援助に及ぼす出身階層の影響を明らかにした。分析の結果、親の社会経済的地位が高い場合、2030代の若年期に親に対して一方的に経済的援助を行う確率が有意に低くなることが示された。この結果から、出身階層による不利が、親への援助を介して成人後まで継続し、不利の挽回を困難にさせていることが明らかとなった。(3)若者の親からの住居的独立に着目し、一度親元を離れた者が親元に戻る要因について分析を行った。「働き方とライフスタイルの変化に関する全国調査」の第111波データを用いた分析の結果、親との再同居は、就業状況の不安定化やパートナシップの解消と連鎖していることが示された。この結果から、親からのさまざまなサポートを求めて親元に戻る若者の姿が浮かび上がり、若者の自立の過程において親からの援助の重要性が増していること、頼れる親元のない若者への公的な支援の必要性を指摘した。平成30年度は、上述のとおり若年期の親子の援助関係やライフイベントと出身階層の関係についての分析をおこない、研究成果を次のとおり発表することができた。(1)成人期ヘの移行過程にある若者の親世代の時代的変容については、2018年7月に開催された第65回東北社会学会大会にて口頭報告を行った。(2)若年期の親への経済的援助に対する親の社会経済的地位の影響については、2018年12月に刊行された『社会学研究』第102号に掲載された。(3)親の社会経済的地位と親からの住居的独立の関係については、2019年2月に開催された「東大社研パネルシンポジウム2019」にて口頭報告を行った。また、当初の予定どおり、78月にミシガン大学にて開催されたICPSR Summer Programへの参加を通して、本研究の主たる研究方法である計量分析のスキル向上にも注力した。これにより、研究課題のより円滑な遂行が可能となった。次年度以降は、若年層のライフコースにおいて、親との経済的・実践的・情緒的援助のやりとりを介して生じる出身階層による格差について、成人期への移行の指標となるライフイベントに着目して分析を行う。また、そこで得られた知見に関する成果報告にも積極的に取り組む予定である。上述したテーマについての分析で用いるデータには、現在研究代表者が所属する他のプロジェクトが実施する新たな調査のデータも含まれる。したがって、より早くデータ分析に取り組むために、データクリーニングおよびコーディング等のデータ作成にかかわる作業にも注力する予定である。

この結果から、親からのさまざまなサポートを求めて親元に戻る若者の姿が浮かび上がり、若者の自立の過程において親からの援助の重要性が増していること、頼れる親元のない若者への公的な支援の必要性を指摘した。平成30年度は、上述のとおり若年期の親子の援助関係やライフイベントと出身階層の関係についての分析をおこない、研究成果を次のとおり発表することができた。(1)成人期ヘの移行過程にある若者の親世代の時代的変容については、2018年7月に開催された第65回東北社会学会大会にて口頭報告を行った。(2)若年期の親への経済的援助に対する親の社会経済的地位の影響については、2018年12月に刊行された『社会学研究』第102号に掲載された。(3)親の社会経済的地位と親からの住居的独立の関係については、2019年2月に開催された「東大社研パネルシンポジウム2019」にて口頭報告を行った。また、当初の予定どおり、78月にミシガン大学にて開催されたICPSR Summer Programへの参加を通して、本研究の主たる研究方法である計量分析のスキル向上にも注力した。これにより、研究課題のより円滑な遂行が可能となった。次年度以降は、若年層のライフコースにおいて、親との経済的・実践的・情緒的援助のやりとりを介して生じる出身階層による格差について、成人期への移行の指標となるライフイベントに着目して分析を行う。また、そこで得られた知見に関する成果報告にも積極的に取り組む予定である。上述したテーマについての分析で用いるデータには、現在研究代表者が所属する他のプロジェクトが実施する新たな調査のデータも含まれる。したがって、より早くデータ分析に取り組むために、データクリーニングおよびコーディング等のデータ作成にかかわる作業にも注力する予定である。
異質倍数体ゲノム三次元構造のバイオインフォマティクス

真核生物、とりわけ植物のゲノム進化においては、異種由来のゲノムが融合することで作られる異質倍数体ゲノム(ハイブリッドゲノム)が重要な役割を果たす。しかしながら、倍数体ゲノムが誕生した後にそれがどのように新たな生物種のゲノムとして安定化していくか、そのプロセスの根本はほとんど明らかになっていない。本研究では、異質倍数体ゲノムの安定化プロセス解明のためのバイオインフォマティクス研究を展開し、特に、異質倍数体ゲノム三次元構造の安定化プロセスという未解明の謎について、情報と実験のハイブリッドアプローチによってこれを解明することを目指す。
バラ科サクラ属果樹における配偶体型自家不和合性ジェネラルインヒビターの同定

バラ科サクラ属果樹の多くは配偶体型自家不和合性を示し、このことが栽培上や育種上の障害となっている。バラ科サクラ属の自家不和合性反応は,細胞毒として機能する花柱側因子S-RNaseが非自己花粉では無毒化されるものの自己花粉では無毒化されないことで引き起こされると説明されてきた。しかしながら、本モデルの中枢をなすS-RNaseを無毒化する分子(General Inhibitor; GI)は未同定のままである。本研究は、GI候補遺伝子とされるSLFL1、SLFL2、SLFL3の生化学的特性調査によってGIの同定を試みるものであり、また得られた知見を自家不和合性機構解明および果樹園芸・果樹育種の発展に利用しようとするものである。本年度は大腸菌発現系を利用して、SLFL1、SLFL2、SLFL3可溶性組換えタンパク質の作出を試みた。オウトウのS4ハプロタイプに由来するSLFL1、SLFL2、SLFL3遺伝子配列を各種タグ融合組換えタンパク質発現ベクターにクローニングし、一連のタグ融合SLFL発現コンストラクトを作出した。次に、これら作出したコンストラクトを導入した大腸菌の培養条件について検討を行ったところ、収量は僅かであるものの、いずれのSLFLについても可溶性のタグ融合組換えタンパク質として発現させることに成功した.今後は作出した組換えSLFLのS-RNase結合能について調査を進めていく予定である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
放電硬化した片状黒鉛鋳鉄の耐熱、耐摩耗特性

鋳鉄の耐熱、耐摩耗特性を向上させるために片状黒鉛鋳鉄に切削工具、金型などの切削性、耐久性等を向上させる放電硬化法を応用した。これは容易に硬化が出来、母材に変質、歪み等の影響を及ぼさない利点を有しているからである。本研究で得られた主な実績をまとめると次のようになる。なお酸化実験温度は973,1223Kの計画から773,973及び1173Kに変更して行った。1.入手した試料はFC250級の片状黒鉛鋳鉄で、Δ型の片状黒鉛とパ-ライトと微量のフェライトからなっている。2.放電硬化はWCを電極物質として空気中で行ったが、約20μmの皮膜がほぼ均一に形成された。ブラスト装置で軽く研摩するとおおよそ15μmになった。3.硬化層は、XMA分析からFe,W,Coからなっている複炭化物であることが分かった。また硬さはHV800に達した。その後は内部に向かって連続的に減少して、おおよそ20μmで基地の硬さ300に達した。4.酸化実験結果:773K-20hでは被覆した鋳鉄の重量は被覆しない鋳鉄の70%,973Kと1173Kでは30%に減少した。すなわち放電硬化による耐熱的効果は高温ほど大きいと考えられた。また外周部の変質層は放電硬化によって減少するのが観察された。5.摩擦試験の結果、被覆しないと摩擦速度に対して一般的な摩耗曲線をえがいたが、被覆すると連続的に増大あるいは減少する曲線を描いた。6.摩耗量は、放電硬化によって最終荷重21Nでは90%そして31Nと62Nでは90%以上も減少する傾向を示した。又いずれの最終荷重においても摩擦速度2.0m/Sにおける耐摩耗性が顕著であった。
線虫cDNAマイクロアレイを用いた内分泌攪乱物質評価法に関する研究

C.elegansを化学物質に暴露し,得られたmRNAとcDNAマイクロアレイを用いて約9500遺伝子の発現量の変化を網羅的・良好に測定する事ができた.また,3回の繰り返しデータを統計処理する事で相対的に有為なデータを取り出せることが分かった.今まで得られたステロイドホルモン,合成ホルモン,甲状腺ホルモンおよび高温暴露によって得られたデータをクラスター解析を用いて比較解析したところ,ステロイドホルモン・合成ホルモン,甲状腺ホルモンおよび高温暴露で暴露物質特異的に異なるクラスターを形成した.このことは,遺伝子発現が物質特異的な変動パターンを示すことを意味し,C.elegansは,それぞれの外部影響を認識して応答することを示すと考えられ,特異的な発現変動を示す遺伝子は物質特異的新規バイオマーカーとして有望である可能性が高いと考えられた.また,マイクロアレイデータからデータマイニングを行う手法開発も行った.方法としては遺伝子群の発現変動データに対してグラフィカルモデリングを適用した.このアルゴリズムを利用すると遺伝子間の直接的相互作用が解析できる.ホルモン類暴露のマイクロアレイデータを用いてKEGGに登録されている代謝系に対応する遺伝子群に対して解析したところ,代謝系のパスウェイの構造をある程度反映したパスウェイとはやや異なる遺伝子間相互構造が示された.このことは外部刺激の種類に応じて生体内における遺伝子発現変動の伝播パターンが異なることを意味し,さらに多くの遺伝子間相互の構造を調査することで新規パスウェイの発見ができることが示唆された.環境中に存在する内分泌攪乱物質が評価できる線虫をモデル生物としてcDNAマイクロアレイを検出系に用いるin vivoバイオアッセイ法の可能性について検討した.線虫C. elegansを同調培養し、孵化後2日目のL2/3ステージになる幼虫を用い,1、10、100、1000nMステロイドホルモン,コルチゾールおよび合成ホルモンを5時間暴露した.暴露群に対して未暴露群をコントロールと,定法に従いmRNAを調製した後,逆転写反応を行った.この際,同量のmRNAを暴露群はcy3,コントロール群はCy5でラベルして標識cDNAを合成し,2つの標識cDNAを等量混合後,cDNAマイクロアレイ上でハイブリダイゼーションした.洗浄後,スキャナーで各スポットの蛍光強度を測定し,蛍光強度の相対値を統計処理し,発現量の変化を調べ,特異的に発現が促進あるいは抑制されている遺伝子を検索した.その結果,cDNAマイクロアレイを用いて線虫の約9000個の遺伝子の発現変動を一斉に分析することで,それぞれのホルモンによって引き起こされる遺伝子の発現変動が検出できた.独立した数回の実験結果から,cDNAマイクロアレイは比較的再現性よく定量することが可能であることが示され,従来の生物学的影響を評価するin vivoバイオアッセイ法で残されていた再現性等多くの問題が解決できる可能性が示唆された.一方,cDNAマイクロアレイより得られたデータをクラスター解析することで,遺伝子の発現が促進あるいは抑制された遺伝子クラスターが形成されることが分かり,化学物質特異的な応答を示す遺伝子群が存在することを見出した.以上のことから,線虫をモデルとしたcDNAマイクロアレイを用いたバイオアッセイ系は多出力系として発展させることで,内分泌攪乱物質の評価が可能なバイオアッセイ系になりうると考えられる.C.elegansを化学物質に暴露し,得られたmRNAとcDNAマイクロアレイを用いて約9500遺伝子の発現量の変化を網羅的・良好に測定する事ができた.また,3回の繰り返しデータを統計処理する事で相対的に有為なデータを取り出せることが分かった.今まで得られたステロイドホルモン,合成ホルモン,甲状腺ホルモンおよび高温暴露によって得られたデータをクラスター解析を用いて比較解析したところ,ステロイドホルモン・合成ホルモン,甲状腺ホルモンおよび高温暴露で暴露物質特異的に異なるクラスターを形成した.このことは,遺伝子発現が物質特異的な変動パターンを示すことを意味し,C.elegansは,それぞれの外部影響を認識して応答することを示すと考えられ,特異的な発現変動を示す遺伝子は物質特異的新規バイオマーカーとして有望である可能性が高いと考えられた.また,マイクロアレイデータからデータマイニングを行う手法開発も行った.方法としては遺伝子群の発現変動データに対してグラフィカルモデリングを適用した.このアルゴリズムを利用すると遺伝子間の直接的相互作用が解析できる.ホルモン類暴露のマイクロアレイデータを用いてKEGGに登録されている代謝系に対応する遺伝子群に対して解析したところ,代謝系のパスウェイの構造をある程度反映したパスウェイとはやや異なる遺伝子間相互構造が示された.このことは外部刺激の種類に応じて生体内における遺伝子発現変動の伝播パターンが異なることを意味し,さらに多くの遺伝子間相互の構造を調査することで新規パスウェイの発見ができることが示唆された.