hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超低エミッタンス電子源の開発

この電子源開発を開始した背景は、計画中の2つの大型加速器計画であるリニアコライダーとERL(Energy Recovery Linac)の実現には超低エミッタンスビームを生成できる電子源の開発が必要不可欠である。具体的にはリニアコライダー用電子銃には10πmm・mrad以下の低エミッタンスを10Aのピーク電流で実現すること、またERL用電子銃にはこれより1桁以上低い0.5πmm・mrad以下の超低エミッタンスを10mA以上の平均電流で実現することが要求される。我々は、半導体の伝導帯への光励起機構とこの伝導電子を真空中へ取り出すNEA面放出機構を組み合わせたNEA-GaAsフォトカソードを装着した200keV直流電子銃を製作することによりこの課題に挑戦した。その結果としてつぎのような成果を得た。(1)200kV印加により、偏極電子源としては世界最高のフォトカソード電界3.0MV/mを達成した。(2)真空度2×10^<-9>Paの超高真空環境を実現し、300時間以上のNEA表面暗寿命を実現した。(3)チタン陰極-モリブデン陽極ペア電極の採用により、安定的に200kVが印加可能となり、低暗電流(<1nA)かつ長期的(>500時間)運転ができた。また、電極間放電による暗電流特性劣化がほとんど無く、放電後の復旧が容易であることも確認した。(5)半導体GaAs-GaAsP歪み超格子薄膜フォトカソードにより、92%偏極度、0.5%量子効率を達成し、これを用いて、8nC/バンチ(1.6ns幅)の大電流密度・偏極電子ビーム生成に成功した。(7)200keVエネルギーで50μA一定電流を120時間以上安定に引き出すことに成功した。これらより、我々の電子銃はリニアコライダーでの実用化条件を完全に満足できた。さらに、ERL用電子銃の開発に関しても、つぎのような成果を得た。(1)NEA-GaAsフォトカソードの、1mmφ領域からより生成した微弱電子ビームのエミッタンスをPepper-Pot法により測定し最小エミッタンスは0.15πmm・mradとなることを確認した。(2)電子ビーム強度を増やしたときの初期エミッタンスの増大傾向はGaAs-GaAsP超格子フォトカソードの場合がバルク-GaAsフォトカソードよりも低く抑えられることを確認。(超格子構造の伝導帯ミニバンドの狭エネルギー帯化による効果)これらの成果により、ERLの求める初期エミッタンス0.1πmm・mradをNEA-GaAsフォトカソードにより実現できることを確認できた。ただし、このエミッタンス測定は30nA/mm^2という弱い電流で得られたものであり、今後の研究方向としては、電流をERLの実用値である10mA以上に増やした状況における、エミッタンス増加、正イオン逆流によるNEA表面の劣化という2つの難題を克服する新技術開発を続けてゆく必要がある。(超格子構造の伝導帯ミニバンドの狭エネルギー帯化による効果)

これらの成果により、ERLの求める初期エミッタンス0.1πmm・mradをNEA-GaAsフォトカソードにより実現できることを確認できた。ただし、このエミッタンス測定は30nA/mm^2という弱い電流で得られたものであり、今後の研究方向としては、電流をERLの実用値である10mA以上に増やした状況における、エミッタンス増加、正イオン逆流によるNEA表面の劣化という2つの難題を克服する新技術開発を続けてゆく必要がある。超低エミッタンス電子ビームの生成には2つの必要条件がある。1)電子がカソードから飛び出すときの初期エミッタンスの最小化と2)電子銃における空間電荷効果によるエミッタンス劣化の阻止である。我々はこのために負の親和性(NEA)表面を持たせたGaAsフォトカソードから取り出した電子ビームを直流高電界電子銃で素早く光速近くまで加速する方式を最有力とみなしてその開発を推進している。この方式の最重要課題はデリケートなNEA表面の保護にあり、それには究極的なレベルのa)超高真空の実現とb)電界放出暗電流の抑制が求められる。これに関して今年度の進歩は2点ある。a)については、非蒸発性ゲッター(NEG)ポンプの増強によりカソード凋辺の真空度を4×10^<-12>Torrまで改善することができた。これにより残留ガスによる表面劣化は大きく緩和されると予想され現在はその実証実験が進行中である。b)については、電極材料としてモリブデンとチタンからの暗電流の電極間距離依存性データを分析し、暗電流には電界放出のみならずイオンの逆流を介した別の成分があり、カソードとアノードに最適な素材は異なることを明確に認職することができた。この仮説に基づいて、カソードにモリブデン、アノードにチタンを採用した暗電流試験を行い、電極間距離を1mmとしたときの暗電流を100MV/mで1nA以下に抑制できることを実証した。上記2点の成果は、現在は3MV/mに留まっているNEA-GaAsフォトカソードを用いた200keV電子銃よりさらに高いカソード表面電界実現が可能であるという我々の見通しに明るい展望を与えるものである。今年度はさらに新実験を行うための準備として2点の進展があった。まず、電子源エミッタンスをpepper-pot法で測定するための装置を名古屋大学において完成できた。この装置では0.5πmm・mradのエミッタンスまで測定可能と予想している。また、NEA-GaAsフォトカソード励起用光源として、20ピコ秒幅のレーザーパルスを81.25MHzで生成し、780nmで1Wの光出力を有するModeーLock型Ti:sapphireレーザー装置を入手できた。上記2点は、ERL(Energy Recovery Linac)用の超低エミッタンス電子ビームに近い条件でビームを生成できる装置として、次年度以降の研究進展に大きな役割を果たすはずである。低エミッタンス電子源の実現には、初期エミッタンスの極小化と空間電荷効果によるビーム拡がりの抑制という2つの必要条件がある。負の電子親和性(NEA)表面から電子を取り出すGaAsフォトカソードは最少の初期エミッタンス(≦0.1πmm・mrad)が期待できる。しかしながら後者の条件を満たす200keV直流型電子銃の実用化には、NEA表面の長時間保持が不可欠であり、(1)10^<-10>Paレベルの超高真空環境と(2)1nAレベルの電極間暗電流の実現が求められる。
近代日本の沖縄と台湾における「旧慣」調査の比較研究―田代安定関係資料に基づいて

本研究は,近代日本の沖縄と台湾における「旧慣」調査の実態を田代安定の一次史料に基づいて実証的に明らかにするとともに,「旧慣」調査が,日本の(「内国(国内)」・外地を含む)植民地統治政策の形成にも結びついていることを明らかにした。主な成果は,(1)「田代文庫」所収「沖縄関係資料」の完全版目録を完成させ,総数を確定したこと,(2)国内外に現存する関係資料を渉猟して新史料を発掘し,総合目録の作成に備えたこと,(3)田代の沖縄と台湾における「旧慣」調査の比較に関する論文を国内外で公刊したことである。本研究は,「旧慣」調査を軸に,沖縄,台湾,朝鮮,満洲などを横断する研究の基盤形成としての意義がある。今年度は、台湾大学図書館所蔵「田代安定関係資料」(=「田代文庫」)中の「沖縄関係資料」の重点的な調査を継続して行った。主に「手稿類」と「筆記類」を仮目録と原史料と照合する作業が必要であったが、史料修復期間中には原史料との照合が困難であったため、急遽、すでに電子データ化された史料を優先して、確認作業を行った。翻刻作業についても、修復中の史料を除いて、電子データ化された史料を優先的に翻刻するように努めた。現地調査に加えて、本研究が最終年度を迎える次年度に、国内での全国学会の大会報告を計画しており、その準備として複数地域における国内調査を実施した。「田代文庫」中の「沖縄関係資料」の目録完全版に関する台湾大図書館と研究代表者による協働作業は、(年度単位の契約満了につき)今年度末をもって終了した。今年度は、田代安定に関する研究報告を、国際シンポジウム「第七屆臺灣總督府档案學術研討會」(台湾・國史館臺灣文獻館主催、2012年8月)と、国際フォーラム「第五屆台日原住民族研究論壇」(台湾・國立政治大學原住民族研究センター主催、同年8月)において、(台風による開催延期のため)代読にて行った。報告内容は、前者は『第七屆臺灣總督府档案學術研討會議論文集』(2013年5月刊行予定)に、後者は同国際フォーラム論文集に掲載された。さらに、後者については査読を通過し、『民族學界』第31期(台湾・2013年4月刊行予定)へ掲載決定している。また、田代に関連する研究報告を国際シンポジウム「第一屆東亞語文社會國際研討會:以日本・韓國・越南爲出發點」(台湾・國立高雄大學東亞語文學系主催、同年5月)にて行い、報告内容は同国際シンポジウム論文集に掲載された。最終年度にあたる今年度は、台湾大学図書館所蔵「田代文庫」所収「沖縄関係資料」の目録完全版の作成を最優先して完成させ、「沖縄関係資料」の総数を特定した。また、「沖縄関係資料」の中でも、特に、沖縄・八重山諸島に関する「旧慣」調査の翻刻に基づく研究成果は、国内外の学会等で研究報告を行い、研究論文として公刊した。さらに、国内外での補充調査では、田代や沖縄と台湾の「旧慣」調査に関する新史料を見出すことができた。これらの新史料については、将来的に、国内外に分散して所蔵されている田代安定関係資料の総合目録の完成を目指して現在構築中の電子データへの追加作業に着手した。本研究の研究成果としては、まず、1880年代から1920年代にかけて、沖縄と台湾において「旧慣」調査を行った官僚である田代安定の関係資料「田代文庫」所収の「沖縄関係資料」の目録完全版を完成させ、総数を確定したことがあげられる。これらの「沖縄関係資料」は沖縄には現存せず、沖縄にとっては貴重な一次史料であり、目録完全版を完成させ総数を確定したことは意義がある。次に、田代自身が沖縄・八重山諸島を重点的に調査していたことから、「沖縄関係資料」中の八重山諸島に関する「旧慣」調査の翻刻を優先し、考察を行った結果、既存の研究では台湾などの他の植民地とは異なり、地理的条件から移植民には適さないとみなされてきた沖縄においても、田代が八重山で「植民」政策や炭坑開発などを企図して明治政府や高官らへ建議していたことを明らかにしたことである。さらに、国内外に現存する田代関係資料や「沖縄関係資料」に基づき、沖縄での田代の「旧慣」調査が、後の台湾における植民地統治政策の形成にも結びついている可能性を部分的に把握できたことがあげられる。なお、本研究期間内には修復のために閲覧が叶わなかった資料については今後も翻刻を継続して全文翻刻し、研究の進展をはかりたい。

今年度は、台湾大学図書館所蔵「田代安定関係資料」(=「田代文庫」)中の「沖縄関係資料」の調査を重点的に行った。特に、「手稿類」と「筆記類」について、同館が作成した「田代文庫」の仮目録と原史料の照合を行い、仮目録の分類の適否を確認した。「田代文庫」中の沖縄関係の「手稿類」は、同館による分類では「日本」と一括されており、沖縄に限定した分類はなされていない。そのため、研究代表者は、これまでの4年にわたる史料調査によって、手稿類については、「田代文庫」からの「沖縄関係資料」の抽出作業を完了させている。筆記類については、保存状態が良くない史料が多く、仮目録と原史料を照合し、分類の適否を確認する作業には非常に時間を要している。所蔵館では仮目録と原史料の複写は禁じられているため、仮目録の分類順ではなく、保存状態が良好な史料から優先的に照合と確認作業を行った。今年度の研究実績として特筆すべきことは、台湾大学図書館と研究代表者が「田代文庫」中の「沖縄関係資料」の目録完全版に関して、協働作業を開始したことである。当初の計画では、青森県立図書館での資料調査を予定していたが、2011年3月に発生した東日本大震災の影響により、同館での調査は次年度以降に先送りした。なお、今年度は、田代安定に関する研究報告を国際フォーラム「第四屆台日原住民族研究論壇」(台湾・国立政治大学原住民族研究センター主催、2011年9月)において行い、同報告内容は同国際フォーラムの論文集に掲載された。また、田代安定に関連する拙稿が、『第六屆臺灣總督府學術研討會論文集』(台湾・國史館臺灣文獻館、2011年7月)に掲載された。本研究は、(1)「田代文庫」(台湾大学図書館所蔵)に収録される「沖縄関係資料」の目録完全版の作成、(2)「田代文庫」中の「沖縄関係資料」の全文翻刻、(3)国内外に現存する田代の関係資料や「田代文庫」を基に、近代日本による沖縄と植民地台湾における統治政策をめぐるいくつかの問題(沖縄と台湾における「旧慣」調査の比較や八重山諸島に関する「植民」論など)の解明の3つが目的である。(1)については、若干の史料に関して仮目録と原史料の照合作業が残るが、概ね計画通りに進展している。全体の3分の2程度進んだ段階である。(2)については、実際に翻刻作業を進めていくうちに、特に「手稿類」と「筆記類」に関して、「田代文庫」中の複数の史料との照合作業(前後関係を確定するため)が必要であることがわかり、当初計画よりやや多くの時間を要している。(3)については、昨年度に引き続き、今年度も成果が得られた内容については、国内外の学会や国際シンポジウムにて積極的に公開し、関係者との学術交流をフィードバックして、調査研究へ反映させている。本研究の目的は三つある。第一は、1880年代から1920年代にかけて、沖縄と台湾において「旧慣」調査を行った官僚である田代安定の関係資料「田代文庫」(台湾大学図書館所蔵)に収録される「沖縄関係資料」の目録の完全版を作成することである。第二は、「田代文庫」中の「沖縄関係資料」を全文翻刻することである。第三は、最終的に各地に現存する田代の関係資料や「田代文庫」中の「沖縄関係資料」に基づいて、近代日本による沖縄と植民地台湾における統治政策をめぐるいくつかの問題(沖縄と台湾における「旧慣」調査の比較や八重山諸島に関する「植民」論など)を解明することである。この三つの目的のうち、第一と第二については、今年度の調査・研究によって、順調なスタートができたと考えている。特に、「田代文庫」中の「沖縄関係資料」の目録完全版の作成に関して台湾大学図書館と研究代表者が協働作業を開始したことは、本研究の目的を達成するためにも重要である。草書体で記された「田代文庫」中の「沖縄関係資料」の目録完全版の作成作業は、全体の3分の1程進んだ段階である。
平坦な幾何構造を許容する等質空間の不変量による特徴付け

等質空間、特にリー群上に平坦な幾何構造が存在するための条件について不変式論的立場からの研究を行った。本研究では、幾何構造として射影構造、及び擬リーマン構造を中心に取り扱い、平坦な幾何構造が存在するための必要条件をいくつかの場合について求めることに成功した。また、平坦な射影構造の新たな例を表現論的に構成し、更に3次元リー群上における概平坦な擬リーマン構造の存在・非存在性についてもすべて決定した。平成19年度は、3次元ユニモジュラー及び可解リー群における左不変で平坦・慨平坦な擬リーマン計量の研究を行った。1.リッチテンソルの関係式について:我々の従来の結果より、リッチテンソルの関係式は3次元ユニモジュラーリー群について個別に求められていたが、今回それらを統一的に表示する公式を発見した。この関係式を用いると、3次元ユニモジュラーリー群が慨平坦な擬リーマン計量を許容すれば、そのリー環の導来環は2次元以下になることが、分類結果を用いることなく示せることになった。この関係式はリッチテンソル及びリー環の構造定数の成す多項式環の不変式としてとらえられるものであり、今後の見通しを与えてくれる重要な成果であるといえる。2.標準型と不変量:3次元リー群上の平坦、あるいは慨平坦な擬リーマン計量の存在・非存在性をリー環の作る代数多様体の立場から把握するためには、リー環の変形・退化に適合した標準型を求める必要がある。今回そのような標準型を求めることに成功し、例えば3次元実可解リー環は連続的に変形する1つの属として表せることがわかった。これにより、3次元可解リー環が左不変で慨平坦なリーマン計量をもてば、田崎・梅原不変量の値が0以下になることを示すことができた。田崎・梅原不変量はリー環の代数的な不変量であり、それが左不変慨平坦リーマン計量という幾何構造と密接につながっていることが初めて明らかにされたことになる。以上得られた結果の高次元化をめざすことが、来年度以降の一つの目標である。平成20年度は、リー群上の左不変で平坦な射影構造の研究を行った。リー群が単純の場合には、存在・非存在に関して既に分類結果が得られているが(Agaoka, Urakawa, Elduque)、一般の場合、あるいは半単純の場合についての結果はあまり知られていない。まず半単純の場合、加藤宏尚氏の研究に示唆を受け、例えばsl(2,R)+sl(3,R),sl(3,R)+sl(4,R)上に平坦な射影構造の存在することを示すことができた。一般にこのような幾何構造と対応するリー環のある種の表現とが対応することがわかっているが、この2例の場合はそれぞれのリー環の既約表現を用いて構成することができる。その一方でsl(2,R)+sl(2,R)上にはこの幾何構造は存在しないので、上記の結果は半単純リー群上の左不変平坦な幾何構造を分類せよ、という新たな問題を提起する例を与えたことになる。この種の幾何構造の存在・非存在を判定する具体的なアルゴリズムは私の過去の研究で得られているが、現実には与えられたリー環のすべての表現についてこの判定法を適用することは不可能である。さらによい判定法が求められていたのであるが、この問題に関し1つの強力な必要条件を求めることができた。定理n次元リー群上に左不変で平坦な射影構造が存在すれば、それに対応するリー環の表現のn+1次対称積表現は不変式をもつ。この判定法により、上記sl(2,R)+sl(2,R)を含むいくつかの半単純リー環上にこの種の幾何構造の存在しないことを容易に示すことができるようになった。平成21年度は、前年度からの継続課題として、リー群上の左不変平坦な射影構造についての研究を行った。リー群上の左不変平坦な射影構造と、リー環の作用で不変なある種の多項式との対応については前年度までの研究によりその関係は明確になっていたのであるが、今年度はその応用として、例えばSL(m, R)xSL(m+1,R)といったリー群上に左不変平坦な射影構造の存在することを示した。この事実は、更に加藤宏尚氏によって概均質ベクトル空間との対応、という形で一般化されることとなり、今後の更なる展開が期待される結果が得られたといえる。リー群の次元をnとすると、この種の幾何構造とn+1元ベクトル空間上のn+1次不変式とが対応しているのであるが、このような形に表示される不変式の特徴付けに関する研究も行った。例えばリー群が半直積の形をしている場合には、この不変式は二重の意味で群の作用による不変性をもたねばならず、ある種の半直積リー群上には平坦な射影構造の存在しないことをこの観点から証明することに成功した。

その一方で、SL(n, R)とR^nとの半直積として得られるリー群上にはこの種の幾何構造が存在することを示すことができた。以上の研究は、リー環の表現が指定された場合の存在・非存在性を判定する手法を不変式論的立場から与えるものであり、十分な成果が得られたといってよい。この結果、表現の取り方に依存しないリー環単独の性質のみでこの種の幾何構造の存在・非存在性を判定する手法を開発することが、次段階の明確な課題として姿を現すことになった。
単位球上の固有正則写像、単葉正則写像、調和写像に関する研究

ユークリッド単位球上で"spacious"レブナー鎖を新たに導入し、ユークリッド単位球上の単葉正則写像の族の端点集合や支持点集合の研究に応用した。調和関数に対するシュワルツの補題をバナッハ空間の単位球上の多重調和写像に拡張した。調和関数に対するシュワルツ・ピックの補題をバナッハ空間の有界対称領域上の多重調和写像に拡張した。有界対称領域上でランダウの定理やブロックの定理を証明した。螺旋型領域がルンゲであることを示した。また、螺旋型領域上で双正則写像がCnの自己同型で局所一様近似できることを示した。その応用として、完備双曲的螺旋型領域上でレブナー微分方程式の解の存在と一意性を示した。平成25年度の研究実績の概要は、以下の通りである。1.単位円盤上の調和関数が擬等角同相写像となるためや全平面への擬等角拡張を持つための条件を与えた。また、位数αの星形調和関数に対する擬等角拡張定理を得た。2.Ldレブナー鎖とHerglotzベクトル場の関係について調べた。また、Ldレブナー鎖が高次元への拡張作用素により、Ldレブナー鎖に写されることを証明した。この結果の応用として、境界に関して星形である写像が、高次元への拡張作用素により、境界に関して星形である写像に写されることが分かった。3.等質単位球上の線形不変族に対する増大度定理・歪曲定理・2点歪曲定理を得た。また、等質単位球上の多重調和写像のアフィン線形不変族に対する増大度定理・歪曲定理・2点歪曲定理を得た。4.ユークリッド単位球上のレブナー微分方程式によって生成されるコンパクトな正則写像の族の端点集合、支持点集合について考察し、その応用を与えた。5.複素n次元における2つの位数αの強星形写像の定義の関係について考察した。1つの定義からもう1つの定義が導かれることを証明し、逆が成り立たない例を示した。6.複素バナッハ空間の単位球上の精密化されたカラテオドリ族に対する増大度定理・係数評価式を与えた。ヒルベルト空間の単位球上で半径問題について考察した。ユークリッド単位球上で擬等角拡張問題について考察した。また、複素バナッハ空間の単位球上で単葉写像や星形写像となるための十分条件について考察した。平成26年度の研究実績の概要は、以下のとおりである。1.回帰的複素バナッハ空間の単位球上で、レブナー微分方程式の解の存在と一意性の結果を得た。また、ユークリッド単位球上のg-パラメーター表現を持つ単葉正則写像の族の端点と支持点に関するさまざまな結果を得た。2.螺旋型領域がルンゲ領域であることを証明した。また、ある種の螺旋型領域上で、双正則写像が複素ユークリッド空間の自己同型写像によりコンパクト集合上一様近似できることを証明した。これらの結果の応用として、ある種の螺旋型領域がさらに完備双曲的であれば、その領域上のレブナー微分方程式の複素数に値を持つ解の存在と一意性に関する結果を得た。3.ユークリッド単位球上の多重調和写像が単葉である、向きを保存する、擬等角である、双リプシツ微分同型写像である、線形連結な像を持つなどの十分条件を示した。また、ユークリッド単位球上の多重調和写像がユークリッド空間全体に擬等角拡張を持つための十分条件を与えた。次に、1変数の調和関数に対するシュワルツの補題を複素バナッハ空間の単位球上の多重調和写像に一般化した。更に、1変数の調和関数に対するシュワルツ・ピックの補題を複素バナッハ空間の等質単位球上の多重調和写像に一般化した。1変数の正則関数に対するシュワルツ・ピックの補題を複素バナッハ空間の等質単位球上の正則写像に一般化した。最後に、有限次元等質単位球上の多重調和写像や正則写像に対するランダウの定理やブロックの定理を証明した。(1)平成27年度の研究実績の概要は以下の通りである。複素n次元ユークリッド単位球上で、spaciousレブナー鎖を導入し、高次元でレブナー変分が可能であることを示した。この変分方法は、今までにないまったく新しいものである。その応用として、パラメーター表現を持つ単葉正則写像の族の端点や支持点に関する定理を導き出し、また、支持点の具体例を見つけた。更に、これらの結果をA正規化レブナー鎖まで拡張することができた。高次元の場合、A正規化レブナー鎖を考察することにより、非常に多くの正則写像について研究ができる。(2)平成26年度の研究実績の概要は以下の通りである。これらの結果は、星型領域に対して得られていた結果をより一般的な螺旋型領域に拡張したものである。次に、調和関数に対するシュワルツの補題をバナッハ空間の単位球上の多重調和写像に拡張した。調和関数に対するシュワルツピックの補題をバナッハ空間の等質単位球上の多重調和写像に拡張した。等質単位球上でLandauの定理やBlochの定理を証明した。

これらの結果は、ユークリッド単位球や多重円盤で個別に得られていた結果を等質単位球まで統一的に拡張したものである。(3)平成25年度の研究実績の概要は以下の通りである。等質単位球上で、正則写像の線形不変族及び多重調和写像のアフィン線形不変族に対する歪曲定理・増大度定理・2点歪曲定理を与えた。これらの結果は、ユークリッド単位球で得られていた結果を等質単位球まで統一的に拡張したものである。ユークリッド単位球上で"spacious"レブナー鎖を新たに導入し、ユークリッド単位球上の単葉正則写像の族の端点集合や支持点集合の研究に応用した。調和関数に対するシュワルツの補題をバナッハ空間の単位球上の多重調和写像に拡張した。調和関数に対するシュワルツ・ピックの補題をバナッハ空間の有界対称領域上の多重調和写像に拡張した。有界対称領域上でランダウの定理やブロックの定理を証明した。螺旋型領域がルンゲであることを示した。また、螺旋型領域上で双正則写像がCnの自己同型で局所一様近似できることを示した。その応用として、完備双曲的螺旋型領域上でレブナー微分方程式の解の存在と一意性を示した。研究目的のうち、以下の研究成果を得た。単位球上のコンパクトな単葉正則写像の族の端点集合や支持点集合に関する成果を得、論文発表した。1変数の調和関数に対する単葉性判定条件を多変数の多重調和写像に拡張し、論文発表した。多変数函数論A正規化されたレブナー鎖の第1要素の族の端点や支持点について研究する。また、レブナー鎖のレブナー変分について研究し、端点や支持点に応用する。固有正則写像の剛性問題についても引き続き研究する。有界対称領域上の多重調和写像の線形不変族に対する2点歪曲定理を証明し、論文発表した。コンパクトな正則写像の族の端点集合に関するいくつかの結果を得た。その他、単位球上の正則写像や多重調和写像に関するいくつかの研究成果を論文にまとめた。有限・無限次元複素解析国際会議の第23回目が、平成27年8月に九州産業大学で開催される予定であり、研究代表者が開催国組織委員長を務め、その準備を進めている。当初予定していなかった国際会議の準備開催費用が次年度必要なため、次年度使用額が生じた。まず、カラテオドリ関数の族やその他の正則写像の族の端点集合や支持点集合について調べる。また、以下の問題についても取り組む。多重調和写像の様々な性質について調べる。螺旋型領域上で、ルンゲの近似定理について考察し、また、レブナー微分方程式の解について考察する。等質単位球上の正則写像の様々な性質について調べる。国際会議の準備開催費用の一部として充当し、また、その他は、旅費を中心として使用する。当該年度の直接経費では、パソコンを購入するのに十分な金額がないと判断し、当該年度の使用状況により、翌年度分として請求した助成金と合わせて購入計画を立てたため。次年度使用額は、主にパソコンの購入費用に充て、その残額及び翌年度分として請求した助成金と合わせた金額内で、旅費を中心として使用する。
高齢者農業に適用する局所耕うん・移植作業機械の開発

本研究では,高齢就業者の実践を念頭に,不耕起栽培のひとつである局所耕うん栽培の実践を可能にする電動作業機械を検討した.作業機械は,局所耕うんユニットと苗供給ユニットから構成される.苗供給ユニットは,チェーンポットを巻き取りながら裸苗を植えつける市販のチェーンポット苗移植機の機構を一部流用した.試作した作業機で植付け試験を行ったところ約90%の成功率となった.植付け失敗の要因は,おもに苗に起因するものであり,均一な苗を育苗できるよう播種・育苗技術の向上の必要性が示唆された.本研究では,高齢就業者の実践を念頭に,不耕起栽培のひとつである局所耕うん栽培の実践を可能にする電動作業機械を検討した.作業機械は,局所耕うんユニットと苗供給ユニットから構成される.苗供給ユニットは,チェーンポットを巻き取りながら裸苗を植えつける市販のチェーンポット苗移植機の機構を一部流用した.試作した作業機で植付け試験を行ったところ約90%の成功率となった.植付け失敗の要因は,おもに苗に起因するものであり,均一な苗を育苗できるよう播種・育苗技術の向上の必要性が示唆された.高齢の農業就業者が継続して生産活動をおこなうためには,機械作業の労働負荷を軽減することが重要であると考えられる.そこで,本研究では,高齢就業者の実践を念頭に,不耕起栽培のひとつである局所耕うん栽培の実践を可能にする電動作業機械を検討している.構想中の作業機械は,局所耕うんユニットと苗供給ユニットに大きく分けることができ,アクチュエータは電動モータとしている.平成21年度の研究活動においては,まず局所耕うんユニットの試作を行った.この局所耕うんユニットは,DCモータで局所耕うんツールを回転させながら,上下に昇降させる機構であり,圃揚に苗を置き入れる縦穴を設けることができる.いっぽう,この作業機械の苗には,チェーンポット苗の利用を検討した.従来のチェーンポット苗は,圃場の筋溝にチェーンポットを紙筒のまま置き入れる形式であったが,近年,紙筒を巻き取りながら裸苗を植えつける形式のチェーンポットが開発され,この形式を利用すれば,苗を供給する機構が簡易に実現できる可能性があると考えているためである.しかし,市販のチェーンポット用移植機では,柔軟に耕うんされた土壌に切られた溝に対して苗を据え置き,鎮圧輪にて鎮圧することに対し,本研究での構想では,縦穴に苗を落とし入れる方法になる.そこで,この構想の実現性を確認するために,簡単な試験をおこない,機構的な課題のほか苗の管理の課題などいくつかの課題を見いだした.くわえて,次年度に予定している圃場での試験にむけて,試験圃場環境の整備を行った.我が国の農業従事者の高齢化は深刻な問題である.今後この現象が急激に改善される見込みは低く,高齢の農業就業者に生産活動の継続を期待せざるを得ない.しかし,機械作業の労働負荷は決して小さいものでなく,高齢農業従事者が継続して生産活動をおこなうためには,労働負荷の低い作業機械の導入が重要であると考えられる.そこで,本研究では,高齢就業者の実践を念頭に,不耕起栽培のひとつである局所耕うん栽培の実践を可能にする電動作業機械を検討した.構想中の作業機械は,局所耕うんユニットと苗供給ユニットに大きく分けることができ,平成21年度の研究活動においては,局所耕うんユニットの試作を行っている.平成22年度は,主に苗供給ユニットの試作とシステムの統合化作業を実施した.試作した苗供給ユニットは,チェーンポットを巻き取りながら裸苗を植えつける市販のチェーンポット苗移植機の機構を一部流用した.一方,市販の移植機では,柔軟に耕うんされた土壌に切られた溝に対して苗を据え置き,鎮圧輪にて鎮圧することに対し,提案している電動作業機械では,局所耕うん穴に苗を落とし入れることになる.そこで,局所耕うんユニットと苗供給ユニットの統合化作業において,試行錯誤を行った結果,苗が局所耕うん穴へ入る確率は約90%となった.移植に失敗した要因は,おもに苗に起因するものであり,均一な苗を育苗できるよう播種・育苗技術の向上の必要性が示唆された.
汎関数に基づく統計的推測理論とモデリングへの応用

平成9年度の研究実績を踏まえ,統計的汎関数に基づく理論構築とそのモデリングへの応用について研究を行い,本年度は以下のような研究成果を上げた.1.データの確率的変動を指数型分布族で表現し,現象の非線形構造を捉えるための様々な非線形モデルを研究し,モデリングの基礎となる評価規準構築のための理論を統計的汎関数の枠組みの中で研究した.2. 1で研究した基礎理論を階層型ニューラルネットワークモデルを用いた非線形構造抽出のための問題に応用し,中間層のユニット数の決定法について研究した.特に,多数のパラメータで特徴づけられたモデルの推定に正則化法を適用した際の正則化パラメータの選択等について研究中である.3.想定した確率分布モデルと事前分布を通して得られるベイズ型予測分布モデルの評価規準について研究し,この問題を統計的汎関数と漸近理論に基づくアプローチによって,モデルの評価と種々の事前分布の探索を可能とする情報量規準を構築した.特に,ハイパーパラメータをもつ事前分布を想定したべイズモデルについて研究を行い,ハイパーパラメータの有効な推定法を開発した.また,様々な分野のモデリングに用いられているABIC(Akaikeユs Bayesian Information Criterion)との関係を研究中である.これらの研究は,統計的汎関数の枠組みで一般理論を構成し,実際的側面に対しては,ブートストラツプMCMC,ギブスサンプラー等を併用し,より汎用性の高い手法開発を目指して研究を推進した.統計的汎関数に基づく理論構築とそのモデリングへの応用、特に新しいモデル評価法の開発を進め、本年度は以下のような研究実績を上げた。1.一般化線形モデルは、データの確率的変動を表すランダム成分とデータの期待値を変換する連結関数で特徴付けられる系統的成分から成る。現象分析のための有効なモデルを構築するためには、二つの成分の近似的な想定がどのように分析結果に影響を及ぼすかを研究する必要がある。この問題を統計的汎関数の枠組みの中で捉え、データを発生した真の分布と想定したモデルの分離を行い、一般化線形モデルを評価するための情報量規準を構成することができた。この理論を適用して、応用上重要なロジスティックモデルについて検討し、最尤法およびば罰則つき最尤法に基づいて推定されたロジスティックモデルを評価するための規準を導出し、その有効性を実データ、シミュレーションを通して研究中である。2.想定した確率分布モデルと事前分布を通して得られるベイズ型予測分布モデルは、様々な分野の現象分析のための有効な手法として用いられているが、その評価規準はモデルの複雑さゆえに十分に研究されているとはいえない。この問題に対して、統計的汎関数と漸近理論に基づくアプローチによって、モデルの評価と種々の事前分布の探索を可能とする情報量規準の構築を研究中である。解析的導出をコンピュータを用いた統計的数値計算法へ置き換え、可能な限り汎用性の高い柔軟な手法を開発するために、ブートストラップ法、ギブスサンプラー等の手法を検討し、本年度はシンプルなモデルでの有効性を検証した。今後、より複雑なモデルに対する検証と適用範囲の拡大化を検討していく。平成9年度の研究実績を踏まえ,統計的汎関数に基づく理論構築とそのモデリングへの応用について研究を行い,本年度は以下のような研究成果を上げた.1.データの確率的変動を指数型分布族で表現し,現象の非線形構造を捉えるための様々な非線形モデルを研究し,モデリングの基礎となる評価規準構築のための理論を統計的汎関数の枠組みの中で研究した.2. 1で研究した基礎理論を階層型ニューラルネットワークモデルを用いた非線形構造抽出のための問題に応用し,中間層のユニット数の決定法について研究した.特に,多数のパラメータで特徴づけられたモデルの推定に正則化法を適用した際の正則化パラメータの選択等について研究中である.3.想定した確率分布モデルと事前分布を通して得られるベイズ型予測分布モデルの評価規準について研究し,この問題を統計的汎関数と漸近理論に基づくアプローチによって,モデルの評価と種々の事前分布の探索を可能とする情報量規準を構築した.特に,ハイパーパラメータをもつ事前分布を想定したべイズモデルについて研究を行い,ハイパーパラメータの有効な推定法を開発した.また,様々な分野のモデリングに用いられているABIC(Akaikeユs Bayesian Information Criterion)との関係を研究中である.これらの研究は,統計的汎関数の枠組みで一般理論を構成し,実際的側面に対しては,ブートストラツプMCMC,ギブスサンプラー等を併用し,より汎用性の高い手法開発を目指して研究を推進した.
脳・抹消循環の動的応答解析による３次元映像のわずかな違和感が与える影響評価

映像の視聴において,揺れなどの不自然な映像要素によって生じる酔いなどの生体影響を,自律神経指標を用いて推定する方法を開発することを目的とし,新しい自律神経解析手法の開発と,映像要素から不快度を推定する手法の提案を行った.その結果,従来の自律神経指標よりも時間分解能が高い手法として,循環系における血管調節機能に着目し,その有効性が示された.また,映像の揺れの情報から視聴時の酔いを推定するモデルをHammerstein型非線形モデルによって表したところ,相関係数0.74の精度で推定が可能であった.本手法を用いることにより,映像要素が生体に与える影響をより客観的に評価できる可能性が示された.24年度は1)血管調節パラメータの妥当性の調査,2)映像視聴実験,3)非接触計測の検討を目的とした.血管調節パラメータの妥当性の調査では,昨年度に引き続き提案パラメータの基本特性確認するために静脈の圧迫時および軽度の運動時の変化を調査した.その結果,上腕の繰り返しの圧迫に対して本指標は上昇する傾向を示し,運動開始直後は減少する被験者が多かったことから本指標の妥当性が示唆された.一方,圧迫によって過度な鬱血が生じる場合は指標の値が減少すること,体動の影響を受けやすいため,算出された指標の妥当性に関する情報も必要であることなどの問題点も明らかとなった.映像視聴実験および視聴時の各指標の調査では,生理指標による違和感あるいは不快度の推定を行うことを目的とし,映像に起因する不快感として代表的な映像酔いについての考察を行った.その結果,循環系生理指標の重回帰モデルによってある程度不快度の変化を推定できることが明らかとなり,特に明確な自覚症状がない場合の不快度の評価には有効である可能性が示された.映像視聴時の循環状態を計測する際,センサの装着は情動反応に影響を与える場合があることや,実験そのものがストレスとなることを避けるため,実験時はできる限りセンサの装着を避けることが望ましい.本年度は上記の実験と並行して,被験者を撮影したカメラ画像から循環情報を取り出す試みを行った.その結果,動画像から被験者の瞬時心拍数だけでなく脈波伝播に関する情報も得られる可能性が示唆された.25年度は映像酔いを中心とした不快度に影響を与える映像要素について,特に上下方向の揺れに着目した調査を行った.具体的には,昨年度までの成果を基に,時間的かつ量的な分解能が低い主観評価を自律神経指標を用いて補間する手法を用い,不快度の連続的な変化と映像の揺れとの関係についてモデル化を試みることを目的とし以下の事項を実施した.1)揺れを含む立体映像視聴時の生体信号(脈波,心電,血圧,瞳孔)および主観評価の記録.2)自律神経機能解析を行い,生理指標によって不快度の連続的な変化を推定.3)実験映像の動きと不快度との相互関係についてのモデル解析.生体信号および主観評価の記録については,従来循環系の指標のみを用いていたのに対して,本年度は新たに視覚系の指標も評価対象としたため,映像視聴時の照度および瞳孔系の変化も同時に記録した.視覚調節機能の評価では,照度を入力とし,瞳孔面積を出力としたモデル同定を行い,ゲインおよび遅れ時間を指標とした.生理指標によって補完された連続的な不快度の変化を映像の縦揺れを入力としたHammerstein型非線形モデルによって同定した.結果として,自律神経機能解析においては,従来主に循環系指標のみで行われていた自律神経解析に視覚調節系の情報を導入することによって,従来よりも主観評価との相関を向上させることに成功した.得られた自律神経情報による不快度の変化を映像の揺れの成分の大きさを入力したモデルによって推定することを試みたところ,不快度の大まかな変化を推定できる可能性が示唆された.今後は,モデルの前段にある非線形要素の係数や線形モデルの自己回帰項の値などの評価によって,不快度の変化に影響を与える揺れの大きさの閾値や回復の時定数などについての詳細な考察を行う必要がある.映像の視聴において,揺れなどの不自然な映像要素によって生じる酔いなどの生体影響を,自律神経指標を用いて推定する方法を開発することを目的とし,新しい自律神経解析手法の開発と,映像要素から不快度を推定する手法の提案を行った.その結果,従来の自律神経指標よりも時間分解能が高い手法として,循環系における血管調節機能に着目し,その有効性が示された.また,映像の揺れの情報から視聴時の酔いを推定するモデルをHammerstein型非線形モデルによって表したところ,相関係数0.74の精度で推定が可能であった.本手法を用いることにより,映像要素が生体に与える影響をより客観的に評価できる可能性が示された.23年度は1)血管調節パラメータの妥当性の調査,2)映像視聴実験,3)映像視聴時の各指標の変化の調査を目的とした.血管調節パラメータの妥当性の調査では,電気回路モデルをベースとして,伝達関数をARXモデルで表現し,その中のAR項を血管調節パラメータとして定義づけた.本パラメータの基本特性を確認するために交感神経活動の検査の一つである寒冷昇圧試験を行った際の本指標を求めたところ,寒冷刺激により優位に上昇し,本指標が交感神経活動の指標として有用であることが示唆された.また,本指標は静脈の圧迫時にも上昇する傾向を示したことから生体の血管抵抗の変化を反映している可能性が示唆された.本指標は最低で1拍分のデータから算出可能であり,血管弾性の物理的特徴量に起因することから個人差も比較的少ない可能性がある.

一方,各波形が正しく計測出来ていない場合は指標の信頼度が低くなるため,信頼性の評価も同時に行う必要があることも明らかとなった.映像視聴実験および視聴時の各指標の調査では,立体映像中に加工を加えて違和感のあるシーンを含む映像を視聴した際の生理指標の違いについて調査を行った.その結果,違和感のある映像による生体へ影響は,心拍数や血圧では優位な変化は現れなかったが,血管調節パラメータではいくつかのシーンにおいて優位な変化が確認できた.従来の自律神経指標では,時間分解能の粗さから,わずかに含まれるシーンの影響を捉えることは困難であった.一方で,映像要素の種類,程度や時間などの影響の基本的な特性を調べる必要があることも明らかとなった.24年度は1)血管調節パラメータの妥当性の調査,2)映像視聴実験,3)非接触計測の検討を目的とした.血管調節パラメータの妥当性の評価では,上腕の繰り返しの圧迫に対して指標は上昇する傾向を示し,運動開始直後では指標が減少する被験者が多かったことから本指標の妥当性が示唆された.一方,圧迫によって鬱血が生じる場合は指標の値が減少すること,体動の影響を考慮する必要があることなどの問題点も明らかとなった.映像視聴実験では,立体映像視聴時の映像酔いについて,不快度を循環系のパラメータで推定する試みを行った.その結果不快度の経時的な変化を推定できる可能性が示唆された.さらに,循環系の情報を非接触で計測する手法の検討を行った結果,カメラ画像から瞬時心拍数や脈波伝播に関する情報を得ることができる可能性が示された.上記の通り,本年度はおおむね研究計画通りに実行できたと考えられるが,一方で新たな課題も明らかとなったため,次年度以降の研究に盛り込む必要がある.23年度は1)血管調節パラメータの妥当性の調査,2)映像視聴実験,3)映像視聴時の各指標の変化の調査を目的とした.血管調節パラメータの妥当性の評価では,寒冷昇圧試験および上腕圧迫に対してモデルから予想される結果を得ることができた.しかし,計測の安定性や同定誤差が大きい時の対処について再検討する必要性についても明らかとなった.映像視聴実験では,立体映像に対して加工を施して映像を利用して自律神経指標の変化を調査した.実験結果から血管調節パラメータの有効性については確認できたが,使用した映像では,生体に影響を与えた要素を明確にすることは困難であった.上記の通り,本年度はおおむね研究計画通りに実行できたと考えられるが,一方で新たな課題も明らかとなったため,次年度以降の研究に盛り込む必要がある.24年度において,計測が不安定な場合における指標の信頼性の低下への対策および映像による不快度の連続的な変化を推定することが必要であるため,次年度には,1)血管調節パラメータ算出方法の改善,2)基本的な映像要素で構成された立体映像視聴時の生体影響調査を主に行う.1)の血管調節パラメータ算出方法の改善では,システム同定に用いる信号の前処理よる同定精度の向上と信頼性が低い場合の対策について昨年度得られた基本特性の実験結果を拡充して行うとともに映像視聴実験の解析に応用する.2)基本的な映像要素で構成された立体映像視聴時の生体影響調査では新たにCGを利用してカメラ運動と視差を任意に変えた映像を作成し,その映像を視聴した際の影響の調査を行う.
イネにおける光化学系ATP生産能力の増強による光合成機能の改良

イネ葉の光合成能の増強を目指し,光合成の律速段階となっているATPの生産を担う葉緑体型ATPaseの量を遺伝子組換えにより増強することを試みた.葉緑体型ATPaseの各サブユニット間の結合と活性制御を担っているATPDを単独で過剰発現およびコントロールとして発現抑制を行い,それぞれ10系統および16系統の組換え体を得たが,葉緑体型ATPaseの量が大きく変化した個体は得られなかった.イネ葉の光合成能の増強を目指し,光合成の律速段階となっているATPの生産を担う葉緑体型ATPaseの量を遺伝子組換えにより増強することを試みた.葉緑体型ATPaseの各サブユニット間の結合と活性制御を担っているATPDを単独で過剰発現およびコントロールとして発現抑制を行い,それぞれ10系統および16系統の組換え体を得たが,葉緑体型ATPaseの量が大きく変化した個体は得られなかった.高等植物の光合成光化学系によるATP生産は,現在の大気条件下や将来的に予測される高CO_2環境下の光合成速度を律速する有力な候補である.これを司るのは葉緑体チラコイド膜に存在する葉緑体型ATPase複合体であり,そのサブユニット構成はは核コード3分子種および葉緑体コード6分子種となっている.このように葉緑体型ATPaseのサブユニット構成は非常に複雑であり,量的増強を試みた研究例は世界的に見てもこれまでにない.そこで,イネにおける葉の光合成能力の増強をねらい,核コードのサブユニットの過剰発現を行うこととした.はじめに、ATPC(Os07g0513000),ATPD(Os02g0750100)およびATPG(Os03g0278900)の全長cDNA配列を,イネゲノムデータベースの情報(RAP-DB;http://rapdb.dna.affrc.go.jp/)をもとに,5'-および3'-RACE法を用い特定した.次いで,これらを緑葉で強力に発現するイネRBCSプロモーターの制御下で3重過剰発現するベクターを構築することを試みたものの,複雑な構造を有し,また,サイズが非常に大きくなるため,現在のところ成功には至っていない.このため,各サブユニットの結合とATPase活性の制御を担っているATPDを単独で過剰発現するベクターのまず構築をした.より強力な遺伝子発現を狙うため,イネRBCSのプロモーターおよび5'-UTR領域からシームレスにATPDの開始コドンが始まるようなコンストラクトとすることができた.このベクターを用い,現在#系統の形質転換体が得られている.高等植物の光合成光化学系によるATP生産は,現在の大気条件下や将来的に予測される高CO_2環境下の光合成速度を律速する有力な候補である.これを司るのは葉緑体チラコイド膜に存在する葉緑体型ATPase複合体であり,そのサブユニット構成はは核コード3分子種および葉緑体コード6分子種となっている.このように葉緑体型ATPaseのサブユニット構成は非常に複雑であり,量的増強を試みた研究例は世界的に見てもこれまでにない.そこで,イネにおける葉の光合成能力の増強をねらい,核コードのサブユニットの過剰発現を行うこととした.本年度は、ATPC(Os07g0513000), ATPD(Os02g0750100)およびATPG(Os03g0278900)を3重過剰発現するベクターを構築することを試みたが,現在のところ成功には至っていない.先行して各サブユニットの結合とATPase活性の制御を担っているATPDを単独で過剰発現するベクターおよびコントロールとしてアンチセンス法により発現抑制するベクターを作成し,イネの形質転換を行った.その結果,過剰発現体および発現抑制体がそれぞれ10系統および16系統得られた.しかしながら,葉緑体型ATPaseの量が大きく変化した形質転換体は獲られなかった.したがって,イネにおいて葉緑体型ATPaseの量を改変するためには,ベクターの設計を含めたストラテジーを再考する必要がある.また,Rubisco量を特異的に増加させた形質転換体イネでは,光合成の律速段階がATP供給であるよりもカルビンサイクルの代謝が滞っていたためであると考えられる結果も得られたので,光合成能強化のストラテジー自体にも再考の余地があると考えられる.
乳牛の乾乳期栄養管理によるエピジェネティクス調節を介した代謝ホルモンの作用制御

前年度,DAVIDを用いたin silico解析により肝臓脂質代謝関連遺伝子を281個抽出し、マウス卵巣でのメチル化スコア検索データベースを用いて、プロモーター領域にCpG配列を有しメチル化/脱メチル化される可能性のある脂質代謝関連遺伝子を51個選抜した。実際にマウス肝臓で発現が確認されたのは、脂肪酸代謝・脂肪細胞分化・細胞脂質代謝・TAG合成分解に関連するものが各3個、グリセロリン脂質代謝・エーテルリン脂質代謝・リン脂質代謝・脂肪酸合成酵素・脂質粒子形成・脂質輸送・脂肪細胞応答に関連するものが各1個、スフィンゴ脂質代謝・GPIアンカー生合成に関連するものが各2個、シグナル伝達経路関連遺伝子11個、ミトコンドリア代謝関連遺伝子4個の合計38個であった。このマウス肝臓で発現が確認された38個の遺伝子の周産期における発現変化を6週齢雌マウス(C57BL/6J)を15匹供試し、非妊娠未発情、妊娠15日目、出産日、出産5日目および出産10日目の各ステージに分け、検討した。シグナル伝達経路関連遺伝子(Pparg)のmRNA発現は妊娠中に低く、出産後に高くなった。脂肪酸分解関連遺伝子(Acsl1・Adh5)、脂肪酸合成酵素関連遺伝子(Cbr4)、GPIアンカー生合成関連遺伝子(Pigc・Pigk)、TAG合成分解関連遺伝子(Lipe・Mogat1)、シグナル伝達経路関連遺伝子(Trib3・Ppara・Slc27a2)、ミトコンドリア代謝関連遺伝子(Ppid)のmRNA発現は妊娠中に高く、出産後に低下した。以上より、CpG配列を持つ複数の脂質代謝関連遺伝子が分娩後に抑制されることが示された。今後は、ウシ周産期の肝臓にて分娩前の栄養状態が、これらの遺伝子発現に及ぼす影響を検討する必要がある。当初の計画通りに順調に進展しており,また乳牛の乾乳期および産褥期の肝臓組織片採取も予定通り進行している。すでに,乳牛における採材は2/3が終了しており,本年度得られたマウスでの変化解析をふまえて,乳牛の周産期における肝臓での候補遺伝子の変化解析を実施する。最近,乳牛の周産期(分娩前後)では,乾乳期(分娩前)の栄養状態が一因とみられる代謝障害が多発している。研究代表者は,乾乳期の栄養状態が分娩後の栄養代謝と乳生産に影響することを明らかにしており,その機序として成長ホルモン(GH)とインスリンの肝臓脂質代謝に対する作用変化が一因であることを見いだしている。これらホルモンの作用変化には,医学領域や応募者の先行研究から,栄養要因による肝臓脂質代謝関連遺伝子のメチル化/脱メチル化を介したエピジェネティクス調節機構が関与していると考えられる。本研究は,乾乳期の栄養状態による分娩後のGHおよびインスリンの肝臓脂質代謝に対する応答の変化機序をエピジェネティクス調節機構から明らかにすることを目的とし,平成28年度は以下の成果を得た。平成28年度において,動物種間比較(マルチプルアライメント)によるウシ脂質代謝関連遺伝子プロモーター領域CpGアイランドのin silico解析を実施した。まず,ウシ肝臓における脂質代謝関連遺伝子を候補化するため,ウシ肝臓のマイクロアレイ解析データ(24,016遺伝子,Li et al., 2008)から遺伝子データベースDAVIDを用いて脂質代謝に関連するものを281遺伝子に絞った。次に,この281遺伝子と既にデータを所有しているマウス卵巣(万能系)のメチル化/脱メチル化データと比較し,卵巣でメチル化/脱メチル化している遺伝子を151遺伝子まで候補化した。この151遺伝子からCpGアイランドを含む遺伝子を選択し51遺伝子を候補化した。さらに,マウス肝臓を用いてリアルタイムPCRにより51遺伝子の肝臓における発現有無を検討し,38遺伝子を肝臓でメチル化/脱メチル化しうる脂質代謝関連遺伝子として最終的に候補化した。現在,これら遺伝子群のマウスの妊娠・出産による肝臓での発現変化を検討中である。また,当初予定にはしていなかったが,候補化遺伝子をさらに明確にするために,マウスを用いたモデル実験を実施を追加して精度を高めている。

脂肪酸分解関連遺伝子(Acsl1・Adh5)、脂肪酸合成酵素関連遺伝子(Cbr4)、GPIアンカー生合成関連遺伝子(Pigc・Pigk)、TAG合成分解関連遺伝子(Lipe・Mogat1)、シグナル伝達経路関連遺伝子(Trib3・Ppara・Slc27a2)、ミトコンドリア代謝関連遺伝子(Ppid)のmRNA発現は妊娠中に高く、出産後に低下した。以上より、CpG配列を持つ複数の脂質代謝関連遺伝子が分娩後に抑制されることが示された。今後は、ウシ周産期の肝臓にて分娩前の栄養状態が、これらの遺伝子発現に及ぼす影響を検討する必要がある。当初の計画通りに順調に進展しており,また乳牛の乾乳期および産褥期の肝臓組織片採取も予定通り進行している。当初計画通り,乳牛における採材を進め,マウスを用いたモデル実験を追加することで,遺伝子の候補化の精度を高め,一層推進を図る。すでに,乳牛における採材は2/3が終了しており,本年度得られたマウスでの変化解析をふまえて,乳牛の周産期における肝臓での候補遺伝子の変化解析を実施する。