hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生活余暇空間とサイバースペース経済シミュレーション分析

単一都市経済モデルに、情報と交通混雑、余暇、規模・集積効果を組み込んだ一般均衡モデルを構築した。サイバースペースと物理的空間を明示的に分離し、サイバースペース経済で重要な役割を演じる仮想財、仮想企業と既存物理的都市の関係をシミュレーションにより解明した。情報ネットワーク、交通ネットワーク及び規模・集積の効果を考慮に入れた複数都市システムの数値シミュレーションを実施した。サイバースペースで展開される新都市基盤としての仮想都市を内生化し、既存物理的都市との相互依存関係を都市間の物流と情報流動を考慮して分析した。地球規模で展開される無線通信インフラの最適空間構造を、地上波システムと衛星通信システムとの代替性を考慮して分析し、両システム間の最適周波数割当を理論的に検討した。非線形複数都市システムモデルを数値シミュレーションにより解析し、住宅、交通、農業の土地利用パターンを解明した。集積の経済の外部性、混雑の外部不経済を内生化した、単一都市モデルを構築し、市場解と社会的最適解の関係を理論的に検討し、コースの定理に基づいたピグー式税金・補助金システムと最適な所得分配政策が都市空間構造に与える影響を数値シミュレーションにより分析した。サイバースペース内に蓄積される知識資本ストックと都市経済成長の関係を記述する都市群経済成長モデルを構築した。都市群を生産型都市と消費型都市に分類し、都市住民の最適行動に基づく人的資本ストック蓄積が二種類の都市群の経済成長に与える影響を、都市群間輸送との関係を考慮して理論的に分析した。我が国及び海外の諸都市における情報化政策やIT関連産業の集積エリアの特徴を体系的に整理し、比較分析を行った。これらの研究成果については、日本地域学会、都市計画学会、国際地域学会等で報告、発表した。(1)情報経済論,情報通信産業,情報技術産業,家計行動の変化および交通混雑に関する文献の収集・整理を行った。(2)余暇行動,就業-立地行動を内生的に取り扱う都市家計行動モデル,情報・知識インプッ卜中枢管理機能,規模・集積の効果を考慮した都市生産モデルの構築,解析を行った。(3)住居-就業行動,余暇活動,労働生産性,地価分布を内生的に取り扱う非線形都市市場均衡モデルの構築を行った。高性能エンジニア・ワークステーションを駆使した非線形シミュレーション・アルゴリズムの開発を行った。(4)サイバースペースと物理的スペースを考慮した単一都市モデルを構築した。(5)バーチャル企業と物的企業のモデル化を行い、バーチャル企業の発展がサイバースペース及び物理的空間に与える影響を検討した。(6)非線形単一都市モデルのシミュレーションにより、市場均衡解を導出し、単一都市モデルでの空間的構造を明らかにした。基本的に、当初に計画した研究目的、研究計画・方法に従い、研究を遂行し、十分な結果が得られている。空間経済における情報・知識の役割をより明確にするため、物理的空間とサイバースペースを分離し、両空間の相互作用から、都市空間構造が変貌してゆく過程を説明するためのモデル構築を行った。数値シミュレーション・アルゴリズムとソフトウエアの開発を行った。物理的空間における物的財・物的資本とサイバー空間における情報財・知識資本を定義し、両空間における財フローを解析し、交通インフラと情報インフラの空間的構造を明らかにした。ネットワークの外部性の組み込みと社会的最適解の導出については、平成11年度での検討事項とした。また、サイバースペースを考慮した複数都市システムの基本モデルを構築した。この成果は次年度の研究への橋渡しとなり、次年度への準備も十分整っている。(1)von Thunen-Alonso型の単一都市経済モデルに、情報と交通混雑、規模・集積効果を組み込んだ一般均衡モデルを構築した。サイバースペースと物理的空間を明示的に分離し、バーチャル財、バーチャル企業など情報化社会の重要な性質を分析するためのモデル構築を行った。情報ネットワークの外部性の組み込みのは今後の課題として残っている。

(2)上記の理論モデルに従い、数値シュミレーションアルゴリズムとソフトウエアを開発し各種パラメータによる感度分析を行い、モデルの性質を解明した。サイバースペースの拡大が物理的空間に与える影響を分析した。(3)情報ネットワーク、交通ネットワーク及び規模・集積の効果を考慮に入れた複数都市システムモデルを構築した。サイバースペースで展開される新都市システムであるバーチャルシティをモデル化した。また、地球規模の複数都市間情報インフラとして注目される情報通信衛星インフラの空間的構造を解明するためのモデル設計を行った。(4)複数都市の非線形モデルのシュミレーションアルゴリズムを開発し、シュミレーションを実施した。複数都市間の交通、住宅、農業の土地利用パターンを導出した。さらに、都市間情報インフラ及び情報財フローの分布の特徴を導出することができた。市場解と社会的最適解の理論的検討は終えているが、シュミレーション結果の比較及び分析結果の効率的な視覚化については、平成12年度での検討事項である。単一都市経済モデルに、情報と交通混雑、余暇、規模・集積効果を組み込んだ一般均衡モデルを構築した。サイバースペースと物理的空間を明示的に分離し、サイバースペース経済で重要な役割を演じる仮想財、仮想企業と既存物理的都市の関係をシミュレーションにより解明した。情報ネットワーク、交通ネットワーク及び規模・集積の効果を考慮に入れた複数都市システムの数値シミュレーションを実施した。サイバースペースで展開される新都市基盤としての仮想都市を内生化し、既存物理的都市との相互依存関係を都市間の物流と情報流動を考慮して分析した。地球規模で展開される無線通信インフラの最適空間構造を、地上波システムと衛星通信システムとの代替性を考慮して分析し、両システム間の最適周波数割当を理論的に検討した。非線形複数都市システムモデルを数値シミュレーションにより解析し、住宅、交通、農業の土地利用パターンを解明した。集積の経済の外部性、混雑の外部不経済を内生化した、単一都市モデルを構築し、市場解と社会的最適解の関係を理論的に検討し、コースの定理に基づいたピグー式税金・補助金システムと最適な所得分配政策が都市空間構造に与える影響を数値シミュレーションにより分析した。サイバースペース内に蓄積される知識資本ストックと都市経済成長の関係を記述する都市群経済成長モデルを構築した。都市群を生産型都市と消費型都市に分類し、都市住民の最適行動に基づく人的資本ストック蓄積が二種類の都市群の経済成長に与える影響を、都市群間輸送との関係を考慮して理論的に分析した。我が国及び海外の諸都市における情報化政策やIT関連産業の集積エリアの特徴を体系的に整理し、比較分析を行った。これらの研究成果については、日本地域学会、都市計画学会、国際地域学会等で報告、発表した。
森林の多目的利用に関する日米比較研究-国有林を中心に-

森林は木材生産・水源涵養・国土保全・レクリエーション・景観・その他の副産物生産など多くの機能を有している。森林が国土の3分の2を占めるわが国において、森林の持つ特徴を生かした利用を図ることは重要である。本研究は、日米の国有林を対象に森林の多目的利用の実態を比較分析するものであり、本年度は日本国内における国有林の多面的機能の積極的活用事例に関する調査を中心に行った。現地調査はほぼ当初の予定通りに、北海道営林局・旭川営林支局・青森営林局・秋田営林局・前橋営林局・東京営林局・長野営林局・大阪営林局・熊本営林局の各管内において実施することができた。日本の国有林の多目的利用の特徴として明らかになったことは、旧来水源林としての位置づけが重要視されてきたことと、近年ではレクリエーション利用が伸びており、特に森林空間利用と称してヒューマングリーンプランなどの大規模事業が各地で盛んに行われていることである。興味深いレクリエーション利用としては、余市営林所管内におけるヘリコプター輸送を利用した山頂からの林間スキーや下屋久営林署における世界自然遺産の保護・管理などがあげられる。また、その他では、京都営林所管内における風景林施業や幾寅営林署における林間放牧など地域の特色に基づいた独自の森林利用が図られている実態がつかめた。森林空間利用林における収益貸付事業は採算性の極めて優れた事業であり、国民のリゾートへのニーズと多額の赤字を抱える国有林のニーズがマッチしたもので、バブル期の日本社会を特徴づける森林利用形態といえる。しかし、そこではかなりの面積の森林伐開を伴うことが多く、賛否の分かれる場合も見られる。それに比べて、原生的な自然をそのまま残した身近なレクリエーションの場である自然休養林は収益には結びつかないが、地元自治体との協力体制のもとで地域住民の間に溶け込んだ森林の利活用となっている。いずれにせよ、国有林における森林の総合利用としてのレクリエーション事業は拡充しつつあり、これは国民の需要を反映したものであるということができる。
コ-ヌス・クローネ外冠への陶材焼付用合金の適用と外冠部の形態との関係

コ-ヌス・クローネは種々の長所を有する補綴維持装置であるため、臨床で頻用されているが、外冠の前装にはその機械的特性から硬質レジンが用いられている.硬質レジンは色調の変化や耐摩耗性に欠けるなどの短所を有するため、前装への陶材の適用が試みられているが、外冠のひずみにより前装部の破折が生じるため症例を選んで適用されている.本研究の目的は、すべての症例に陶材を適用することにある.まず2種類の歯科用鋳造用合金を使用し、外冠脚部を荷重したときの外冠のひずみ量を測定して比較検討した結果、チタン含有コバルトクロム合金が白金加金合金よりもひずみが少なく、良好な結果が得られた.さらに、外冠脚部を厚くしたものと移行部に補強梁を付着したもので外冠のひずみ量を測定した.その後、実際に陶材前装外冠を製作し、その破折の有無および破折状態を肉眼的に観察した.その結果、脚部の形態の違いによる外冠のひずみ量は通常の形態では遠心側に集中した.厚さを2倍にした形態ではひずみ量は減少したが、同様に遠心側に集中する傾向を示した.補強梁を設けた形態では外冠全体にほぼ均等にひずみが分散し、ひずみ量は厚さを2倍にしたものと同程度に減少した.これらの結果から、脚部を補強することが有効であることが明らかとなった.そしてさらに、チタン含有コバルトクロム合金で製作した外冠に陶材前装し、脚部を荷重して前装陶材の破折を観察した.その結果補強梁を付着した形態で破折が最も少なく、破折状態は近心側のクラック程度であった.コ-ヌス・クローネは種々の長所を有する補綴維持装置であるため、臨床で頻用されているが、外冠の前装にはその機械的特性から硬質レジンが用いられている.硬質レジンは色調の変化や耐摩耗性に欠けるなどの短所を有するため、前装への陶材の適用が試みられているが、外冠のひずみにより前装部の破折が生じるため症例を選んで適用されている.本研究の目的は、すべての症例に陶材を適用することにある.まず2種類の歯科用鋳造用合金を使用し、外冠脚部を荷重したときの外冠のひずみ量を測定して比較検討した結果、チタン含有コバルトクロム合金が白金加金合金よりもひずみが少なく、良好な結果が得られた.さらに、外冠脚部を厚くしたものと移行部に補強梁を付着したもので外冠のひずみ量を測定した.その後、実際に陶材前装外冠を製作し、その破折の有無および破折状態を肉眼的に観察した.その結果、脚部の形態の違いによる外冠のひずみ量は通常の形態では遠心側に集中した.厚さを2倍にした形態ではひずみ量は減少したが、同様に遠心側に集中する傾向を示した.補強梁を設けた形態では外冠全体にほぼ均等にひずみが分散し、ひずみ量は厚さを2倍にしたものと同程度に減少した.これらの結果から、脚部を補強することが有効であることが明らかとなった.そしてさらに、チタン含有コバルトクロム合金で製作した外冠に陶材前装し、脚部を荷重して前装陶材の破折を観察した.その結果補強梁を付着した形態で破折が最も少なく、破折状態は近心側のクラック程度であった.
新規ニューロトレーサーウイルスと組織透明化技術を用いた単独神経回路可視化法の開発

げっ歯類神経細胞への適応によるためかPHEV 67N株の様々な細胞株への感染性が変化していることが明らかとなったため、当初使用予定であったネココロナウイルス株とfcwf-4細胞が相同組換え実験に適していないことが明らかとなった。昨年度は、ウイルスゲノム相同組換えに適した新たな細胞株の選定実験を多数の培養細胞株を用いて実施し、相同組換えに適した細胞株に選定することによって、培養細胞株を変更することで対応可能なことを確認した。今年度はより効率的に相同組換えを行えると予想されるレシピエントウイルス株と培養細胞株の組み合わせについて検討した。PHEウイルスの相同組換え実験により適したウイルス株と細胞株を選抜できたことから、今後効率よく発光タンパク質遺伝子導入PHEV組換えウイルス株の作製を進めることが可能となった。また、PHEVを安定的に増殖させ、正確にウイルス力価を判定できるよう、PHEV感受性細胞株(FS-L3株)の詳細な培養条件を検討し、PHEVの増殖・力価測定に適した細胞クローンをクローニングし、培養条件を確定した。併せて、安全なニューロトレーサーウイルスとしての組換えPHEV 67N株作製とPHEV検出系確立のため、Nタンパク質と合わせてHEタンパク質の各種発現系・検出系を開発した。齧歯類神経細胞高親和性株PHEV 67N岩手株のNタンパク質遺伝子を元に大腸菌発現系を用いた組換えPHEV 67N株Nタンパク質、HEタンパク質を作製し、抗PHEV NおよびHEタンパク質抗体を高感度に検出可能なELISA法を確立した。現在、わが国におけるPHEV感染症に対する疫学調査を継続して実施中である。2018年4月頃から豚血球凝集性脳脊髄炎ウイルス(PHEV)の増殖・ウイルス力価測定に必須である培養細胞(FS-L3細胞)の増殖が悪化し、実験に支障をきたすようになった。本研究に用いるPHEVに感受性のある細胞株は極めて少なく、新たに入手することが困難なため、細胞ストックを解凍・再培養し、培地・試薬等を新たに購入するなどしたが改善せず、細胞培養系を研究に使用可能な状態に戻すために約8か月を要した。そのために研究の進捗が大幅に遅れてしまった。また、相同組換えによる発光タンパク質遺伝子導入組換えウイルス株の作製に使用する予定であったfcwf-4細胞(ネコマクロファージ系株化細胞)に対するPHEV67株の感染性が変化したため、相同組換え実験に使用することができず、実験に使用可能な新たな細胞株の選定に時間を費やすこととなった。これらの理由により、発光タンパク質遺伝子導入PHEV 67N組換えウイルス株の作製開始が大幅に遅れることとなった。多くの細胞株を用いて検討した結果、相同組換え実験に適したウイルス株と細胞株を確定できたこと、またFS-L3細胞の性状が研究継続可能な状態に回復したことから、今後、相同組換えシステムによる高輝度発光タンパク質遺伝子導入PHEV 67N組換えウイルス株の作製とニューロトレーシング解析を再開し、進めることができものと考えている。ウイルスの増殖・力価測定に必須であるFS-L3細胞の性状が研究継続可能な状態に回復したことから、相同組換えシステムによる高輝度発光タンパク質遺伝子導入PHEV 67N組換えウイルス株の作製を継続して実施する。CrFK細胞とType IIネコ腸コロナウイルス79-1683株を用いた相同組換えにより、GFP-1等の蛍光タンパク質遺伝子を組み込んだPHEV 67N株を作製する。その後、蛍光タンパク遺伝子導入PHEV 67N株(ニューロトレーサーウイルス)の、FS-L3細胞およびPC12細胞などの株化培養細胞系での感染・増殖とGFPなどの蛍光を確認する。同時に、マウス神経系初代培養細胞及びマウス脳スライス培養系に対しin vitroで新規作製ニューロトレーサーウイルスを感染させ、中枢神経組織におけるニューロトレーサーウイルスの動態について解析を進める。さらに、マウス脳透明化技術を用いて、脳全体を検体として蛍光実体顕微鏡下での神経接続のトレーシングを検討する。並行して、神経細胞特異的プロモーター制御によるPEDV67N株Nタンパク質発現PC12細胞, neuro-2a細胞の作製、神経細胞特異的にPHEV Nタンパク質を発現させる発現系の開発を継続する。本年度は、安全なニューロトレーサーウイルスとしての組換えPHEV 67N株作製とPHEV検出系確立のため、Nタンパク質の各種発現系・検出系の開発を進めた。齧歯類神経細胞高親和性株PHEV 67N岩手株のNタンパク質遺伝子をクローニングし、大腸菌発現系を用いて組換えPHEV 67N株Nタンパク質の大量発現系を作製した。作製した組換えNタンパク質を抗原として抗PHEV Nタンパク質モノクローナル抗体(MAb)の作製を継続して実施している。また、作製した組換えPHEV Nタンパク質を用いて抗PHEV Nタンパク質抗体を高感度に検出可能なELISA法を確立した。PHEV 67N岩手株のウイルスゲノム3'領域9 kbを複数のウイルスゲノム断片としてRT-PCRにより増幅した。今後ウイルスゲノム断片を結合して連続した9kbウイルスゲノム断片を作製し、発光タンパク質遺伝子を組み込む最適な部位を決定する。齧歯類神経細胞高親和性67N株と非親和性ONS204株のウイルスゲノム塩基配列を比較したところ、発光タンパク質組み込み部位の1候補であるns

2遺伝子においてONS204株で大きな欠失が確認されたことから、ns2遺伝子の機能・感染細胞での発現様態を調べるため、大腸菌発現系により組換えns2タンパク質を作製し、組換えns2タンパク質を抗原として抗ns2ポリクローナル抗体を作製した。作製した抗ns2抗体を用いてPHEV感染細胞でのns2の発現様態について研究祖進めている。PHEV Nタンパク質の大腸菌発現系による組み換えタンパク質の作製、組み換えNタンパク質を用いたELISA法による抗PHEV抗体検出法の開発、PHEV Nタンパク質を発現する哺乳類培養細胞の作製など、概ね予定通り進行した。一方で、抗PHEV Nタンパク質モノクローナル抗体の作製に当初予想より時間がかかっており、また、発光タンパク質遺伝子挿入部位の候補であるns2遺伝子に大きな変異が確認されたことから、新たにns2遺伝子産物の発現様態や機能の解析などの実験を進めている。そのため、神経細胞特異的プロモーターを用いたPHEV Nタンパク質発現系の開発が遅れている。PHEV Nタンパク質モノクローナル抗体の作製も進んでおり、ns2に関する実験も順調に進んでいることから、平成29年は予定通り、1)「神経細胞特異的プロモーター制御によるPEDV67N株Nタンパク質発現PC12細胞の作製の継続実施」。2)「相同組換えシステムによる高輝度発光タンパク質遺伝子導入PHEV 67N組換えウイルス株の作製の継続実施」を予定通り進行させることができものと考えている。本年度は、安全なニューロトレーサーウイルスとしての組換えPHEV 67N株作製とPHEV検出系確立のため、Nタンパク質の各種発現系・検出系を開発した。齧歯類神経細胞高親和性株PHEV 67N岩手株のNタンパク質遺伝子を元に大腸菌発現系を用いた組換えPHEV 67N株Nタンパク質を作製し、抗PHEV Nタンパク質抗体を高感度に検出可能なELISA法を確立した。現在、わが国におけるPHEV感染症に対する疫学調査を継続して実施中である。PHEV Nタンパク質遺伝子を、EF1αプロモーターを持つ哺乳類細胞発現ベクターに組み込み、FS-L3細胞と神経細胞へ分化するPC12細胞に遺伝子導入し、PHEV Nタンパク質を発現する細胞株を作製した。これらの細胞は、Nタンパク質遺伝子を欠損した発光タンパク質遺伝子導入PHEV 67N組換えウイルス株と組み合わせることにより、さらに安全性の高いニューロトレーサーウイルスと宿主となる実験動物の系の開発に関する基礎データを得るための重要なツールとなる。ウイルスゲノム解析の結果、大きな遺伝子変異が存在することが明らかとなったns2遺伝子の機能・感染細胞での発現様態を調べるため、大腸菌発現系により組換えns2タンパク質を作製し、組換えns2タンパク質を抗原として作製した抗ns2ポリクローナル抗体を用いてPHEV感染細胞でのns2の発現様態を間接蛍光抗体法により明らかとした。
落石挙動予測解析の妥当性を保証する計算条件の明示

高度な落石シミュレーションにおいて,工学的に意味のある解析結果を得るための計算条件の基準や計算パラメータに関する情報を整備した.これらの情報は,今後の落石防災事業における数値解析の利用に対しての基礎データとなる.また,実際の落石事例を対象として,整備した情報の有用性を確認するとともに,高度な落石シミュレーションの結果から落石のリスクを確率論的に評価する手法を提案した.これまでに得られていた木製の落石模型実験を発展させ,落石形状がより複雑な条件で実験データを蓄積した.また,その蓄積された実験データを対象として,個別要素法による再現解析を実施した.解析の中では,落石形状の表現精度を様々に変化させ,形状表現精度が解析結果に及ぼす影響を詳細に調べた.実験結果と解析結果の差を定量化するための手法に関する検討を行い,その結果に基づいて定量化された実験結果と解析結果の差を分析することにより,要素サイズ比と要素重合比という指標を定義し,これらの2つの指標で表現した空間内に置いて,工学的に必要とされる解析条件を議論できる可能性を示した.現段階では,小規模な木製の模型実験との比較という限定された条件であるため,解析結果の信頼性を完全に満足する指標のレベルまでは達していないものの,今後の検証を通じて,実務レベルで使用可能な指標となる可能性がある.また,形状精度に関する2つの指標で作られる空間上での評価の有効性をより詳細に調べるために,新たに,複雑形状を有する砕石を用いた模型実験の再現解析も進めている.この模型実験は,これまでに対象としてきた実験と比べて規模が大きく,砕石を用いているため,より現実の落石に近い条件となる.この解析の終了後に,形状表現精度が解析結果に及ぼす影響を分析する予定である.この他に,次年度から予定している解析次元が及ぼす影響に関する準備のための解析を実施し,データを蓄積した.昨年度までに実施した小型の模型実験の再現解析に加えて,砕石を用いた中規模な実験の再現解析を実施した.また,これらの解析結果を実験結果と比較することにより,個別要素法を用いた落石挙動解析に必要となる計算条件の整理を実施した.その結果,反発係数が一定の条件では,バネ定数は実際の材料に対応する値を用いなくても,ある程度大きな値に設定をすることで工学的に妥当な解を得られることが明らかとなった.また,初期姿勢を変化させることで,実験結果の到達分布を表現できることを確認した.なお,落石挙動のバラツキを表現するための初期姿勢の微小変化についても,変化させる幅は落石の到達分布に対してそれほど大きな影響を与えないことも明らかとなった.ただし,複雑な形状の落石の場合,初期の落石の向きが到達分布全体の傾向に影響を与えることを確認した.これは,実現象でも同様の効果があるものの考えられるため,実際の評価の際には留意すべき事項として挙げられる.さらに,実斜面を対象として個別要素法を用いて落石挙動を評価した結果を統計的に分析し,主要な計算条件(反発係数,形状,サイズ)の寄与率についても言及した.また,この中で,個別要素法を用いて確率論的に落石リスクを評価する枠組みについても提案している.これまでの成果により,落石自体の計算条件についてはある程度知見が蓄積で出来たが,解析次元が結果に与える影響については分析が十分ではない.今後重点的に研究を進める予定である.入力条件の寄与率の評価や確率論的評価の枠組みは,当初予定していなかったものであり,計画以上に進んだ内容となっている.一方で,当初予定していた解析次元が結果に与える影響については十分に分析が十分でなく,全体としては概ね順調であるが,今後申請時の計画に沿うように修正しながら進める必要がある.本年度は,主に落石現象のバラツキの取り扱いと斜面に関する解析条件に関する分析を進め,落石リスクを精度よく評価するための解析条件や結果の整理方法について整理した.まず,落石現象のバラツキについては,落石の形状表現精度および物性値に関する不確実性を定量化し,それぞれの不確実性の寄与度を定量化した.その結果に基づいて,落石解析の中で重要となる解析条件について整理している.次に,複数の解析結果から得られる異なる落石経路の結果に基づいて,設定した落石エネルギーに対する超過確率の空間分布を表現する手法を提案した.なお,この手法の有用性を検証するため,実際の落石リスク評価が必要とされる実斜面へ適用し,現状の落石リスク評価の中では難しい斜面下の平坦部のエネルギー減衰効果を定量的に表現することに成功した.さらに,落石現象のバラツキを表現するために必要となる解析ケース(試行回数)についても分析を行っている.最後に,斜面の物性の空間分布が解析結果に与える影響について分析を行った.物性が空間的に均質である斜面と不均質である斜面について,それぞれ十分な試行回数の下で解析を実施し,その結果から物性の空間分布の影響を定量的した.不均質な空間分布については,標準偏差と自己相関距離によって分布を調整しており,それらの影響が落石の最終到達位置分布に与える影響を調べた.その結果,斜面の物性値の空間的な不均質性によるバラツキは平均値の変動に比べてそれほど大きな意味を持たず,物性値の平均値を精度よく推定することの方が重要であるという結論が得られた.なお,落石解析だけでなく,個別要素法を用いた土砂流動解析についても工学的に必要となる解析条件について分析を実施している.これは,当初の予定には含まれていなかったが,斜面災害リスク評価に対する個別要素法の利用促進という意味で本研究課題と類似性があるため実施した.

高度な落石シミュレーションにおいて,工学的に意味のある解析結果を得るための計算条件の基準や計算パラメータに関する情報を整備した.これらの情報は,今後の落石防災事業における数値解析の利用に対しての基礎データとなる.また,実際の落石事例を対象として,整備した情報の有用性を確認するとともに,高度な落石シミュレーションの結果から落石のリスクを確率論的に評価する手法を提案した.本年度は,落石模型実験の更なるデータ蓄積とその再現解析の実施,実験結果と解析結果の差の定量化のためのパラメータの検討,形状表現精度を表現するための指標の検討,解析次元が結果に与える影響を論じるための事前準備を目的として研究を進めた.申請書に記載した内容どおりに研究が進行しており,一部の成果は学術論文として公開している.解析次元が結果に与える影響について分析を進め,さらに,反発係数や摩擦係数の空間分布などの影響についても分析を進める.次年度が最終年度となるため,全ての成果に基づいて,落石挙動解析に必要となる計算条件を整理する.地盤工学基本的には,申請書に記載した内容に沿って進めるが,必要に応じて新たに解析対象を追加しながら研究を進める.例えば,現状では,提案した形状表現精度に関する指標の有効性を検証するために,新たに複雑形状を有する砕石を用いた模型実験の再現解析を進めている.
位相幾何学の総合研究

位相幾何学に属する諸分野のいくつかの主要なテーマについて,それぞれの専門家が集まって集中的な討論および研究発表を行った.具体的には12のテーマ別の研究集会を開催した。おもな成果は次の通りである.1.3,4次元多様体のトポロジーおよび幾何学について,非常に大きな成果が得られた.とくに3次元多様体の位相不変量については,世界的な業績が得られた.2.ホモトピー論と変換群論については,従来の研究の枠を超えて,代数的K理論や整数論さらには代数幾何学との関連を目指す研究が現れた.3.リーマン面のモジュライ空間のトポロジー、とくにそのコホモロジーに関して、本質的に新しい見地が得られた.そこからは,広範な分野に関連する新しい問題が生じてきた.今後の発展が強く期待される.4.特異点理論,力学系理論,そして葉層構造の研究についても,これまでの成果の上に着々と実績を積み重ねた.5.最近のゲージ理論や数理物理学の発展との関連で、とくに重要性の増しているシンプレクティック幾何学について,位相幾何学の立場からの研究の深まりが見られた.6.コンピューターと位相幾何学との理論的な関わりについての,新しい傾向の本格的な議論がはじめられた.位相幾何学に属する諸分野のいくつかの主要なテーマについて,それぞれの専門家が集まって集中的な討論および研究発表を行った.具体的には12のテーマ別の研究集会を開催した。おもな成果は次の通りである.1.3,4次元多様体のトポロジーおよび幾何学について,非常に大きな成果が得られた.とくに3次元多様体の位相不変量については,世界的な業績が得られた.2.ホモトピー論と変換群論については,従来の研究の枠を超えて,代数的K理論や整数論さらには代数幾何学との関連を目指す研究が現れた.3.リーマン面のモジュライ空間のトポロジー、とくにそのコホモロジーに関して、本質的に新しい見地が得られた.そこからは,広範な分野に関連する新しい問題が生じてきた.今後の発展が強く期待される.4.特異点理論,力学系理論,そして葉層構造の研究についても,これまでの成果の上に着々と実績を積み重ねた.5.最近のゲージ理論や数理物理学の発展との関連で、とくに重要性の増しているシンプレクティック幾何学について,位相幾何学の立場からの研究の深まりが見られた.6.コンピューターと位相幾何学との理論的な関わりについての,新しい傾向の本格的な議論がはじめられた.位相幾何学に属する諸分野のいくつかの主要なテーマについて,それぞれの専門家が集まって集中的な討論および研究発表をおこなった.具体的には13のテーマ別の研究集会を開催した.主な成果はつぎの通りである.1.最近のゲージ理論や数理物理学の発展との関連で,とくに重要性の増しているシンプレクティック幾何学について,位相幾何学の立場からの研究の深まりが見られた.2.3,4次元多様体のトポロジーおよび幾何学については,非常に大きな成果が得られた.とくに3次元多様体の位相不変量については,世界的な業績が得られた.双曲幾何学と結び目の理論における成果も顕著である.3.ホモトピー論と変換群論については,従来の研究の枠を越えて,整数論や代数幾何学との関連を目指す研究が現われた.今後の発展が期待される.4.リーマン面のモジュライ空間のトポロジー,とくにそのコホモロジーに関して,本質的に新しい知見が得られた.そこからは,広範な分野に関連する新しい問題が生じてきた.5.特異点理論,力学系理論,そして葉層構造の研究についても,これまでの成果の上に着々と実績を積み重ねた.6。新しい傾向として,コンピューターと位相幾何学との理論的な関わりについての本格的な議論が始められた.位相幾何学に属する諸分野のいくつかの主要なテーマについて,それぞれの専門家が集まって集中的な討論および研究発表をおこなった.具体的には12のテーマ別の研究集会を開催した.主な成果はつぎの通りである.1.3,4次元多様体のトポロジーおよび幾何学について,非常に大きな成果が得られた.とくに3次元多様体の位相不変量については,世界的な業績が得られた.双曲幾何学と結び目の理論における成果も顕著である。2.ホモトピー論と変換群論については,従来の研究の枠を超えて,代数的k理論や整数論さらには代数幾何学との関連を目指す研究が現われた.3.リーマン面のモジュライ空間のトポロジー,とくにそのコホモロジーに関して,本質的に新しい知見が得られた.そこからは,広範な分野に関連する新しい問題が生じてきた.今後の発展が強く期待される.4.特異点理論,力学系理論,そして葉層構造の研究についても,これまでの成果の上に着々と実績を積み重ねた.5.最近のゲージ理論や数理物理学の発展との関連で,とくに重要性の増しているシンプレクティック幾何学について,位相幾何学の立場からの研究の深まりが見られた.6.コンピュータと位相幾何学との理論的な関わりについての,新しい傾向の本格的な議論が始められた.
慢性膵炎の発症・進展に関与する素因の研究-家庭内発生例の分子生物学的検討

本研究は慢性膵炎の素因,遺伝子異常の関与を解析し,病態の本質に迫ることを目的とした。遺伝性膵炎(HP)の遺伝子異常としてtrypsinogen遺伝子の点突然変異(Whitcomb 1996,1997,G-to-Atransitionin exon 3(R117H)and an A-to-T(N21I)change in exon 2)が欧米の症例で報告された。日本でのこれらの変異の有無と新しい異常の検出,臨床像の差,少子化の日本での家族性膵炎の遺伝性とする条件の確立を試みた。本研究でこれまで集積してきた教室の10代前半に急性炎症で発症した慢性膵炎確診を含む家族例で臨床解析を行った。家族内集積例10家系及び若年発症(JP)例4家系24名(発症者19名、非発症者5名)を対象とした。R117H変異が家族内集積例の4家系で急性炎症での発病者のみに認められた。そのうちGrossのHPの定義を満たすのは3家系であった。しかしExson2の変異は認められていない。発症年齢はHP例では28才以下だったが、HP例を除く家族性膵炎(FP)例では8才46才まで広く分布していた。耐糖能異常は飲酒歴のあるFPと発症から長期経過したHPおよびJP4例中3例に認められた。膵石灰化はHPの総てとFPのほとんどで認められたが、飲酒歴のないJPには認められなかった。2世代(親子)以上で患者が出現しており,特に10歳代での発症例を含む家系であれば,発病者が2人でも遺伝性慢性膵炎と診断可能と考えられた。trypsinogen遺伝子の他の部位,ヒトPSYI,ヒトregIα,ヒトregIβ遺伝子の変異などの異常の有無を各種方法で解析した。しかし,現時点ではこのほかの遺伝子に変異は認められていない。家系解析に頼らず一症例から遺伝子診断することが可能となった。10代前半に急性炎症で発症し,その後の経過から慢性膵炎が確診できた教室症例の臨床解析を行った.膵胆管合流異常,各種代謝異常を除くと11例(膵石灰化5例)が該当した.7例6家系(膵石灰化2例,インスリン治療者なし)が家族内に2人以上の膵炎患者を有していた.親子例が4家系,兄弟例が2家系であったが,同胞がいない2例,片親が不明な2例おり,判定は不能であった.2世代以上で患者が出現し,特に10歳代での発症であれば,2症例であってもGrossらのいう遺伝性慢性膵炎例とすることが妥当である.Lowenfelsらのグループ(the International Hereditary pancreatitis Study Group)に21歳以下の発病,2人以上の膵炎症例が家族内に認められること,他の原因がないことを条件とした集計に参加した.われわれの6例を加えた246例(男125例,女121例,13.9±12.2歳で症状出現)で膵癌発生の危険度(53倍)が有意に高く,今後十分な経過観察が必要なことが明らかとなった.末梢血中のリンパ球のゲノムDNAからヒトpancreatic trypsin inhibitor (PSTI)遺伝子に対するオリゴヌクレオチドプライマー,PCR法でPSTIcDNAを検出した.

そのsequenceからこれまで一例において-塩基だけの変異例があったがsilent mutationであり,その後の症例でも異常は認めていない.またWhitcombはCaucasianの遺伝性症例にクロモゾーム7長腕にあるcationic trypsinogen geneの異常がtrypsinの活性の異常な持続に関係することを発表した.われわれはこのプライマーのを設計し日本人についても検討を進めている.報告は次年度になる予定である.慢性膵炎の素因,遺伝子異常の関与を解析し,病態の本質に迫ることを目的とした.遺伝性膵炎(HP)の遺伝子異常としてtrypsinogen遺伝子の点突然変異(exon3(R117H)とexon2(N211I),Whitcomb 1996,1997)が欧米の症例で報告された.日本でのこれら変異の有無と新しい異常の検出,臨床像の差,少子化の日本での家族性膵炎(FP)の遺伝性とする条件の確立を試みた.本研究でこれまで集積してきた10代前半に急性炎症で発症した慢性膵炎確診を含む家族例で臨床解析を行った.家族内集積例10家系及び若年発症(JP)例4家系24名(発症者19名、非発症者5名)を対象とした.R117H変異が家族内集積例の4家系で急性炎症での発病者のみに認められた。そのうちGrossのHPの定義を満たすのは3家系であった。Exon2の変異は認めていない.発症年齢はHP例では28才以下だったが、HP例を除く家族性膵炎(FP)例では8才46才まで広く分布していた。耐糖能異常は飲酒歴のあるFPと発症から長期経過したHPおよびJP4例中3例に認められた。膵石灰化はHPの総てとFPのほとんどで認められたが、飲酒歴のないJPには認められなかった。2世代(親子)以上で患者が出現しており,10歳代での発症例を含む家系であれば,発病者が2人でも遺伝性慢性膵炎と診断可能と考えられた.trypsinogen遺伝子の他の部位,ヒトPSTI,ヒトregIα,ヒトregIβ遺伝子の異常の有無を各種方式で解析した.しかし,現時点ではR117H意外の異常は認めていない.家系解析に頼らず一症例から遺伝子診断することが可能となった。
炎症性刺激で誘導される転写ファクトリーの機能解析

“転写の波"という現象によって存在が示唆される、転写ファクトリーは複数の遺伝子群を同時に転写するため、クロマチン相互作用を引き起こすこと、またそれによって転写サイクルにおけるクロマチン構造が大きく変動することが明らかになりつつある。そこで、ヒト細胞の転写サイクルにおける転写複合体の役割を明らかにする為、活性型RNAポリメレースII(Pol II)抗体を用いた網羅的クロマチン相互作用解析(Chromatin Interaction Analysis using Paired-End Tag sequencing; ChIA-PET)によって、転写複合体を介したクロマチン構造変化の観察を行った。その結果、無刺激状態と炎症刺激状態におけるヒト血管内皮細胞におけるPol IIを介した網羅的な相互作用を観察することに成功した。ChIA-PETによって予測されたクロマチン相互作用点は、実際に3C, 3D-FISHによって確認され、炎症刺激におけるNFkBにとどまらず、低酸素刺激ではHIF1αが(Mol. Cell. Biol., 2012)、PPARリガンド刺激ではPPARβ/δが(Genome Biology, 2014)、さらにスタチン刺激ではMEF2Cが(PLoS One, 2014)中心となって構成される転写複合体によって、即座にクロマチン構造が変動することを見いだした。このような変化を引き起こす転写複合体を同定するため、クロマチン免沈に続いてショットガンプロテオミクスを行ったところ、Pol IIのサブユニット12個に加えてクロマチン構造関連蛋白群が同定されたが、その特異性を確認するため、より高スペックのPol II抗体を用いた経時的な測定によって、転写複合体の構造や動態を一層詳細に明らかにすることが期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。転写複合体(転写ファクトリー)という概念は、英国のCookらによって1970年代に提唱されたが、その実体については明らかになっていない点が多い。酵母では2012年にKageyらによってMediator complexという巨大な複合装置が報告されており、我々も対象とする哺乳動物において、転写複合体の存在を示唆する“転写の波"を報告(和田&大田ら、PNAS, 2009, Science, Editor's choice, 2009)し、実際、転写活性に基づいて同様の複合体の候補蛋白の一部を同定したり、刺激に応じて同時に転写促進するだけでなく、miRNAのホスト遺伝子とターゲット遺伝子を含むファクトリーの存在を報告(Papantonis & Kohroら、EMBO J, 2012)するなど、その実体の解明を目指してきた。その結果、転写ファクトリーは複数の遺伝子群を同時に転写するため、クロマチン相互作用を引き起こすこと、またそれによって転写サイクルにおけるクロマチン構造が大きく変動することが明らかになりつつある。そこで、本領域では、ヒト細胞の転写サイクルにおける転写複合体の役割を明らかにする為、活性型RNAポリメレースII(Pol II)抗体を用いた網羅的クロマチン相互作用解析によって、転写複合体を介したクロマチン構造変化の観察を行った。本研究課題によって明らかになったクロマチン相互作用の結果に基づき、KLF4遺伝子領域については薬剤刺激によって相互作用が変動することを3D-FISH等複数の方法によって確認することができた。もう一つの特定のモチーフであるANGPTL4遺伝子領域においては、低酸素刺激とPPARリガンド刺激において相乗的な誘導効果がクロマチン立体構造変化を介して実現されていることを明らかにし、それぞれ個別に報告した。本研究課題は、別記するとおり3つの目標を掲げてスタートしている。そのうち現在までに活性型RNAポリメレースII抗体を用いた、内皮細胞における網羅的クロマチン相互作用解析はおおよその目標を達成し、経時的変化を観察するに至った。

蛋白解析部分については、免疫沈降と質量分析法によって、RNAポリメレースIIサブファミリー群と同時にこれに結合する可能性がある一群のタンパク質を抽出しており、今後その妥当性の検討が必要である。本研究課題においては、転写複合体を介したクロマチン相互作用解析を行った後、転写複合体の構成要素を免疫沈降産物のプロテオーム解析によって同定すること、さらに転写サイクルの各ステップにおける転写ファクトリーの挙動を詳細に観察することを当初目的として掲げた。しかしながら、複合体同定に当たって重要な役割を果たす活性型RNAポリメレースII抗体の活性が低下したため、報告書作成時点で再免疫、再スクリーニングを実施しており、抗体使用再開が今年度後半にいたる可能性がある。また、活性型RNAポリメレースII抗体による複合体解析では、クロマチン相互作用に直接関与していないコンポーネントも混入する可能性がある。そこで、本研究課題蛋白解析部分のバックアッププランとして、転写サイクル領域の他の研究チームと協力し、相互作用の起点となるゲノム上の特定領域に結合する手法の導入する予定である。これによって本研究課題において、転写サイクルにおける複合体を介したクロマチン構造変化とこれを担う複合体の同定を目指す。
半導体ナノ構造におけるスピンホール効果の理論研究

昨年度に引き続き、強いスピン軌道相互作用のはたらく量子ドットに関する研究を行いった。量子ドット中の離散準位を介した共鳴トンネルによるスピン偏極電流の生成を「外因性スピンホール効果」として議論できることを明らかにした。本研究により、半導体ナノ構造での「共鳴現象によるスピンホール効果の増大」を共通の物理として理解できることを示した。また、半導体ナノ構造でのスピン偏極電流の生成は新奇のスピントロニクスデバイスへの応用が期待される。本研究は学術論文として発表した。本年度では、スピン軌道相互作用の知見を活かし、ジョセフソン接合の研究を行った。擬1次元的な半導体ナノワイヤを用いたジョセフソン接合を考え、スピン軌道相互作用による特異な超伝導電流を調べた。この系では、常伝導領域に電子とホールがコヒーレントに結合したアンドレーエフ束縛状態が形成される。超伝導体間に位相差があるとき、この束縛状態を介して超伝導電流が流れる。ナノワイヤが短く、伝導チャンネルが少数の場合に、アンドレーエフ束縛状態と超伝導電流におけるスピン軌道相互作用の効果を明らかにした。ナノワイヤに平行な磁場を考える。磁場によって時間反転対称性が破れている場合、スピン軌道相互作とゼーマン効果によって、超伝導体間に位相差がないときでも超伝導電流が流れる異常ジョセフソン効果が誘起されることを示した。また、超伝導電流の最大値である臨界電流が電流方向依存性を示すことを明らかにした。これはデルフト工科大学の実験グループによるInSbナノワイヤを用いた最近の実験結果を定性的に説明する。修士課程までの研究では、2元電子系における半導体アンチドット構造を考え、その人工ポテンシャルによる散乱に起因した外因性スピンホール効果について研究した。特に、ポテンシャルが引力の場合に起こる共鳴散乱に着目し、共鳴散乱によってスピンホール効果が強められることを示した。本年度では、これまでの研究を継続して半導体ナノ構造、特に量子ドットにおけるスピン軌道相互作用を考え、「量子ドットによる散乱」に起因した「外因性スピンホール効果」について調べた。量子ドット中には離散的なエネルギー準位が形成される。量子ドットにリードを接合した系では、この離散準位を介した共鳴トンネルによってゲート電圧に対してピーク型の電流が得られる。私は3本以上のリードが接合された量子ドットを想定し、一つのリードにスピン偏極していない電流を注入したときの出力電流のスピン偏極について議論した。1つのリードの結合が弱く2端子系とみなせる場合、スピン偏極は得られない。一方3端子系では、量子ドット中のエネルギー準位の間隔がリードの結合による線幅より小さく二つの準位が同時に伝導に寄与する場合、そのピーク近傍でスピン偏極電流が著しく増大されることを示した。さらに、現実的な量子ドットのポテンシャルを考慮したシミュレーションによりスピン偏極生成を評価した。その結果、実験の状況でも十分大きなスピン偏極が得られることを示した。量子ドットでは一つずつ電子が伝導するので、以上の成果は単電子スピン偏極源やスピン量子ビットの初期化操作などへの応用が期待される。また、近藤効果によって形成される多体の共鳴準位によるスピン偏極電流の生成についても調べた。その結果、2つの軌道が近藤効果に寄与するSU(4)近藤領域においてスピン偏極が得られることを示した。これは多体効果によるスピンホール効果という基礎研究の進展に資するものである。昨年度に引き続き、量子ドットにおける電子スピンの電気的制御について研究を行った。昨年度の研究では、磁場がない場合に3本以上のリードが接合された量子ドットにおいてスピン偏極が生成されることを示した。本年度では、磁場が印加された場合を考え、磁場の電子軌道への寄与(軌道磁性)と量子ドット中のスピン軌道相互作用の結合によるスピン偏極電流の生成について議論した。弱磁場を想定し、ゼーマン効果が無視できるとする。量子ドット中では離散的なエネルギー準位が形成される。磁場とスピン軌道相互作用はこの離散準位の軌道を混成させる。私は2端子系においても軌道磁性とスピン軌道相互作用によってスピン偏極が生成されることを示した。磁場を強くすると、エネルギー準位の間隔は磁場によって操作できる。私は磁場によって準位間隔がリードの結合による線幅より小さくなる状況を考え、大きなスピン偏極電流が得られることを示した。以上のスピン偏極電流の生成機構はゼーマン効果による機構とは異なったものである。2端子系の量子ドットは作製技術が確立されており、スピン軌道相互作用によるスピン偏極の生成を実験的に調べることが3端子系より比較的容易である。また、私は量子ドット中のエネルギー準位に着目した。軌道磁性とスピン軌道相互作用の結合により、準位のスピン分裂は軌道に体存する。量子ドットが異方的な形状の場合、磁場による軌道の混成は磁場の向きに依る。このとき軌道磁性とスピン軌道相互作用によってスピン分裂、つまり電子のg-因子が異方性を示すことを議論した。g-因子は電子スピン共鳴におけるスピン操作に関係する重要な物理量であり、スピン軌道相互作用を通じて電気的に制御することで電気的スピン操作につながる。

本年度では、スピン軌道相互作用の知見を活かし、ジョセフソン接合の研究を行った。擬1次元的な半導体ナノワイヤを用いたジョセフソン接合を考え、スピン軌道相互作用による特異な超伝導電流を調べた。この系では、常伝導領域に電子とホールがコヒーレントに結合したアンドレーエフ束縛状態が形成される。超伝導体間に位相差があるとき、この束縛状態を介して超伝導電流が流れる。ナノワイヤが短く、伝導チャンネルが少数の場合に、アンドレーエフ束縛状態と超伝導電流におけるスピン軌道相互作用の効果を明らかにした。ナノワイヤに平行な磁場を考える。磁場によって時間反転対称性が破れている場合、スピン軌道相互作とゼーマン効果によって、超伝導体間に位相差がないときでも超伝導電流が流れる異常ジョセフソン効果が誘起されることを示した。また、超伝導電流の最大値である臨界電流が電流方向依存性を示すことを明らかにした。これはデルフト工科大学の実験グループによるInSbナノワイヤを用いた最近の実験結果を定性的に説明する。本研究は学術論文として発表した。半導体ナノ構造、特に量子ドットにおける電気的なスピン操作とスピン偏極の生成に資する研究として論文にまとめる状況に達しているため。当初の研究計画に完全に沿った研究内容ではないが、研究の進捗・達成度としては十全と考える。スピン軌道相互作用が強い物質としてはInAsやInSbなどが挙げられる。これらの原子核は核スピンを有する。私はスピン軌道相互作用による電子スピンの偏極を介した電気的な核スピン操作・偏極について研究を進める。さらに、その核スピン偏極による磁場(オーガーハウザー場)のスピン偏極電流生成への寄与について調べる。また、電気的な電子スピンのコヒーレント操作の可能性探索として、超伝導リード接合系の研究を行う。そのために、まずスピン軌道相互作用のはたらく半導体ナノワイヤーが超伝導リードに接合された系について調べる。可能であれば、ゲート電極によってナノワイヤー中に量子ドット構造が作られた場合についても調べる。
共進化する群集-熱帯雨林のアリ植物-昆虫共生系の共進化に関する分子系統学的解析

1.マカランガ属植物に共生するカイガラムシのmtDNACOI系統樹について,植物との種特異性の高い,祖先的なカイガラムシ系統のサンプルを追加して解析をおこなった.この結果,カイガラムシは5つの系統に分かれた.マレー半島とボルネオ島のカイガラムシは互いに大きくふたつに分岐し,共生アリの系統樹とその点で一致した.2.それぞれのカイガラムシmtDNA系統の植物・アリに対する種特異性は低く,共種分化仮説は棄却された.しかし,カイガラムシとアリの適応放散の年代がほぼ一致したことから,両者はここ1000万年以上の間,同時期に多様化(共多様化)してきたことが示された.3.カリフォルニア大P.Gullan氏によって,カイガラムシの形態による種分類が行われた.この結果をmtDNA分子系統樹と比較したところ,mtDNAの5系統のうち3系統はそれぞれほぼ1形態種に対応したが,残りの2系統については同じ形態種が系統的に離れた異なるmtDNA系統群に対応していた.4.カイガラムシ150サンプルについて核DNAのWingless遺伝子およびEF-1α遺伝子の塩基配列を決定し,核DNA系統樹を作成した.その結果,mtDNAにおいて別系統に属していた同じ形態種のカイガラムシが単系統となり,過去に浸透交雑が起こっていたことが強く示唆された.5.マカランガ共生アリのmtDNACOI系統樹から、その多様性の起源はボルネオ島であり,多くの種が第三紀にスマトラ島を経てマレー半島へと分散したこと,第四紀における氷期のレフュジアはボルネオ島北西部,およびマレー半島とスマトラ島の山岳地帯に存在し,これに対してマレー半島とスマトラ島の低地に分布するアリ集団は,ボトルネックを経て最近個体数と分布の急激な拡大をおこなった形跡があること,などが明らかになった.1.マカランガ属植物に共生するカイガラムシのmtDNACOI系統樹について,植物との種特異性の高い,祖先的なカイガラムシ系統のサンプルを追加して解析をおこなった.この結果,カイガラムシは5つの系統に分かれた.マレー半島とボルネオ島のカイガラムシは互いに大きくふたつに分岐し,共生アリの系統樹とその点で一致した.2.それぞれのカイガラムシmtDNA系統の植物・アリに対する種特異性は低く,共種分化仮説は棄却された.しかし,カイガラムシとアリの適応放散の年代がほぼ一致したことから,両者はここ1000万年以上の間,同時期に多様化(共多様化)してきたことが示された.3.カリフォルニア大P.Gullan氏によって,カイガラムシの形態による種分類が行われた.この結果をmtDNA分子系統樹と比較したところ,mtDNAの5系統のうち3系統はそれぞれほぼ1形態種に対応したが,残りの2系統については同じ形態種が系統的に離れた異なるmtDNA系統群に対応していた.4.カイガラムシ150サンプルについて核DNAのWingless遺伝子およびEF-1α遺伝子の塩基配列を決定し,核DNA系統樹を作成した.その結果,mtDNAにおいて別系統に属していた同じ形態種のカイガラムシが単系統となり,過去に浸透交雑が起こっていたことが強く示唆された.5.マカランガ共生アリのmtDNACOI系統樹から、その多様性の起源はボルネオ島であり,多くの種が第三紀にスマトラ島を経てマレー半島へと分散したこと,第四紀における氷期のレフュジアはボルネオ島北西部,およびマレー半島とスマトラ島の山岳地帯に存在し,これに対してマレー半島とスマトラ島の低地に分布するアリ集団は,ボトルネックを経て最近個体数と分布の急激な拡大をおこなった形跡があること,などが明らかになった.1.マカランガ属植物に共生するカイガラムシのmtDNACOI系統樹について,植物との種特異性の高い,祖先的なカイガラムシ系統のサンプルを追加して解析をおこなった.この結果,カイガラムシは5つの系統に分かれた.マレー半島とボルネオ島のカイガラムシは互いに大きくふたつに分岐し,共生アリの系統樹とその点で一致した.2.それぞれのカイガラムシmtDNA系統の植物・アリに対する種特異性は低く,共種分化仮説は棄却された.しかし,カイガラムシとアリの適応放散の年代がほぼ一致したことから,両者は少なくともここ1000万年以上の間,同時期に多様化(共多様化)してきたことが示された.3.カリフォルニア大P.Gullan氏によって,カイガラムシの形態による種分類が行われた.この結果をmtDNA分子系統樹と比較したところ,mtDNAの5系統のうち3系統はそれぞれほぼ1形態種に対応したが,残りの2系統については同じ形態種が系統的に離れた異なるmtDNA系統群に対応していた.4.カイガラムシ82サンプルについて核DNへのWingless遺伝子(442bp)の塩基配列を決定し,核DNA系統樹を作成した.その結果,mtDNAにおいて別系統に属していた同じ形態種のカイガラムシが単系統となり,過去に浸透交雑が起こっていたことが強く示唆された.しかしWingless遺伝子のみの系統樹では解像度が低いため,引き続きITS領域,EF-1α遺伝子,enolase遺伝子などの解析をすすめている.1.マカランガ属植物に共生するカイガラムシのmtDNACOI系統樹について,植物との種特異性の高い,祖先的なカイガラムシ系統のサンプルを追加して解析をおこなった.この結果,カイガラムシは5つの系統に分かれた.マレー半島とボルネオ島のカイガラムシは互いに大きくふたつに分岐し,共生アリの系統樹とその点で一致した.