hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Ｂ中間子のタウレプトン・ニュートリノ対崩壊事象を用いた標準模型を超える物理の探索

Belle II実験は高エネルギー加速器研究機構(KEK)のSuperKEKB加速器から送られる7GeVの電子と4GeVの陽電子を用いた電子陽電子衝突型加速器実験であり、前身のBelle実からビーム衝突性能を40倍に増強することで素粒子物理学における標準模型を超える新物理事象の探索を行う実験である。Belle II実験は2018年度から全ての検出器を使った衝突事象観測を行う計画である。本研究ではBelle II検出器からの測定データを収集するデータ収集(DAQ)システムの開発を行いBelle II実験の確実な実施に貢献するものである。報告者は2013年度よりBelle II実験グループに参加しDAQシステム全体を制御・監視ソフトウェア開発中心にBelle II DAQシステム対して主体的な貢献を果たしてきた。昨年度から電磁カロリメータ(ECL)検出器で行われている宇宙線を使った検出器の性能試験が始まっておりビーム衝突観測本測定と同様のデータ収集システムを用いてデータ収集を行っている。本年度に入ってからはELC検出器の試験に加え中央飛跡検出器や側面粒子識別装置TOPでも宇宙線性能試験を開始し、本報告者の開発した制御ソフトウェアにより複数系統のデータ収集を実現した。また、検出器の管理ソフトウェアの開発も並行して進められ、特に重要な高電圧電源制御システムへのソフトウェアの開発を重点的に進めており、先行している粒子識別装置ARICHでは開発がほぼ終了した。ARICH検出器をモデルケースにして崩壊点検出器を除くほぼ全ての検出器で基本動作の確認が完了するなどシステムの組み込みは順調に進行している。一方で崩壊点検出器については2016年4月よりドイツDESY研究所にて電子ビームを用いた性能試験が予定されておりDAQシステムの性能試験と検証も行う。報告者はビーム試験準備のため3月に2週間DESY研究所に滞在し現地に設置したDAQシステムのハードウェアの検査と試験を行い十分な性能が得られることを確認した。27年度が最終年度であるため、記入しない。Belle II実験は高エネルギー加速研究機構(KEK)に建設のSuper KEKB加速を用いた電子陽電子衝突型加速器実験で、2016年の実験開始を目指し、検出器の建設が進められている。前身のBelle実験からビーム衝突性能を40倍に増強し、さらに検出器をより高性能にすることにより、素粒子物理学における標準模型のより高精度の検証により標準模型を超える新物理事象探索を目指す。本研究ではBelle II実験の物理データ取得開始に向けて、Belle II検出器を構成する8基の検出器から送られる得られるデータを効率的に処理し、物理解析に使用するデータフォーマットとして保存を行うBelle IIデータ収集システム(DAQ)の開発を進めている。報告者は検出器の管理を含むデータ収取システム全体を制御するDAQコントロールソフトウェアシステムの開発を行った。Belle II DAQシステムのテストを行うため、12月末から2月までドイツDESY研究所行われたBelle II PXD/SVD検出器のビームテストに参加し、DAQシステムの性能評価およびテストビームのデータ収集を行った。いずれのテストでもデータ収集に成功し、DAQシステムが十分要求に耐えうるものであることが確認できた。これらの結果は2014年5月に行われる国際会議Real time conference 2014で報告を行う予定である。DAQシステム開発と並行し、Belle II A-RICH検出器の開発ではA-RICH検出器に用いる高電圧電源のソフトウェア開発を担当し、ネットワークコントロールソフトウェアを作成した。A-RICH高電圧電源コントロールシステムをモデルとして、本実験開始に向けてBelle II検出器の電源制御システムの共通フレームワークの仕様の決定を2014年6月までの策定を行う。Belle II実験は高エネルギー加速研究機構(KEK)のSuper KEKB加速器から送られる7GeVの電子と4GeVの陽電子を用いた電子陽電子衝突型加速器実験で、Belle II実験は前身のBelle実験からビーム衝突性能を40倍に増強しさらに検出器をより高性能にすることにより、素粒子物理学における標準模型のより高精度の検証により標準模型を超える新物理事象探索を目指す。本研究では2017年度のBelle II実験開始に向けて検出器から得られる測定データを収集するデータ収集(DAQ)システムの開発を行っており、報告者は検出器の制御を含むDAQシステムのコントロール・モニタリングソフトウェアの開発を主に担当している。開発したDAQシステムは建設の進むBelle II検出器の宇宙線を使った性能試験で2014年8月より検出器の一部であるBelle II ECL検出器の性能試験に運用されおり、今後完成される他の検出器に対しても順次運用される予定である。Belle II検出器の粒子識別装置A-RICH検出器において報告者は高電圧電源の制御ソフトウェアの開発を担当しておりソフトウェア開発はほぼ終了し、運用試験へ移行している。開発したA-RICH電源制御ソフトウェアをモデルにBelle II検出器電源管理用のソフトウェアフレームワークを構築し、A-RICH検出器以外の検出器に対しても導入が順調に進行している。実験開始後の物理解析に向けて所属研究室にデータ解析用コンピュータクラスタの導入を行った。

本研究ではBelle II検出器からの測定データを収集するデータ収集(DAQ)システムの開発を行いBelle II実験の確実な実施に貢献するものである。報告者は2013年度よりBelle II実験グループに参加しDAQシステム全体を制御・監視ソフトウェア開発中心にBelle II DAQシステム対して主体的な貢献を果たしてきた。昨年度から電磁カロリメータ(ECL)検出器で行われている宇宙線を使った検出器の性能試験が始まっておりビーム衝突観測本測定と同様のデータ収集システムを用いてデータ収集を行っている。本年度に入ってからはELC検出器の試験に加え中央飛跡検出器や側面粒子識別装置TOPでも宇宙線性能試験を開始し、本報告者の開発した制御ソフトウェアにより複数系統のデータ収集を実現した。また、検出器の管理ソフトウェアの開発も並行して進められ、特に重要な高電圧電源制御システムへのソフトウェアの開発を重点的に進めており、先行している粒子識別装置ARICHでは開発がほぼ終了した。ARICH検出器をモデルケースにして崩壊点検出器を除くほぼ全ての検出器で基本動作の確認が完了するなどシステムの組み込みは順調に進行している。一方で崩壊点検出器については2016年4月よりドイツDESY研究所にて電子ビームを用いた性能試験が予定されておりDAQシステムの性能試験と検証も行う。報告者はビーム試験準備のため3月に2週間DESY研究所に滞在し現地に設置したDAQシステムのハードウェアの検査と試験を行い十分な性能が得られることを確認した。Belle II実験は2017年度中の実験開始を予定しておりデータ収集システムも実験開始に向け開発を進めている。本年度はBelle II検出器を構成する1つであるECL検出器の宇宙線性能試験が開始されBelle IIデータ収集システムを運用してのデータ収集を行った。データ収集は順調に行われ検出器の性能評価に必要なデータ収集に成功するなど一定の成果を上げた。一方でデータ収集が数時間程度で停止してしまう不具合や制御ソフトウェアの煩雑さなど問題も見つかり今後改善を進める。また測定開始後の物理解析に向けた準備として所属研究室内にデータ解析用コンピュータクラスタを導入しデータ解析体制を整えるとともにモンテカルロシミュレーションによる解析手法の研究を開始した。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は2014年より開始したECL検出器宇宙線試験に加えBelle II検出器への組み込みが完了しているKLM検出器、CDC検出器についても新たに宇宙線試験を行いECL検出器と並行してデータ収集を行う。同時に開発したBelle II検出器制御ソフトウェアフレームワークの組み込みを完了させBelle検出器・データ収集システムの制御体制を完成させる。
医学研究に特異的な制約とバイアスの下での正確なハザード比推測法の新規開発と応用

医学研究に特異的な制約とバイアスが存在する下で、拡張した重み付き並び替え法を用い、ハザード比の正確な推測を行う方法を新規開発した。本研究で開発した方法は、局外母数を柔軟に考慮できるようにしたため、広く応用可能であることが期待される。多重性によるover-fittingが避けられない個別化医療の開発、ランダム化に動的割付を用いることにより標本空間が複雑となったような状況などへの応用が可能である。本研究では、正確な推測法の導入により、医学研究の計画・解析に特異的な制約・バイアスの下で実施する生存時間解析に用いることができるハザード比の区間推定法を新規開発することを目的として実施した。この方法は、部分尤度に矛盾しない並び替え分布の導出法として近年提案された重み付き並べ替え法の一般化および拡張に基づくものである。その具体的な応用範囲として、当初の計画の通り、動的割付法を用いたランダム化試験や、変数選択を含む解析計画によりoverfitting傾向を有する状況を想定して、それぞれ開発を行った。平成23年度は、本研究期間の前年度までに実施した予備的検討の結果に基づいて、重み付き並び替え法の拡張に基づいて、正確なハザード比推測法の開発を行うとともにその方法の性能評価を行った。シミュレーションの結果、制約・バイアスがない下でも従来法と同様に推定することが可能であり、また典型的な設定の下でもバイアスなく効率よく推定が可能であるかを確認することができた。また変数選択を含む解析計画などによって生じるoverfittingを調整した下での正確な推測法についても事前に必要な整理・検討を十分に行った後に、新規手法の開発を行った。平成24年度は、動的割付法を用いたランダム化試験における正確な推測法の新規開発について検討を行った。また更なる拡張分野として、代替エンドポイントの性能評価を行う上で、バイアスなく、また臨床的観点から解釈しやすい指標の開発も行うことができた。ここで検討し、開発した新規手法の適用範囲は、現在求められている医学研究を遂行していく上でも重要なトピックに含まれており、また更に拡張を行うことで小標本問題、デザイン上大きなバイアスが含まれざるをえないような状況に対しても適用可能となる。以上より、今後の医学研究の更なる発展のためにも重要性が高いと考えられる。本研究の目的は、正確な推測法の導入により、医学研究の計画・解析に特異的な制約・バイアスの下で実施する生存時間解析に用いることができるハザード比の区間推定法を新規開発することにあった。本研究ではこれまで、応用可能性の高い一般的な方法として、重み付き並び替え法の拡張による正確なハザード比推測法を新規に開発し、シミュレーションを用いて性能評価を実施した。また変数選択を含む解析計画などによって生じるoverfittingを調整した下での正確な推測法を新規開発し、その具体的な応用事例としてバイオマーカーを開発するランダム化臨床試験デザインとして近年提案された適応的閾値デザインに対する推測法を新規に開発した。更には、動的割付法を用いたランダム化試験における正確なハザード比推測法を新規に開発し、その具体的な応用事例として動的割付法の1つである最小化法を用いた場合に対して用いることが可能な推測法を新規に開発した。これら具体的な応用事例に対する推測法についてもシミュレーションを用いて性能評価を進め、現段階では一部の限定した設定の下での検討ではあるものの、良好な性能をもつことが示唆される結果が得られた。交付申請書に記載した「研究の目的」の達成度について、平成23年度に予定していた1)重み付き並び替え法の拡張による正確なハザード比推測法の新規開発、および2)変数選択を含む解析計画などによって生じるoverfittingを調整した下での正確な推測法の新規開発のみではなく更に平成24年度に予定していた3)動的割付法を用いたランダム化試験における正確な推測法の新規開発についても先行して計画を進めることができた。これら順調な進捗にあわせた計画の変更にともなって、シミュレーションに基づく性能評価については平成23年度の予定の一部を終えることができなかったが、性能評価については計画通りの実施が比較的容易であるため、全体計画への影響は軽微であると考える。以上より、総じて計画はおおむね順調に進展しているか、ないしは当初の計画を若干上回るペースで達成されていると判断できる。おおむね順調な研究計画の進展ペースを維持する。推測法の新規開発状況の順調な進捗ゆえに若干の遅れが出ているシミュレーションに基づく性能評価については、計画通り着実に進める。更には、本方法の更なる具体的な応用範囲を検討する。同様に特異的な制約・バイアスを有するものを応用範囲の候補として考えている。これには特殊なケース・コントロール研究計画や逐次介入を伴う研究に対する解析法などを含む。平成23年度の成果も踏まえて、候補となるものを複数検討することによって同定し、それぞれの事例において具体的に正確なハザード比の推測法を新規に開発する。現在の順調な研究計画の進展ペースを維持することで、本研究で新規に開発した応用可能性の高い一般的な推測法をより広範な応用範囲へ適用することが期待できる。

情報収集・交換のための通信費、平成23年度の成果の公表のための出張旅費(国内および海外)、論文発表の諸経費(外国語論文校閲費を含む)、遂行に必要となる消耗品費を計上した。海外旅費に関して、更に本研究課題の遂行、特に実際の応用に際する研究者間の議論、情報交換・情報収集を行うため、世界有数の臨床研究の拠点の1つであるCRAB(米国ワシントン州シアトル)と公的研究機関NCI(米国メリーランド州ベセスダ)への訪問費用を計上した。大規模データを利用したシミュレーション実験のため、大型計算機利用費も計上した。上記経費を本研究費補助金から支出することは、これまでに行われた類似の研究、および関連法規・ガイドラインなどに照らしても妥当であると考える。
表面弾性波デバイスの小型・薄型化に向けた精度保証付き多目的設計探査の開発

近年、移動体通信機器の高周波回路に多用されている表面弾性波(SAW)デバイスには、更なる小型化が求められている。また、多目的設計探査(MODE)とは、進化型多目的最適化(EMO)によって得られた非劣解集合から有用な情報を抽出する設計支援手法である。本研究では、新たに精度保証付きMODEを提案し、小型化に付随する様々な不確実性を考慮したSAWデバイスの構造設計に適用した。本研究の成果は以下の通り要約できる。1)SAWデバイスのシミュレータ、2)多数目的最適化問題にも有効なEMOアルゴリズム、3)予測区間に基づく不確実性の精度保証付き評価手法の開発。4)SAWデバイスの小型化に有用な知見の獲得。本研究の目的は、移動体通信機器の進歩に伴う表面弾性波デバイス(SAWデバイス)の更なる小型・薄型化を図るため、加工誤差や材料の品質、環境変化などのバラツキを考慮した精度保証付きの設計手法を考案するとともに、小型・薄型化に有用な知見を得ることである。今年度の研究実績は、以下の3つの事項に要約できる。1.精度保証付き最適化問題の定式化:従来の不確実性を含む最適化問題の解の評価指標である目的関数値の標本平均に代わり、目的関数値の予測区間の上限値に基づき解を評価する最適化問題を定式化した。予測区間を用いることで、最悪の条件下における解の精度が保証できる。また、解に求められる精度から予測区間の有意水準を決めることで、目的関数値が予測区間に含まれる確率も任意に設定できる。さらに、予測区間の計算に必要となる解の評価回数(サンプル数)を、標本分散の信頼区間の許容誤差に基づき決定する手法を考案した。2.精度保証付き最適化問題に対する最適化アルゴリズムの開発:精度保証付き最適化問題の解を効率的に求めるため、確率的多点探索手法の一つである差分進化(DE)を拡張した新たな最適化アルゴリズム(DEPC)を考案した。DEPCではPカットとCカットと呼ぶ2種類の枝刈り法により、1回の評価で解の質を推定し、有望な解に限って複数回の評価と予測区間の計算を実施する。また、提案したDEPCが精度保証付き最適化問題に極めて有効であることを、多くのテスト問題を対象とした数値実験により確認した。3.マルチコアCPUを対象とした並行型差分進化の開発:複数のプロセッサを持つマルチコアCPUを有効に活用してDEの実行時間を短縮するため、DEの並行プログラムである並行型DEを開発した。当初の研究計画に並行プログラムは含まれていなかったが、SAWデバイスの精度保証付き設計にも役立つ成果である。表面弾性波デバイス(SAWデバイス)とは、圧電体の表面近くを伝搬する波動を信号処理に利用した機能素子であり、SAWフィルタやSAWデュプレクサとして、携帯電話や情報端末の高周波回路(RF回路)に広く使用されている。本研究の目的は、移動体通信機器の進歩に伴うSAWデュプレクサの更なる小型・薄型化を図るため、加工誤差や材質、環境変化などのバラツキを考慮した精度保証付きの設計手法を考案することである。本年度の研究実績は、以下の3つの事項に要約できる。1.SAWデュプレクサのシミュレータの開発:SAWデュプレクサの性能を計算機シミュレーションにより評価するため、分布定数回路理論に基づきSAWデュプレクサのネットワーク・モデルを構築した。さらに、科学計算ソフトウェア(MATLAB)を用いてSAWデュプレクサのシミュレータを開発した。2.要求仕様を満たすSAWデュプレクサの構造解析:SAWデュプレクサの基本機能である送信波と受信波に対するフィルタ特性、並びに送受信波の分波特性を制約条件とし、SAWデュプレクサの構造設計を制約充足問題として定式化した。次に、SAWデュプレクサのシミュレータと、独自の探索アルゴリズムを用いて、制約充足問題に対する実行可能解(SAWデュプレクサの構造)が存在する領域を調べた。その結果、実行可能解の領域は連続ではなく、複数の設計パラメータには交互作用のあることが判明した。3.進化型多目的最適化手法の開発:SAWデュプレクサの機能と構造の関係を明らかにするためには、SAWデュプレクサの構造設計を4目的以上の最適化問題として定式化する必要がある。しかし、既存の多目的最適化アルゴリズムにより、4目的以上の最適化問題に対して高精度な非劣解集合を求めることは困難である。そこで、独自の進化型多目的最適化手法を考案した。本研究では、移動体通信機器の高周波回路に多用されている表面弾性波デバイス(SAWデバイス)の小型化や高性能化に役立つ知見の収集を目的とし、航空・宇宙工学の分野で実績のある多目的設計探査の手法を、不確実性を含む設計問題に対して解の精度が保証できるように改良・拡張するとともに、その手法をSAWデバイスの構造設計問題に適用した。初年度は、SAWデバイスのネットワーク・モデルの構築とシミュレータの開発を実施した。

また、進化計算アルゴリズムの一種である差分進化を拡張し、4目的以上の最適化問題に対しても高精度の非劣解集合が得られる新たな進化型多目的最適化手法を開発した。次年度では、加工誤差等を考慮したSAWデバイスの構造設計に対して解の精度を保証するため、任意の有意水準でノイズを含む目的関数値が存在する予測区間に基づき、解の良さを評価する単目的の最適化問題を定式化した。最終年度は、過去2年の研究成果を踏まえて、下記の2項目を実施した。1.精度保証付き多目的設計探査の開発:統計的な予測区間に基づく単目的の最適化問題を多目的最適化問題に拡張した。ノイズを含む複数の目的関数値は同時分布となるが、多目的最適化問題では複数の周辺分布の超直方体を考えることで、計算の容易な高次元の解の予測区間を定義した。また、非劣解集合を効率的に求めるため、差分進化に基づく進化型多目的最適化手法に対して、制御パラメータの自動調整機能、解の評価回数を削減するための2種類の枝刈り法、リサンプリング機能を組み込んだ最適化手法を提案した。2.SAWデバイスの多目的設計探査:SAWデュプレクサの構造設計問題を7目的の最適化問題として記述した。次に、提案した最適化手法で求めた非劣解集合の目的関数値と設計パラメータの相関関係を解析することで、SAWデバイスの小型化で重要となる周波数特性と実装面積の関係などを明らかにした。数理情報工学昨年度は、SAWデュプレクサのシミュレータの開発、並びにSAWデュプレクサの設計問題を多目的最適化問題として記述し、そのパレート最適解集合を求めることに成功した。今年度は、目的関数値の予測区間の上限値に基づき解を評価する精度保証付き最適化問題を定式化し、予測区間の計算に必要なサンプル数の決定方法を考案した。また、最適解を効率的に探索する最適化アルゴリズム(DEPC)も開発した。ここで、単目的の精度保証付き最適化問題に関する研究成果は、雑誌論文や学会を通じて発表している。精度保証付き最適化問題の多目的への拡張も完了しており、提案したDEPCについては単目的の最適化問題のみならず、多目的の最適化問題に対しても有効であることを確認している。これらの多目的の精度保証付き最適化問題に関する研究成果については、来年度、学会等で発表する予定である。以上のように、当初の研究計画に示した今年度までの研究目標は順調に達成できている。マルチコアCPUを対象とした差分進化の並行プログラム(並行型差分進化)の開発は、当初の研究計画には含まれていなかった研究成果である。コンピュータ・シミュレーションに基づくSAWデュプレクサの性能評価には膨大な計算時間を要する。また、マルチコアCPUは市販のパソコンにも広く普及しており、そのコア(プロセッサ)数は更に増える傾向にある。したがって、並行型差分進化とその開発で培った並行プログラムの技術は、精度保証付きの設計手法を現実的なSAWデュプレクサの設計問題に適用する際に大いに役立つものと期待される。したがって、本研究は当初の研究計画以上に進展していると考えられる。
汎熱帯海流散布植物の分子系統地理

汎熱帯的に広く分布する植物の中には種子の散布を海流に頼るものが多い。陸上植物にとっての海洋は、一般に分布を分断する地理的障壁だが、これらの植物では分散を助け、また遺伝的交流を即す働きをしていると考えられる。汎熱帯種について、核遺伝子等による遺伝マーカーを用い、1)世界を一周するような広域分布種では集団間の遺伝子交流がどの程度行われているか、2)海流散布植物の由来、を考察するのが本研究の目的である。代表的汎熱帯種のグンバイヒルガオとナガミハマナタマメについて、太平洋、大西洋、インド洋の沿岸地域で自生集団を探索し、集団サンプリングを行った。その結果、一部の地域を除きほぼ全主要分布域をカバーできた。現地では、個体ごとに生葉の乾燥試料、乾燥標本、花の液浸標本を作成し、種子を収集した。乾燥葉からDNAを抽出し、主にダイレクトシーケンス法により塩基配列を決定し、解析を行った。グンバイヒルガオの葉緑体DNAの4遺伝子間領域と2つのイントロンについて比較したところ、全ての集団間で塩基配列に違いが見られず、全世界のグンバイヒルガオの集団間で、移住が頻繁に起こっている可能性が示唆された。一方、核DNAのDFR-B遺伝子の第3イントロンでは変異が多く、地域間、集団間で非常に分化していることが分かった。特に、太平洋、大西洋、インド洋の大洋ごとの分化が大きいことが示された。今後、未決定の配列データを収集すると共に、解析方法を開発して、分布拡大の方向についても研究を進める予定である。同時に、琉球列島や小笠原諸島を中心に海流散布植物の種構成や形態を検討し、アオイ科のオオハマボウ、マメ科のナガミハマナタマメ、ワニグチモダマの漂着体による分布の拡大、さらに拡大地域でのナガミハマナタマメの送粉、オオハマボウとテリハハマボウの朔果による区別などの知見を得た。また、琉球列島の海岸に漂着する種子や果実を同定し、海流散布能を検討した。海洋は一般に陸上植物の分布を分断する地理的な障壁であるが、海流散布を行う汎熱帯種にとっては分散を助け、遺伝的な交流を即す働きをしていると考えられる。汎熱帯種の代表的な種について、核遺伝子などによる遺伝マーカーを用い、1)世界を一周するような広い範囲に分布する植物集団間の遺伝子交流がどの程度行われているか、2)海流散布植物の由来、を考察するのが本研究の目的である。本年度は仏領ポリネシア(タヒチ、マルケサス諸島)、イースター島、オーストラリア東岸など太平洋沿岸地域、東南アジア、インドネシア、オーストラリア西岸などのインド洋沿岸地域、アメリカ合衆国(フロリダ半島)、セネガル、南アフリカの大西洋岸で、代表的な汎熱帯種であるグンバイヒルガオとナガミハマナタマメを探索し、集団サンプリングを行った。個体ごとに生葉の乾燥、乾燥標本、花の液浸標本を作成し、種子を収集した。また、海流散布の現況を把握するため、広く漂着種子を収集した。乾燥葉からDNAを抽出し、主にダイレクトシーケンス法を用いて塩基配列を決定し、解析を行った。これまでのところ、1)葉緑体DNAの変異はグンバイヒルガオの種内ではほとんど見られず、系統地理学のマーカーとしては期待できない。2)核DNAのITS領域では地域間で変異が見られた。アメリカとアフリカのサンプルでは、ゲノム中に2つの異なるコピーが存在し、うち一方はアジア・アフリカ・アメリカに広く分布し、もう一方はアメリカとアフリカに固有であった。3)核DNAの他の遺伝子領域では、DFR-B遺伝子のイントロンがマーカーとして有望であった。

得られた分子系統樹は一部の例外を除き、地理的なまとまりを示していた。4)DFRの系統樹から、ハワイやイースター島のグンバイヒルガオはアジアから移入された可能性が示唆された(日本植物学会第64回大会にて発表)。熱帯域に広く分布する汎熱帯種の中には種子の散布を海流に頼っているものが多い。海洋は一般に陸上植物の分布を分断する地理的障壁だが、これらの植物では分散を助け、また遺伝的交流を即す働きをしていると考えられる。汎熱帯種について、核遺伝子等による遺伝マーカーを用い、1)世界を一周するような広域分布種では集団間の遺伝子交流がどの程度行われているか、2)海流散布植物の由来、を考察するのが本研究の目的である。本年度は、オーストラリア東岸、エクアドル、メキシコ等太平洋沿岸域、南アフリカのインド洋沿岸域、アンゴラ等の大西洋沿岸域で、代表的汎熱帯種のグンバイヒルガオとナガミハマナタマメを探索し、集団サンプリングを行った。特にパナマでは、狭い地峡で分断された海洋間での遺伝的交流の有無を調べる目的で、太平洋岸と大西洋岸の其々で調査した。前年度の試料に加えると、一部の地域を除きほぼ全主要分布域をカバーできた。現地では、個体ごとに生葉の乾燥試料、乾燥標本、花の液浸標本を作成し、種子を収集した。乾燥葉からDNAを抽出し、主にダイレクトシーケンス法により塩基配列を決定し、解析を行った。本年度は、特にグンバイヒルガオで、次のような成果を得た。核DNAのITS領域では全分布域から7つのハプロタイプが見つかり、うち1つは全世界に分布していた。DFR-B遺伝子の第3イントロンでは変異が多く、これに基づいて、全世界のハプロタイプの遺伝子系統樹を作成した。集団間での移住の頻度を調べた結果、大洋ごとの遺伝的分化と、太平洋の東西で最近遺伝的交流が起こっていることが示された。新大陸太平洋側の集団は単型のハプロタイプにまとまっているが、同一のハプロタイプが大西洋側にも見つかった。遺伝子系統樹全体でみると、新大陸の太平洋側と大西洋側には明瞭な分化が見られると共に、パナマ地峡を通じた遺伝子交流の可能性が示唆された。
政策決定過程における説得とパブリック・アクセプタンスの研究

本研究の目的は、ある社会で特定の政策ないしプロジェクトを推進しようとしているグループが、どのような説得を行い国民一般の同意を取り付けようとするのか、また、いかなる働きかけや条件のもとでそうした同意が得られやすくなるのかについて、説得との関連でパブリック・アクセプタンスの概念を定式化し理論的かつ実証的に解明することであった。説得とパブリック・アクセプタンスに関する図書・雑誌等の文献を入手整理し、専門家の知見を得つつ、理論モデルを構築した。理論モデルを構築する際に得られた成果の一部は、雑誌論文「総合政策と公共選択」の中で取り入れられた。さらに理論モデルの英文論文を仕上げて、平成8年4月12-14日テキサス州ヒューストンで開催されたThe annual meetings of the Public ChoiceSociety and the Economic Science Associationで学会報告した。この学会報告では数多くの有益なコメントと示唆を得た。また来る5月25-26日関西大学で開催される日本経済政策学会においても本テーマで報告することになっている。理論モデルの学会報告が計画よりも1年遅れたため、成田空港・原発・環境税などの事例を取り上げ実証的に理論モデルを適用することが遅れている。理論モデルの現実への適用は、学会報告のコメント等を参考にした後に追加公表することにしたい。本研究の大きな成果の一つは、意見が分かれる政策問題をめぐる意思決定過程において、政策実施について同意を取り付ける説得活動と一般国民の受容を考察することが極めて重要な政策研究の一つであることを明示したことである。説得とパブリック・アクセプタンス関連文献を入手し先行研究のサーベイを行い、理論モデルの構築を模索した。また、私のモデルについてパブリック・チョイス研究会の中心メンバーと議論を行った。こうした今年度の研究で、以下のような有益な知見を得た。1.政策決定過程における説得の成功確率は、説得者が被説得者の行動様式をどのように予測するかに依存する。2.政策決定過程における説得は、一方的なものではなく相互的なものである。3.パブリック・アクセプタンスは、「合意の調達」という表現と同値なのかどうかを明確にする必要がある。4.政策決定過程における説得は、カネ・チカラ・コトバのいずれかかその組み合わせでなされる。5.説得やパブリック・アクセプタンスにとって非常に重要な点は、説得活動の予算制約である。もし予算制約がないならば、ほとんどの場合、説得の成功確率は1に限りなく近くパブリック・アクセプタンスも容易に得やすくなる。6.ロールズの「無知のヴェール」やブキャナンのいう「不確実性のヴェール」に加え、「不確定性のヴェール」という新たな選択環境も考察する意義がある。今後、研究をさらに展開するためには、こうして新たに得られた知見をより明確にするように理論モデルを改訂しつつ、理論モデルの仮説検定や種々のシミュレーションを実施する必要がある。本研究の目的は、ある社会ないしプロジェクトを推進しようとしているグループが、どのような説得を行い国民一般の同意を取り付けようとするのか、また、いかなる働きかけや条件のもとでそうした同意が得られやすくなるのかについて、説得との関連でパブリック・アクセプタンスの概念を定式化し理論的かつ実証的に解明することであった。本年度は、昨年度に引き続き理論モデルの開発と改訂を行いつつ、環境経済学の専門家である植田和弘京都大学教授やアメリカの公共選択研究センターのD.Fand博士ら4人の研究者から政策の政治的受容に関するそれぞれの専門的知見を得て、理論モデルを完成させた。このモデル作成に当たり必要な関連文献については、研究補助者に入手・整理作業をしてもらった。理論モデルの学会報告が1年遅れたため、成田空港・原発・環境税などの事例を取り上げ実証的に理論モデルを適用する作業が遅れている。現時点では理論モデルだけを公表し、このモデルの現実への適用は学会報告のコメントを参考にした後に追加公表することにしたい。
シャガス病の迅速で筒便な新診断法の開発研究

シャガス病を引き起こす原虫トリパノソ-マクルザイには、種々の性状の異なる系統の原虫が存在する。さらに、各系統の原虫それぞれ中間宿主の昆虫の体内で生存するエピマスチゴ-ト型、動物の血流中のトリポマスチゴ-ト型、および動物の細胞寄生型のアマスチゴ-ト型の3形態に変態する。本研究の目標は3つの測定法である。(1)トリポマスチゴ-ト型原虫の測定法(シャガス病の新診断法)の研究:トリポマスチゴ-ト型原虫の測定法は、トラウエン系の原虫に特異的な測定法と、他の系統のトリポマスチゴ-トにも共通して測定できる、一般的な測定法を開発した。後者の測定法は一層の高感度化が望まれるが、従来の診断法よりは簡単に使用できる実用的なシャガス病の新診断法として期待される。(2)エピマスチゴ-ト型原虫の測定法の研究:我々の開発したエピスマチゴ-ト型の測定法は、5種類の系統のエピスマチゴ-ト型の原虫に共通して測定することに成功した。本測定法はシャガス病に感染した昆虫の新診断法として期待される。(3)アマスチゴ-ト型の測定法の研究:アマスチゴ-トの測定法として、トラウエン系の原虫に応用できる測定法を開発した。本測定法は実験動物のシャガス病に感染した状態を解析する方法として期待される。我々はトラウエン系の原虫でマウスをシャガス病に感染させて、種々の臓器での原虫の増殖状態を初めて正確に解析する事が出来た。以上、現在までに開発に成功した3つの測定法、トリポマスチゴ-ト、エピマスチゴ-ト、アマスチゴ-トの各測定法はそれぞれシャガス病の新診断法、中間宿主の感染状態の解析、感染動物でのシャガス病の解析研究に際に、有用な新手段になることが期待され、一部は実験的にも有用である事が示された。本研究で実用化したい目標は3つの測定法である。即ち、本原虫は昆虫の体内で生存するエピマスチゴ-ト型、動物の血流中のトリポマスチゴ-ト型、および動物の細胞寄生型のアマスチゴ-ト型の3つに変態をする事が知られている。本研究費でエライザ分析器を購入したために、研究の能率化を計る事が出来て、研究が大いに進展した。即ち、(1)エピマスチゴ-ト型原虫の測定法の研究:トリパノソ-マクルザイには、種々の系統の原虫が発見されている。我々の開発したエピマスチゴ-ト型の測定法は、5種類の系統のエピマスチゴ-ト型の原虫を共通して測定することに成功した。(2)トリポマスチゴ-ト型原虫の測定法(シャガス病の新診断法)の研究:トリポマスチゴ-ト型原虫の測定法はトラウエン系の原虫に特異的な測定法と、他の系統のトリポマスチゴ-トにも共通して測定できる改良測定法も開発した。後者の測定法は初めての実用的な新診断法として、シャガス病患者に使用できると期待される。本測定法を応用してマウスをシャガス病に感染させた際の種々の臓器での原虫の増殖状態を初めて正確に解析する事が出来た。

以上、現在までに開発に成功した3つの測定法、エピマスチゴ-ト、トリポマスチゴ-ト、アマスチゴ-トの各測定法の開発研究は当初に計画した予定に従い、順調に進展した。当初は2年の計画で3つの測定法を順次開発する計画であったが、初年度で、ほぼ全ての方法が開発できた点では、予想以上の進展と言えよう。更に、開発したアマスチゴ-トの測定法はシャガス病のモデル感染動物での研究で、有用な手段である事が示された。シャガス病を引き起こす原虫トリパノソ-マクルザイには、種々の性状の異なる系統の原虫が存在する。さらに、各系統の原虫はそれぞれ中間宿主の昆虫の体内で生存するエピマスチゴ-ト型、動物の血流中のトリポマスチゴ-ト型、および動物の細胞寄生型のアマスチゴ-ト型の3形態に変態する。本研究の目標は3つの測定法である。(1)トリポマスチゴ-ト型原虫の測定法(シャガス病の新診断法)の研究:トリポマスチゴ-ト型原虫の測定法は、トラウエン系の原虫に特異的な測定法と、他の系統のトリポマスチゴ-トにも共通して測定できる、一般的な測定法を開発した。後者の測定法は一層の高感度化が望まれるが、従来の診断法よりは簡単に使用できる実用的なシャガス病の新診断法として期待される。(2)エピマスチゴ-ト型原虫の測定法の研究:我々の開発したエピマスチゴ-ト型の測定法は、5種類の系統のエピマスチゴ-ト型の原虫に共通して測定することに成功した。本測定法はシャガス病に感染した昆虫の新診断法として期待される。(3)アマスチゴ-ト型の測定法の研究:アマスチゴ-トの測定法として、トラウエン系の原虫に応用できる測定法を開発した。本測定法は実験動物のシャガス病に感染した状態を解析する方法として期待される。我々はトラウエン系の原虫でマウスをシャガス病に感染させて、種々の臓器での原虫の増殖状態を初めて正確に解析する事が出来た。以上、現在までに開発に成功した3つの測定法、トリポマスチゴ-ト、エピマスチゴ-ト、アマスチゴ-トの各測定法はそれぞれシャガス病の新診断法、中間宿主の感染状態の解析、感染動物でのシャガス病の解析研究に際に、有用な新手段になることが期待され、一部は実験的にも有用である事が示された。
非線型解析学と多段決定過程

現在の非線型の分野では、個々の応用問題を含み、多数の興味深い問題を作り出している。本研究で行なったものを以下に述べる。1.多段決定過程との関係。確率変数列の分布が未知のときの停止問題(与えられた条件及び判定基準の下で、確率過程をいつ停止させるか)分布関数が未知のときは論文がほとんどないので、(従来の存在定理では解の保障が得られない)比較的簡単なモデルをゲーム論的に解析してみた。今までの結果をより厳密に洗い直し、拡張したところ、解を具体的に見つけ出すことができた。解析方法はまだこのモデル特有のものではあるが、一般に拡張可能な予想をもつことができる。次に、上で得られた手法を用いて、多次元の停止問題を考えたが、まったく新しい観点で解の存在を保障する方程式を作り出すことができた。(従来は解の存在を仮定して、具体的な個々の問題の解を見つけていた)研究中。2.統計学の標本調査論との関係。統計学における判定基準は、上記のものと同様に非線型でしかも解析的性質も不明なものが多いが、最適性ばかりでなく利用上データに対する安定性を求められる。補助情報を用いた最適層別の問題で解析を行ったところ、補助変数の与える回帰関数の推定誤差等への影響は最適解の近傍では小さく、実用上ほとんど安定していることがわかった。現在、種々の数学的モデルの安定性について研究を進めている。その他、数値解析、偏微分方程式論においても、それぞれの成果が得られている。3.最後に。現在の研究分野では専門は互いに複雑に関係し地域的にも広がっている。この研究補助金をいただくことにより、研究集会、研究打合せなど多数の発表討論の場を与えられたことに感謝します。3.最後に。
相対論多参照理論による多重縮退系電子状態の解明

重い原子を含む化合物を理論計算で設計するためには相対論効果と電子相関を扱う量子化学が必要であるが,膨大な計算量のため実行が困難である.本研究ではORMAS-CI法を相対論計算に適用する事で計算量の軽減に成功した.また大きな系の計算を行う方法として様々な系の分割法などが提案されているが,非直交分子軌道を用いる手法に注目した.任意な分割が可能でかつ厳密な(分割による近似が生じない)手法であるが解を求める事が困難であった.本研究ではその求解について1つの解決策を見出した.初年度に引き続き,相対論多参照理論とアルゴリズムの開発を行った.4成分相対論と多参照摂動論により低計算コストで相対論効果と電子相関効果の両方を十分に考慮することができる.しかしながら本研究の対象に含まれるランタノイドやアクチノイドではf電子による電子状態の記述から大きな活性空間が必要となり計算が困難となっている.参照波動関数として活性空間においてfull-CI計算(CASCI)を用いる変わりに,Occupation restricted multiple active space(ORMAS)CIを相対論に拡張し,参照波動関数とすることを導入した.また基底関数による計算精度への影響をなくすために,本研究の計算対象全てで共通に用いることができるUniversal基底関数を作成し調査を行った.また原子核モデルの違いによる影響調査では,原子核中心部分の波動関数の記述の問題で,点電荷モデルとそれ以外のモデル(一様帯電有限球モデルやガウス分布モデル)で生じる影響が異なることが確認できた.重い原子を含む化合物を理論計算で設計するためには相対論効果と電子相関を扱う量子化学が必要であるが,膨大な計算量のため実行が困難である.本研究ではORMAS-CI法を相対論計算に適用する事で計算量の軽減に成功した.また大きな系の計算を行う方法として様々な系の分割法などが提案されているが,非直交分子軌道を用いる手法に注目した.任意な分割が可能でかつ厳密な(分割による近似が生じない)手法であるが解を求める事が困難であった.本研究ではその求解について1つの解決策を見出した.多重縮退系電子状態の理論的解明を目的に,相対論多参照理論とアルゴリズムの開発を行った.4成分相対論多参照配置間相互作用(MR-CI)は系に依らず精度の良い結果をもたらすが,系が大きくなると計算コストが膨大になるデメリットがある.4成分相対論多参照摂動論(GMC-QDPT)は,低い計算コストで動的電子相関を取り込める優れた摂動論で,閉殻系や安定構造付近の記述では良い成果が出ている.更に開殻系や多重縮退の電子状態へ対応するために,多配置SCF(MCSCF)を組み込んだ.これまで参照波動関数として活性空間においてfull-CI計算(CASCI)を用いてきたが,本研究の対象に含まれるランタノイドやアクチノイドではf電子による電子状態の記述から大きな活性空間が必要となり計算が困難となっている.また,多重縮退の記述を詳細に調査する上で基底関数による計算精度への影響をなくすために,本研究の計算対象全てで共通に用いることが可能なUniversal基底関数を作成した.昨年度の調査で原子核モデルと相対論効果による影響について更に調査を行った.原子核モデルが一様帯電有限球モデルやガウス分布モデルにおいて相対論効果により原子番号が大きくなるにつれて内殻を記述するために必要な基底関数の軌道指数が一定値に収束することを確認した.最終年度に計画していた新たな基底関数短縮法については良い結果が得られなかったが,分子軌道の記述で主に用いられている直交軌道を用いる方法に対して,非直交軌道を用いる手法についてその解法の問題点を解決し,今後,大きな系や複雑な系を簡単に分割して解くことができる分子軌道法の展開を見出した.理論化学相対論的ORMAS-CI計算の実現により,低計算コストでかつ安定した計算結果が得られた.これらの結果は学会などで一部発表できているが,学術論文に発表できていない.初年度で行う予定であったいくつかの分子計算が実行できていない.しかし,今回新たに参照波動関数としてORMAS-CIを採用できるように拡張したことにより、今後の計算を効率よく実行する事が可能となった.よって、本研究の達成度としては順調に進展しているといえる.系統的な計算の実行とそれらの解析とまとめを行う.結果については、学術論文や学会にて発表を行う.引き続きランタノイドおよびアクチノイドに対して,相対論的摂動論原子計算を行い,原子核半径の影響やイオン化の記述を詳細に調査を行う.これらの調査から,ランタノイド水素化合物や酸化物について系統的な分子計算を行う.続いて,アクチノイド化合物などの調査を行う予定である.これまでの計算結果は学術論文や学会で発表する.作成した基底関数はホームページで公開する.研究遂行において,計算機の仕様を変更したため.今年度導入した計算機の主メモリなどの拡張を行う.この拡張で計算で扱えるCI空間が大きくなり,更なる調査が可能となる.ランタノイド化合物の計算から,その後のアクチノイドの原子計算,または,水素化合物や酸化物を含めて,系統的な分子計算を実行するための計算機環境を整える.計算の進行状況に応じて、汎用計算機を購入する予定である.また,研究結果については国内および海外の学会や学術論文で発表する.
複合鋳込み遠心鋳造法によるアルミニウム-遷移金属合金の初晶の微細化と傾斜機能化

微細な硬質粒子を傾斜分布させたアルミニウム基の粒子分散材料を創製することを目的として、遠心鋳造装置の鋳型内で回転している融点近傍のAl溶湯に高液相線温度のAl-遷移金属合金溶湯を混合する新しいプロセス(複合鋳込み遠心鋳造法)を試みた。過包晶Al-Cr系合金をモデル材料として、初晶粒子の粒径と分布を制御するためのプロセス変数(合金組成、各溶湯の質量比など)の影響を調査した。また、硬度試験および耐摩耗試験により、得られた複合材の傾斜機能特性および耐摩耗特性を評価した。主な結果を以下に要約して示す。(1)複合鋳込み遠心鋳造法により、外周部に微細な金属間化合物の分布する領域(微細粒子複合層)を持つ遠心鋳造管を作製することができる。(2)Al溶湯とAl-遷移金属合金溶湯の質量比を変化させることにより、金属間化合物のサイズや体積率の水準を大きく変えることなく、複合層の厚さのみを独立に制御することができる。(4)Al-遷移金属合金溶湯としてAl-10%Cr合金を用いた場合、微細粒子複合層内の金属間化合物の分散状態は良好である。一方、Al-20%Cr合金を用いた場合には、金属間化合物の著しく密集した島状集団が独立して存在する不均一な分布となる。(5)表面複合層では外周側が最も硬く内周側ほど低くなる傾斜機能的な硬さ分布が見られる。Al-10%Cr合金を使用した複合鋳込み遠心鋳造材では、外周部の硬さは内周部のマトリックス単相領域の約2倍となる。(6)複合鋳込み遠心鋳造材は、同じ混合組成の通常材と同程度の耐摩耗性を有する。また、通常の遠心鋳造材では、摩耗面の円周近傍の金属間化合物が脱落して欠損を生じるのに対し、複合鋳込み遠心鋳造材では均一な摩耗挙動を示す。
同位体地球化学と微生物学の結合による熱水系の窒素動態解析

本研究では、アンモニアに富む熱水帯とアンモニアに乏しい熱水帯での窒素動態に関する新知見を得た。アンモニアに富む熱水帯では好熱古細菌のアンモニア酸化代謝を起点とした一連の窒素異化代謝が、熱水生態系のエネルギー獲得機構として重要であることを初めて定量的に示した。アンモニアに乏しい海底下熱水帯では超好熱メタン菌による窒素固定が生物生産を規定する鍵反応である可能性が高いことを初めて示した。本研究の目的は、熱水に溶存する有機・無機窒素の安定同位体比と環境DNAの同時解析という新手法を用いて、熱水域での窒素動態と微生物相の関係を明らかにすることにある。平成22年度は、研究船「ちきゅう」による沖縄トラフ熱水活動域の掘削航海(IODP exp.331)に参加し、活動域の周縁部から中心部にわたって堆積物および間隙水試料の採取ならびに間隙水窒素化学組成の定量をおこなった。その結果、海底下を水平方向に流れる複数の熱水を発見し、伊平屋北熱水域の東側海底下に幾重にもおよぶキャップロック構造が発達した高温熱水の移流と滞留、海底下熱水と浸透海水との混合過程における熱水変質帯(熱水の影響を受けて変質した地層が分布している範囲)の存在の発見、海底下に存在する熱水滞留帯の上部には蒸気相に富んだ軽い熱水が、下部には塩分に富んだ重い熱水が滞留していること、アンモニア濃度は硫酸濃度に応じて変動すること、間隙水の硝酸が海底下の熱水の流れのトレーサーになることが分かった。一方、培養菌株を使った実験系を組み立て、海底堆積物に含まれる環境DNAの中から硝酸還元、アンモニア酸化といった窒素のエネルギー代謝を触媒する酵素をコードする機能遺伝子を検出、定量する方法を確立した。化学組成鉛直分布と、今回確立した機能遺伝子検出手法を使った機能遺伝子組成解析を次年度行うことで、海底下熱水域で起きている窒素代謝と挙動が明らかにできると期待される。本研究の目的は、熱水環境に生息する微生物の培養と窒素代謝の同位体分別係数の実験的決定、天然熱水に溶存する有機・無機窒素の安定同位体観測、ならびに環境DNAの解析を通して、これまで未知とされた熱水域での窒素動態を体系的に理解することにある。平成23年度の研究実施計画に則り、アンモニアに富む陸上ならびに海底の熱水域の解析をおこなった。まず陸上地下温泉について、現場の生物地球化学調査、好熱性のアンモニア酸化古細菌の集積培養、熱水に溶存する窒素化合物の同位体解析ならびに窒素代謝機能遺伝子の解析を行なった。また、平成22年度の研究実施計画で採取した沖縄トラフ海底熱水域のコア試料を用いて間隙水の窒素化合物同位体解析の一部とコア試料の16SrRNA解析を行なった。これまで好熱性のアンモニア酸化古細菌は難培養とされ、その集積培養には国内外で1例しか成功例はなかった。さらにその窒素同位体効果の報告例は皆無であった。本研究では、この好熱性のアンモニア酸化古細菌の集積培養に成功し、アンモニア酸化の同位体システマティクスについて現在解析中である。また海底下までを含めた熱水域の生物地球化学作用の観測研究はこれまで皆無であって、現在解析を進めている沖縄トラフ熱水域が初めての観測例となりつつある。成果発表に関して、陸上地下温泉の窒素動態と微生物生態について観測で得られた研究成果を国内外の学会で発表するとともに、国際学術誌に投稿した(現在、査読中)。本研究の目的は、熱水環境に生息する微生物の培養と窒素代謝の同位体分別係数の実験的決定、天然熱水に溶存する有機・無機窒素の安定同位体観測、ならびに環境遺伝子の解析を通して、これまで未知とされた熱水域での窒素動態を体系的に理解することにある。平成24年度は研究実施計画に則り、陸上ならびに海底の熱水域の解析をおこなった。陸上熱水域に発達する微生物生態系では、硫黄酸化に加えて、アンモニア酸化を起点とする一連の窒素のエネルギー代謝が一時生産を支える主要なエネルギー供給反応であるのではないかと言われ出してきた。しかし、これまで熱水域で起きている窒素エネルギー代謝の種類や速度ならびに一時生産速度との関係を明らかにした研究はなかった。本研究では、陸上熱水帯から普遍的に遺伝子が検出される難培養好熱古細菌の集積培養に成功し、この菌がアンモニア酸化を行うことを確認した。またこの菌の行うアンモニア酸化の窒素同位体分別係数ならびに酸素同位体システマティクスをはじめて決定した(論文準備中)。また陸上地下温泉の生物地球化学調査、熱水に溶存する窒素化合物の同位体解析ならびに窒素代謝機能遺伝子の解析の結果をまとめ、アンモニアに富む温泉における窒素動態を定量的に記述するとともに窒素動態と微生物群集の分布・存在量・機能との関係を明らかにした(Nishizawa et al., 2013 GCA)。また、熱水と堆積物の相互作用が特徴的な背孤海盆海底熱水域での窒素動態を明らかとするため沖縄トラフ海底熱水域のコア試料を用いて間隙水溶存窒素化合物ならびに有機物の窒素同位体解析をおこなった(論文準備中)。

アンモニアに乏しいマリアナ熱水域やインド洋中央海嶺熱水域については熱水やチムニーサンプルの試料採取を行うとともに、熱水域から分離された超好熱メタン菌の窒素同化代謝の生化学、同位体分別機構の解析を行った。本研究課題遂行のための基盤となる同位体分析と遺伝子解析の方法論はだいたい確立することができた。また、熱水域の調査(航海、陸上調査)と試料採取も、インド洋海底熱水域(震災の影響で当初の航海実施日程が一年半延期となった)以外の2地域については計画通り達成し、解析を進めることができている。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度以降は沖縄トラフ海底熱水域の窒素動態解析を完成させるとともに、アンモニアに乏しいマリアナ熱水域における窒素動態観測ならびに室内実験による好熱菌の硝酸還元の同位体分別係数の決定を行うことでアンモニアに乏しい熱水環境における窒素動態と微生物相の対応関係の理解を目指す。震災の影響で航海実施日程が一年半延期した(平成25年2月実施が内定)インド洋海底熱水域の窒素動態研究については、本研究課題の実施期間内では試料採取と船上での化学・生物一次解析を行い実施期間後の研究につなげる。
骨芽細胞におけるPTH/PTHrP受容体遺伝子発現調節に関する研究

副甲状腺ホルモン(PTH)は骨芽細胞に作用して、コラーゲン分解酵素や破骨細胞活性化因子であるRANKLの発現を誘導することで、骨吸収を促進させるカルシウム代謝調節ホルモンである。本研究では、このPTHの受容体であるPTH/PTHrP受容体(PTHR)の遺伝子発現に影響を与えるシグナル導入経路を、ラット骨芽細胞様細胞株であるUMR106を用いて解析するとともに、このシグナルの影響がおよぶPTHR遺伝子プロモーター領域上の作用部位についても検討したところ、以下のような結果が得られた。(1)フォルスコリンもしくは(Bu)_2cAMPによるPTHR mRNAレベルの低下作用は、PKA阻害剤であるH89およびタンパク質合成阻害剤であるシクロヘキシミドによっては阻止されなかった。これよりcAMPレベルが上昇するとPTHR mRNAレベルは低下するが、この現象にはPKA経路を介さない別の経路が働くことおよび既存のタンパク質の修飾によることが予想された。(2)正常ラットのゲノムライブラリーを作製し、これよりプロモーター領域を含むクローンを得ることで、ラットPTHR遺伝子のエクソンU1から上流約6.9kb(エクソンU2、U3を含むBamHI-BamHIフラグメント)のプロモーター領域およびエクソンU1-S間のイントロン(BmmHI-NaeIフラグメント)の塩基配列を決定した。(3)(2)で得られたクローンのプロモーター領域をdeletion法で短くしたフラグメントを用いてルシフェラーゼアッセイを行ったところ、PTHによるU1プロモーター活性の低下作用には、転写開始点付近の25塩基対の配列が重要であることが示されたので、この配列をPTHSR(PTH suppressive region)と名付けた。また、ゲルシフトアッセイおよびミュータジェネシスの結果から、PTHSR中の12塩基対の配列に何らかのタンパク質が結合することがPTHRのプロモーター活性には重要で、PTHのシグナルによりこのタンパク質の結合性が不安定になることが示された。(4)p42/44MAPキナーゼ経路のシグナルによるU1プロモーター活性の低下作用に関与するシスエレメントは、エクソンU1-S間のイントロンおよびU1から上流67kb付近の2ケ所存在することが示された。(2)正常ラットのゲノムライブラリーを作製し、これよりプロモーター領域を含むクローンを得ることで、ラットPTHR遺伝子のエクソンU1から上流約6.9kb(エクソンU2、U3を含むBamHI-BamHIフラグメント)のプロモーター領域およびエクソンU1-S間のイントロン(BamHI-NaeIフラグメント)の塩基配列を決定した。これより、骨芽細胞で主に利用されると考えられている下流側プロモーターであるU1プロモーターにはTATA boxはなかったが、Sp1サイトおよびMAZサイトは複数存在した。また、CREは見出せなかった。(3)(2)のプロモーター領域をdeletion法で短くしたフラグメントを用いてルシフェラーゼアッセイを行ったところ、PTHによるU1プロモーター活性の低下作用は、転写開始点までdeleteしても消失しなかった。これより、PTHシグナルの応答領域はエクソンU1の内側にある、もしくは、転写開始複合体にProtein-proteininteractionで作用する等が考えられた。また、MAPKシグナルによるU1プロモーター活性の低下作用は、エクソンU1-S間のイントロンおよびU1から上流67kb付近の2ケ所存在することが示唆された。(2)正常ラットのゲノムライブラリーを作製し、これよりプロモーター領域を含むクローンを得ることで、ラットPTHR