hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非線形ダイナミックモデルのMCMCによる統計的推測

これまでマクロデータを用いた統計分析では、個人のもつ固有の特徴や背後に想定される(観測されない)ダイナミックな変動は、集計後には相殺されると考えられて無視されてきた。これに対して最近ではミクロデータの公開が促進されるようになり、パネルデータなどの個人に関する詳細なデータが蓄積・公開されてくると、集計前の個体のデータを用いたモデルが真の構造をより詳しく明らかにすることができるようになる。このような個体のもつ固有の特徴や観測されない変動を無視するとパラメータの推定値にバイアスが生じてしまうため、これらを潜在変数や変量効果として1990年代に統計推測理論に取り入れるようになった。しかし潜在変数を考慮した最尤推定法では、多くの場合多変量の数値積分を必要としたため、高価な大型計算機を用い大規模な計算を行うか、計算精度を犠牲にして近似を行うこととなった。さらに最尤推定値の解が収束しないという問題が生じることもあり、現実には満足な推定方法を提供することができなかった。GEE・GMM法など潜在変数の存在に頑健な推定方法も開発されたがその効率性は必ずしもよいとはいえなかった。そこで本研究では数値積分ではなく、より正確な積分方法を提供することで知られているモンテカルロシミュレーションに基づいたマルコフ連鎖モンテカルロ(MCMC)法を用いた統計的ダイナミックモデルをいくつかのモデルについて構築を行った。具体的には景気の継続時間分析、非対称性のある確率的ボラティリティモデル(混合正規分布による近似)、外国為替レートのボラティリティモデル、ティックデータを用いた株式市場のモデル,金融データの持つ裾の厚い分布のモデル,マルコフスイッチングモデルやジャンプのある誤差項を持つモデルについてMCMCによる推定の方法を提案し、各モデルで必要となるサンプリングについて、より効率的な方法を提案した。本研究では,ダイナミックモデルを適用するデータをまずデータの種類からパネル形式のデータ、時系列データ、クロスセクションのデータに分類し、それぞれのデータの特徴に適合するモデルを開発している.パネルデータでは和合・大森がパネル構造を取り入れた回帰モデルや従属変数に制約のあるモデル、デュレーションモデルなどのMCMC法による推定方法を研究し、時系列データでは渡部・和合がファイナンスデータの多変量非線形時系列モデルを、大森はトービットモデル、ロジット・プロビットモデル、(標本選別を含む)計数モデルなどを研究している.たとえば,Omori(2003)(J.Japan Stat.Soc.)において,わが国における景気循環の分析を行い,ディフュージョンインデックスの構成要素である11の系列について,上昇・下落の継続時間の確率構造を明らかにした.各系列は個別の動きをもつと同時に共通の変動要因も共有しているパネルデータの形式になっており,これを具体的にモデル化し推計した.その結果1970年代では顕著であった共通変動も次第にその影響を弱めてきており,1990年代では有意ではなくなってきていること,また継続時間のハザード確率が比較的一定になってきていることなどが確認されている.また,Wago(2004)は平滑に推移するGARCHモデルをギブス・サンプラーを用いて推定しており,三井・渡部(2003)では,MHアルゴリズムによる厳密なベイズ推定を行ってGARCHオプション価格付けの分析を分析している.このほか,MCMC法の入門とMCMCを用いた多くの実証分析を集め,和合編「マルコフ連鎖モンテカルロ法を用いた応用計量分析」(東洋経済新報社)も出版が予定されている.我々は日本統計学会において平成14年に続き,平成15年にも「マルコフ連鎖モンテカルロ法の計量経済分析への応用」を共通テーマとして設定し、その成果を発表した.また,日本経済学会やJAFEEなどでも研究成果を発表したほか,マルコフ連鎖モンテカルロ法の紹介を統計数理研究所における公開講座や,統計学と保険の関連を重視して日本アクチュアリー会の大会において行ってきた。

一方,平成15年度にはChib教授(ワシントン大学セントルイス校),Bauwens教授(ルーベン大学CORE),Poirier教授(カリフォルニア大学アーバイン校),Polasek教授(バーゼル大学),Lopes教授(シカゴ大学ビジネススクール)ら海外で活躍する研究者を招聘に協力してコンファレンスやセミナーを開催し,研究交流を深めている.これまでマクロデータを用いた統計分析では、個人のもつ固有の特徴や背後に想定される(観測されない)ダイナミックな変動は、集計後には相殺されると考えられて無視されてきた。これに対して最近ではミクロデータの公開が促進されるようになり、パネルデータなどの個人に関する詳細なデータが蓄積・公開されてくると、集計前の個体のデータを用いたモデルが真の構造をより詳しく明らかにすることができるようになる。このような個体のもつ固有の特徴や観測されない変動を無視するとパラメータの推定値にバイアスが生じてしまうため、これらを潜在変数や変量効果として1990年代に統計推測理論に取り入れるようになった。しかし潜在変数を考慮した最尤推定法では、多くの場合多変量の数値積分を必要としたため、高価な大型計算機を用い大規模な計算を行うか、計算精度を犠牲にして近似を行うこととなった。さらに最尤推定値の解が収束しないという問題が生じることもあり、現実には満足な推定方法を提供することができなかった。GEE・GMM法など潜在変数の存在に頑健な推定方法も開発されたがその効率性は必ずしもよいとはいえなかった。そこで本研究では数値積分ではなく、より正確な積分方法を提供することで知られているモンテカルロシミュレーションに基づいたマルコフ連鎖モンテカルロ(MCMC)法を用いた統計的ダイナミックモデルをいくつかのモデルについて構築を行った。具体的には景気の継続時間分析、非対称性のある確率的ボラティリティモデル(混合正規分布による近似)、外国為替レートのボラティリティモデル、ティックデータを用いた株式市場のモデル,金融データの持つ裾の厚い分布のモデル,マルコフスイッチングモデルやジャンプのある誤差項を持つモデルについてMCMCによる推定の方法を提案し、各モデルで必要となるサンプリングについて、より効率的な方法を提案した。
高地肺水腫の発症機序に関与する諸要因の総合的解析

A高地居住民の運動耐応能について中国青海省高原医学研究所の格日力博士と協力して、高地住民であるチベット族に運動負荷試験を行い最大酸素摂取量、最大運動量、乳酸産生量、血液ガスなどのデータを解析した。その結果、チベット族の分時換気量、最大酸素摂取量および炭酸ガス排出量は低値であったが、最大運動量は有意に高地であり、かつ運動負荷後の乳酸量の増加も低値であった。B臨床的検討入院した4例の高地肺水腫患者の気管支肺洗浄液の細胞分画では、好中球とリンパ球の増加がみられ、蛋白濃度の増加が認められた。また、IL6、IL8濃度は入院時は、回復時に比し高値であった。発症にサイトカインの関与が示唆された。C高地肺水腫患者の低酸素性換気抑制の測定本研究予算で備品として購入した低酸素性換気抑制測定装置を用いて、高地肺水腫患者の低酸素性換気抑制の測定した。その結果、低酸素性換気応答能と同様に、低酸素換気抑制の事実が認められた。D高地肺水腫既往者の遺伝的背景高地肺水腫既往者のHLA抗原を調査するとDR6陽性者が9例中6例に認められ、対照群に比し有意に陽性者が多く、本症にHLA-DR抗原が何らかのの役割を演じていることが示唆された。A臨床的検討入院した2例の高地肺水腫患者について以下の検討をおこなった。1)気管支肺胞洗浄液の解析、2)呼吸調節の異常の検索高地肺水腫患者の気管支肺胞洗浄液の細胞分画では、好中球とリンパ球の増加がみられ、蛋白濃度の増加が認められた。また、IL6、IL8などのサイトカインを測定中である。また、呼吸調節機能として、低酸素換気応答能は低下していたが、炭酸ガス換気応答能は正常であった。B高地肺水腫患者の低酸素性換気抑制の測定本研究予算で備品として購入した低酸素性換気抑制測定装置で測定結果についてこれまでの報告と比較して妥当性を検討した。その結果、機器に対する習熟あるいは若干の改善すべき点を把握したので、次年度には、健常群および高地肺水腫患者の低酸素性換気抑制の測定が可能である。C高地肺水腫の胸部X線写真の解析多数例の高地肺水腫患者の入院時および回復時の胸部X写真を比較検討して、高地肺水腫の特徴について検討した。D高地居住民の運動耐応能について中国青海省高原医学研究所の格日力博士と協力して、高地住民であるチベット族に運動負荷試験を行い最大酸素摂取量、最大運動量、乳酸産生量、血液ガス、anerobic thresholdなどのデータを解析し、高地順応機序を分析し、さらに高地肺水腫の成因について有益な情報を得た。A高地居住住民の運動耐応能について中国青海省高原医学研究所の格日力博士と協力して、高地住民であるチベット族に運動負荷試験を行い最大酸素摂取量、最大運動量、乳酸産生量、血液ガスなどのデータを解析した。入院した4例の高地肺水腫患者の気管支肺胞洗浄液の細胞分画では、好中球とリンパ球の増加がみられ、蛋白濃度の増加が認められた。高地肺水腫患者の低酸素性換気抑制の測定本研究予算で備品として購入した低酸素性換気抑制測定装置を用いて、高地肺水腫患者の低酸素性換気抑制の測定した。
ヤブツバキ(Camellia japonica)の分布および分化に関する研究

野生型ヤブツバキ(Camellia japonica)は現在の間氷期に南西諸島南部から東北地方の青森県まで分布を拡げている。本研究では、これら各地の野生型ヤブツバキ群落、とくに日本北部におけるそれらの生態的、形態的そして遺伝的調査を行い、下記の成果を得た。まず、葉芽の形態的調査によって分布の北進によって増加する苞数と耐寒性との関連性について、他種とも比較して耐寒性獲得の様相を明らかにすることができた。また北限地と目される青森県深浦町に分布する群落では冬期の厳寒積雪下において、地下に横に伸長する根が、あたかも根茎の様に働いて多くの株を地上に伸長させ、クロ-ンによる群落形成を行うという特異な形態形成の実態が示唆された。ついで我が国に分布する野生型ヤブツバキ群落の遺伝的組成についてのアイソザイムパタ-ン分析の結果では今間氷期の北進分布の経過によって異型接合の度合が異なり、北限地に近づくに従って同型接合の度合をやや増すことが明らかになった。また、ツバキ属植物の花芽形成と開花の間の時間的つながりが見られ、とくにヤブツバキにおいては花芽分化の6々月から8々月後に開花に到る場合が多く、芽の休眠の程度に関わりなく進行することが明らかになった。以上のほか、ヤブツバキと他種との種間雑種の育成と、その増殖に関連した組織培養によるクロ-ン苗の大量生産に関する基礎的研究は現在継続中である。ヤブツバキ(Camellia japonica)の分布および分化に関する研究ヤブツバキはその祖系を中国に発するとはいえ我が国独特のツバキ属中の一種であり、今間氷期における西表島から青森県深浦町までの北進による分布の拡大が確認されている。とくにその分布の北上にともなう変種、品種の出現には眼を見はるものがあり、自然分布の個体群の調査はそれらを裏付ける資料として重要視されている。著者らはその実態を知る上で、今年度は東北北部に於けるヤブツバキ自然個体群と人工植栽個体群との調査と材料収集を行った。その結果、自然個体群としては日本海沿岸では青森県深浦町舮作の小半島の南面の群落であり、太平洋沿岸では岩手県大船渡市海岸が北限であることが判明した。また人工植栽個体では群落は青森県陸奥湾夏泊半島先端の椿山であり、単樹では日本海沿岸では津軽半島南部、太平洋沿岸では岩手県田野畑村羅賀が北限であると推定された。これらの群落からはいずれも挿木による繁殖のための挿〓を採集し、現在繁殖中である。また各地より採集した冬芽(葉芽)については、現在苞数について調査中である。一方個体群の遺伝子構成のヘテロ性を調査するため、酵素学的にアイソザイムパターンの分析を予備的に実施し、分布が北限に近づく程天然林ではヘテロ性が少ない事が明らかとなった。なお、平成元年度には3月末から4月にかけて日本各地に於ける開花期の調査を行うとともに、苞数調査による耐寒性強弱の推定、および酸素学的手法による北限地天然林と人工林の区別を推定する技術の確立を行いたい。まず、葉芽の形態的調査によって分布の北進によって増加する苞数と耐寒性との関連について、他種とも比較して耐寒性獲得の様相を明らかにすることができた。

また北限地と目される青森県深浦町に分布する群落では冬期の厳寒積雪下において、地下に横に伸長する根が、あたかも根茎の様に働いて多くの株を地上に伸長させ、クロ-ンによる群落形成を行うという特異な形態形成の実体が示唆された。ついで我が国に分布する野生型ヤブツバキ群落の遺伝的組成についてのアイソザイムパタ-ン分析の結果では今間氷期の北進分布の経過によって異型接合の度合が異なり、北限地に近づくに従って同型接合の度合をやや増すことが明らかとなった。また、ツバキ属植物の花芽形成と開花の間の時間的つながりが見られ、とくにヤブツバキにおいては花芽分化の6々月から8々月後に開花に到る場合が多く、芽の休眠の程度に関わりなく進行することが明らかになった。以上のほか、ヤブツバキと他種との種間雑種の育成と、その増殖に関連した組織培養によるクロ-ン苗の大量生産に関する基礎的研究は現在継続中である。
火山ガス観測におけるリモートセンシングの高度化

本課題は,大気科学の分野で多用される分光技術を火山研究に応用し,火山ガスのリモートセンシングに新展開を与えようとしたものである.研究期間内の主な成果は,(1)噴気中の水蒸気分布を測定する可搬型ラマンライダーを改良し,水滴も測定可能としたこと,(2)噴気内部の温度分布測定を可能にする高スペクトル分解能ライダーを新規開発したこと,(3)一般用のデジタルカメラを利用して,二酸化硫黄濃度分布を可視化する簡易型の「SO2カメラ」を製作したこと,の3点である.本課題は,大気科学の分野で多用される分光技術を火山研究に応用し,火山ガスのリモートセンシングに新展開を与えようとしたものである.研究期間内の主な成果は,(1)噴気中の水蒸気分布を測定する可搬型ラマンライダーを改良し,水滴も測定可能としたこと,(2)噴気内部の温度分布測定を可能にする高スペクトル分解能ライダーを新規開発したこと,(3)一般用のデジタルカメラを利用して,二酸化硫黄濃度分布を可視化する簡易型の「SO2カメラ」を製作したこと,の3点である.本研究課題は3つのテーマから構成される.まず,2009年7月に,分担者(寺田)の所属機関である東工大火山流体研究センター(群馬県草津町)で初年度の研究打合会を行った.それぞれのテーマ担当者が開発計画の概要を紹介し,必要なスペックや克服すべき問題点を共有した.また,次年度以降に開発した装置のテストフィールドの候補地となる噴気口を下見した.以下,各テーマについて21年度の成果について報告する.1.水滴検出用ラマンライダー:従来の水蒸気検出ラマンライダーを改良し,火山噴気中の水滴を検出できるようにすることを目的とする.水滴によるラマン散乱波長は水蒸気の場合と異なるため,フィルターの変更が必要である.21年度は,装置の仕様を決定し必要となる部材を収集した.また,装置のキャリブレーション方法についても検討を行った.2.噴気温度測定ライダー:21年度は,まず数100mの距離から噴気の温度分布を10K以下の分解能で測定することを目標として,そのために必要となる装置の構成を検討した.その結果,装置はバイスタティックCW方式とし,レイリー散乱のスペクトル広がりを高分解能で測定する方法を採用することとした.最適なフィルター波長の組み合わせを検討するとともに,必要となる部材を購入した.3.スペクトルカメラ:赤外吸収を利用した噴気水蒸気検出の可能性について,まずは大気水蒸気の影響の観点から検討した.その結果,噴気水蒸気による赤外吸収は,大気による吸収の100分の1程度であろうとの見積もりを得た.これを検出するために必要となる輝度分解能の高いCCDカメラと光学フィルターを導入した.いずれのテーマも,ほぼ予定通り開発を進めているが,装置の立ち上げと試験観測は22年度に行われる.2010年3月には,分担者(阿保)の所属機関である首都大学に集まり,初年度の進捗状況を報告した.本研究課題は3つのテーマから構成される.以下,各テーマについて22年度の成果について報告する.1.水滴検出用ラマンライダーの開発(中村・江尻):従来の水蒸気検出ラマンライダーを改良し,火山噴気中の水滴を検出できるようにすることを目的とする.水滴によるラマン散乱波長は水蒸気の場合と異なるため,水蒸気検出用のチャンネルを追加した.22年10月に,群馬県草津の万代鉱噴気において,テスト観測を行い,水蒸気と水滴を分離して検出できていることを確認した.今後,噴気中の水滴/水蒸気比を直接測定することで,ライダーの水滴信号を校正する必要があるが,その具体的方法についても分担車で議論して検討した.2.噴気温度測定ライダーの開発(阿保):噴気の温度分布を10K以下の分解能で測定することを目標として,高スペクトル分解能ライダーを試作した.22年10月に,群馬県草津において,野外環境下での基本動作試験(バンドカットフィルタの波長掃引実験)を行った.野外環境下で基本動作を確認することができた.今後,設計のスペックに従って装置を完成させる.3.スペクトルカメラの開発(橋本・寺田):火山噴気を紫外線帯域で撮影することでSO2の濃度を測定する装置を,市販のデジタルカメラを改造し試作した.濃度既知のSO2ガスセルを用いてキャリブレーション実験を行ったうえ,22年3月には霧島新燃岳と桜島で試験観測を行い,SO2が検出できることを確認できた.また,近赤外域については室内で液体水を用いた基本実験を行った.(1)水滴/水蒸気観測用ラマンライダーの開発(主担当:中村・江尻)レーザー光のラマン散乱により,火山噴気中のH2Oの総量を遠隔測定する装置の開発を目標としてきた.23年度は群馬県草津温泉の噴気口をテストフィールドとして,水滴(液相H2O)チャンネルの較正観測を実施した.この実験では,ライダーによる測定と同時に,噴気を直接採取して水蒸気/水滴比の測定を試みた.測定精度は十分とは言えず,噴気の採取方法にさらなる工夫が必要であることが確認された.また,装置の可搬性を高めるために光学系の小型化を行った.水滴チャンネルの較正は未完となったが,本研究課題で,噴気中の水蒸気の定量と水滴の検出を同時に行うことまでには漕ぎ着けた.(2)温度測定用高スペクトル分解能ライダーの開発(主担当:阿保)

噴気内部の温度分布を遠隔測定する装置の開発を目標としてきた.22年度までに装置の基本設計と性能のシミュレーションを行い,100mの距離から1分間の測定で1%の温度測定誤差を実現できることを示した.23年度は,この装置を野外の噴気に適用して温度測定を試みた.ただし,気象条件に恵まれず屋外環境での動作試験を行うに留まった.これとは別に,室内実験で熱風を発生させ,20-100°Cの温度範囲での較正に成功し,透過強度比が理論値と誤差範囲内で一致することを確認した.(3)スペクトルカメラの開発(主担当:橋本・寺田)近赤外分光により,火山噴気中のH2O分布を画像として得る技術の開発を目標としてきた.今年度は,同様の原理によるSO2検出用スペクトルカメラを製作し,桜島火山の噴気に適用した.良好な結果を得たので投稿論文として公表準備中である.H2O検出用スペクトルカメラについては,室内実験による知見から,効果的にH2Oを検出できる波長帯を明らかにするに留まった.
ゲニステインで誘導発現するダイズ根粒菌TetR familyの共生への関与

ダイズ根粒菌TetRfamily構造遺伝子のゲニステイン特異的な誘導発現はリプレッサー機能により引き起こされ、その主要産物である多剤排出ポンプは感染初期にゲニステインで誘導合成され、細胞毒性も併せ持つゲニステインの排出により細胞内ゲニステイン濃度を調整し、共生遺伝子(nod遺伝子群)の発現プロファイルをチューニングすることにより共生関係を最適化する可能性を示し、TetR familyが共生初期に関与する新しいパラダイムを提示した。ゲニステイン(GEN)で特異的に強く誘導発現するダイズ根粒菌(Bradyrhizobium japonicum)TetRfamily領域(bll7017bll7033の17個の遺伝子)の発現へのTetR転写調節遺伝子(blr7023, bll7024)の関与を調べるため、blr7023、及びbll7024破壊株のTetR family遺伝子全体の発現プロファイル(親株に対する比)を、マクロアレイを用いてクローンレベル(17個の遺伝子を含む8個のクローン)の発現量により調べた。その結果、blr7023破壊株では、GEN無処理にも関わらず全てのクローンが有意に発現し、その発現量と発現パターンはGEN(終濃度5μM)で処理された親株の場合と類似していたが、bll7024破壊株ではクローンレベルでの有意な発現は認められなかった。次に、blr7023、及びbll7024破壊株のTetRfamily構造遺伝子(bll7019:RND型多剤排出ポンプをコードする遺伝子;blr7029:ポリヒドロキシ酪酸代謝系をコードする遺伝子)の発現量(親株に対する比)を培養後30分(12時間)に定量的RT-PCRで測定した結果、blr7023破壊株では、bll7019:1064(1018)倍、blr7029:689(383)倍を示し、親株でGEN処理後の発現量(bll7019:805(3.3)、blr7029:451(4.4))と比較して、培養後30分では同程度以上、12時間でも発現量が顕著に高く維持されていた。一方、blr7024破壊株では、bll7019:3.2(29.6)、blr7029:1.6(9.1)を示し、親株で見られたGEN処理後の急激な発現量の増加は認められなかった。以上の結果から、主にblr7023産物がTetR familyのリプレッサーとして機能していることを明らかにした。宿主のダイズから放出されるフラボノイド化合物のゲニステインによって、特異的に強く誘導発現するダイズ根粒菌Bradyrhizobium japonicum TetRfamily領域の共生への関与を明らかにするため、当該年度は、構築されたTetRfamily転写調節遺伝子(blr7023, bll7024)の破壊株を用いて、ゲニステインによるTetR family遺伝子の誘導発現における転写調節遺伝子の役割を明らかにすることを目的とした。その結果、1)マクロアレイを用いて、blr7023、及びbll7024破壊株のTetRfamily領域にある17個の遺伝子を含む8個のクローンの発現量(親株に対する比)を調べた結果、blr7023破壊株は全てのクローンが有意に発現し、その発現量と発現パターンはゲニステイン(終濃度5μM)処理された親株の場合と類似していたが、bll7024破壊株ではクローンレベルでの有意な発現は認められなかったこと、及び2)定量的RT-PCRを用いて、blr7023、及びbll7024破壊株のTetR family構造遺伝子(bll7019、blr7029)の発現量(親株に対する比)を調べた結果、blr7023破壊株は、培養後30分でbll7019とblr7029の両者が顕著に発現し、その発現量は培養後12時間でも高く維持されたが、blr7024破壊株では有意な発現量の増加が認められなかったことから、主にblr7023産物がTetR familyのリプレッサーとして機能していることを明らかにした。以上、ゲニステインによるTetR family遺伝子の誘導発現における転写調節遺伝子(主にblr7023)の役割が明らかになり、研究の目的はおおむね順調に進展している。ゲニステインで特異的に強く誘導発現するダイズ根粒菌(Bradyrhizobium japonicum)TetRfamily遺伝子の共生関連遺伝子の発現への関与を調べるため、構築された多剤排出ポンプ破壊株(bll7019-bll7021欠失株)と転写調節遺伝子破壊株(blr7023欠失株)の培養菌液にゲニステインを添加し、320時間後の共生関連遺伝子(nodD1, nodD2, nodC, nodW, ttsI)の誘導発現量を定量的RT-PCRにより親株と比較した。その結果、多剤排出ポンプ破壊株では、nodCの発現量が612時間で顕著に高かった(6時間後の発現量:親株60.2倍、破壊株158.4倍;12時間後の発現量:親株11.3倍、破壊株109.0倍)。また、612時間後におけるnodWの発現量はnodD1/D2よりも高い傾向を示したことから、nodCの高い発現量がnodWにより強く依存している可能性が示唆された。

一方、転写調節遺伝子破壊株では、nodCの発現量のピークが親株の6時間後に対し12時間後まで遅滞し、その発現量は親株よりも顕著に高かった(破壊株の発現量:6時間後56.7倍, 12時間後75.0倍)。また、他の遺伝子全ての発現量のピークも親株の6時間後に対し12時間後まで遅滞した。以上の結果は、多剤排出ポンプの破壊によるゲニステインの細胞内取り込みの早期化、また、転写調節遺伝子の破壊による排出ポンプの恒常的な作動によるゲニステインの細胞内取り込みの遅滞が生じたため、nodCで代表される共生遺伝子の発現量とその誘導時間が影響を受けたと考えられ、TetR family遺伝子は共生の初期過程で細胞内ゲニステイン濃度を共生遺伝子の発現に最適な濃度に調整している可能性が示された。宿主ダイズから放出されるフラボノイド化合物のゲニステインによって、特異的に強く誘導発現するダイズ根粒菌TetR familyの共生への関与を明らかにすることを目的とし、当該年度までに以下の結果が得られた。1)構築されたTetRfamily転写調節遺伝子(blr7023, bll7024)の破壊株を用いて、ゲニステインによるTetR family遺伝子の誘導発現における転写調節遺伝子の役割を調べた結果、主にblr7023の産物がTetR familyのリプレッサーとして機能していることを明らかにした。2)当該年度はTetR family遺伝子の共生関連遺伝子の発現への関与を調べるため、構築された多剤排出ポンプ破壊株(bll7019-bll7021欠失株)と転写調節遺伝子破壊株(blr7023欠失株)のゲニステインによる共生関連遺伝子(nodD1, nodD2, nodC, nodW, ttsI)の誘導発現量を定量的RT-PCRにより親株と比較した。その結果、多剤排出ポンプの破壊によりゲニステインの細胞内取り込みが早期化しnodCの誘導発現量が向上することを示すとともに、nodCの高い誘導発現量はnodWに依存している可能性を示した。一方、転写調節遺伝子破壊株では、排出ポンプが恒常的に作動することから、ゲニステインの細胞内取り込みが遅滞し、nodCで代表される共生遺伝子の誘導発現が遅れることを示した。以上、TetRfamily遺伝子は共生の初期過程で多剤排出ポンプにより細胞内ゲニステイン濃度を共生遺伝子の発現に最適な濃度に調整している可能性を明らかにし、研究の目的はおおむね順調に進展している。1)ダイズ根粒菌の転写調節遺伝子破壊株(Δblr7023, Δbll7024)のTetRfamily構造遺伝子のクローンレベルでの発現プロファイルは、Δblr7023ではゲニステイン(GEN)非存在下でもGEN存在下の親株と同様だったが、Δbll7024では有意に発現しなかった。更に、構造遺伝子(bll7019、blr7029)もΔblr7023ではGEN存在下の親株と同様に発現したが、Δbll7024では発現しなかったことから、blr7023産物がリプレッサーとして機能していると考えられた(平成27年度)。2)Δblr7023と多剤排出ポンプ破壊株(Δbll7019-bll7021)の共生関連遺伝子のGEN誘導発現量を親株と比較した結果、Δbll7019-bll7021ではnodCの発現量が顕著に高く、またnodWの発現量はnodD1/D2よりも高かったことから、nodW依存のnodC発現が示唆された。Δblr7023のnodC発現量は親株よりも高かったが発現が遅滞したことから、多剤排出ポンプの破壊によるGEN取り込みの早期化と転写調節遺伝子の破壊による排出ポンプの恒常的作動によるGEN取り込みの遅滞が示唆された(平成28年度)。
腸内細菌による新規脂肪酸代謝物の肝疾患に対する作用機構の解明

リノール酸は、アラキドン酸などを介する経路にて、脂質メディエーターであるプロスタグランジンに代謝変換される。一方、細菌は独自に保有する酵素によりリノール酸を炎症抑制効果が期待される物質に変換できる。しかし、この代謝物の生体における効果は不明瞭である。そこで肥満誘導性肝がんでのリノール酸の効果を検討した結果、高リノール酸食にて肝腫瘍形成数が減少した。本研究では、肥満誘導性肝がんに対する細菌のリノール酸代謝物の効果を明らかにすることで、脂肪酸の代謝バランスを宿主と共生細菌が行い、生体恒常性が維持される機構の解明を目的とする。生体内にてリノール酸(LA)は、アラキドン酸などを介する経路にて、脂質メディエーターであるプロスタグランジンに代謝変換される一方で、細菌は、独自の酵素により、LAをHYAやKetoA、CLA1などへ変換する。このLAの細菌代謝物は、炎症抑制効果などの機能性が報告されているが、生体内における効果についてはあまりわかっていない。脂肪酸の過剰摂取は肥満となり、様々な疾患の原因となる。近年の報告にて、肥満により腸内細菌叢が変化し、腸内細菌が産生するデオキシコール酸が増加し、肝腫瘍形成を促進していることが明らかとなった。この肝がんモデルでは、病態初期は非アルコール性脂肪肝炎であり、慢性炎症の結果腫瘍形成となる。細菌のLA代謝物に炎症抑制効果が期待されることから、本モデルに用いる高脂肪食のLA含有量を調整した結果、高LA餌にて肝腫瘍形成数が減少することが明らかとなり、本研究では、肥満誘導性肝ガンに対する細菌のLA代謝物の効果を明らかにすることを目的とした。本年度の計画として、(1)細菌のLA代謝産物が実際に生体内で検出されるか、(2)LAを産生する腸内細菌の単離・同定を実施した。(1)について、腫瘍形成の場である肝臓の脂質プロファイルを質量分析器により解析した結果、HYAなどの細菌代謝物が高LA餌にて増加することが明らかとなった。これにより、LAを腸内細菌が代謝し、肝臓に蓄積されていることが証明された。(2)について、LA代謝菌を検出する方法として、LAと腸内細菌とを嫌気性条件下にて共培養し、耐性または嗜好性のある菌を選別した。結果、一種類の菌のみ発育し、16SrRNA配列を解析し、齧歯類に特有の乳酸菌であることが明らかとなった。本年度の研究結果により、腸内細菌によるLA代謝、及び腸肝循環によるLA代謝物の肝臓への蓄積が明らかとなり、肝がん抑制の可能性を一部示唆することができた。リノール酸の肝腫瘍形成抑制機構を解明するため、本研究ではリノール酸の細菌代謝物に着目している。そのため、リノール酸代謝能を有する腸内細菌の同定、及び単離が必須であり、また腸内細菌代謝物が生体内で検出されるかを検証する必要がある。リノール酸代謝能を有する腸内細菌を同定するため、これまで知られているリノール酸代謝酵素のアミノ酸配列から縮重プライマーを設計し、Nested PCRにより糞便DNA中の該当領域の増幅を試みた結果、齧歯類に特有に存在する乳酸菌の遺伝子が検出されていた。また該当菌の単離を行うため、同定法として、リノール酸と腸内細菌を嫌気性菌培養条件下にて発育させた結果、先の乳酸菌のみが特異的に増殖することが明らかとなった。目的となる腸内細菌の単離には、培養条件やゲノム情報から対象となる菌を探索する必要があり、本年度の成果として、単離・同定ができたことは大きな進展である。生体内のリノール酸代謝物の検出には高感度質量分析機器を用いる必要があり、これまでの機器では検出が微量であった物質がより精度よく検出することができる。理化学研究所、メタボローム研究チームとの共同研究により、リノール酸代謝物であるHYAや共役リノール酸が、高リノール酸食給餌マウスの肝臓にて増加していることが明らかとなり、腸内細菌代謝物が肝臓に蓄積していることの証明となった。リノール酸代謝菌を単離できたことは、今後の研究において有意義であり、その菌が腸内にどれほどの割合で存在するのか、また病態に関与するのかを確かめる上で有用なツールとなるため、次年度の研究に有効活用できる。本年度の成果として、リノール酸代謝物の肝臓への蓄積と代謝菌が確認されたことから、以下の研究計画を実施する。1肝臓に蓄積されたリノール酸代謝物を腸内細菌が産生するか、2抗腫瘍機構は何か、31の腸内細菌代謝物が抗腫瘍効果を誘導する対象は何か、4その他のリノール酸代謝菌の検出、腸内細菌叢解析。1肝臓に蓄積されたリノール酸代謝物を腸内細菌が産生するか→生体内にてリノール酸代謝物が検出されたことから、単離した腸内細菌が実際にリノール酸代謝物を産生するかを確かめる必要がある。リノール酸代謝物は脂肪酸であることから、検出・定量をガスクロマトグラフィーにて実施することで、検出感度を増幅させる予定である。2抗腫瘍機構は何か→脂肪肝から肝がんに至る過程の、どの段階にリノール酸代謝物が腫瘍形成の抑制効果を持つか明らかにする。育成早期の段階ではNASHを想定し、また後期では抗腫瘍免疫について、それぞれの抑制/促進機構を病理学、免疫学的手法を用いて解析する。31の腸内細菌代謝物かが抗腫瘍効果を誘導する対象は何か→1にて肝臓へ蓄積が確認された脂肪酸が、どの細胞を対象に作用するかを解析する。

肝臓中の細胞を、セルソーターによって免疫細胞や肝星細胞を単離し、リノール酸代謝物添加による関連遺伝子の発現を解析する。また脂肪酸の多くがGPCRを受容体として作用することから、リノール酸代謝物の受容体を同定する。4その他のリノール酸代謝菌の検出、腸内細菌叢解析→腸内細菌が持つリノール酸代謝酵素については解析がなされているが、マウス腸管に対象となる細菌が定着しているかは不明である。16SrDNA解析によってリノール酸代謝酵素を有する腸内細菌の存在を確認する。また2%LA-HFDと12%LA-HFDでのリノール酸代謝菌の増減を観察し、DMBA塗布の発がん誘導モデルにおける腸内細菌叢の変化も同時に解析する。リノール酸は、アラキドン酸などを介する経路にて、脂質メディエーターであるプロスタグランジンに代謝変換される。一方、細菌は独自に保有する酵素によりリノール酸を炎症抑制効果が期待される物質に変換できる。しかし、この代謝物の生体における効果は不明瞭である。そこで肥満誘導性肝がんでのリノール酸の効果を検討した結果、高リノール酸食にて肝腫瘍形成数が減少した。本研究では、肥満誘導性肝がんに対する細菌のリノール酸代謝物の効果を明らかにすることで、脂肪酸の代謝バランスを宿主と共生細菌が行い、生体恒常性が維持される機構の解明を目的とする。生体内にてリノール酸(LA)は、アラキドン酸などを介する経路にて、脂質メディエーターであるプロスタグランジンに代謝変換される一方で、細菌は、独自の酵素により、LAをHYAやKetoA、CLA1などへ変換する。このLAの細菌代謝物は、炎症抑制効果などの機能性が報告されているが、生体内における効果についてはあまりわかっていない。脂肪酸の過剰摂取は肥満となり、様々な疾患の原因となる。近年の報告にて、肥満により腸内細菌叢が変化し、腸内細菌が産生するデオキシコール酸が増加し、肝腫瘍形成を促進していることが明らかとなった。この肝がんモデルでは、病態初期は非アルコール性脂肪肝炎であり、慢性炎症の結果腫瘍形成となる。細菌のLA代謝物に炎症抑制効果が期待されることから、本モデルに用いる高脂肪食のLA含有量を調整した結果、高LA餌にて肝腫瘍形成数が減少することが明らかとなり、本研究では、肥満誘導性肝ガンに対する細菌のLA代謝物の効果を明らかにすることを目的とした。本年度の計画として、(1)細菌のLA代謝産物が実際に生体内で検出されるか、(2)LAを産生する腸内細菌の単離・同定を実施した。(1)について、腫瘍形成の場である肝臓の脂質プロファイルを質量分析器により解析した結果、HYAなどの細菌代謝物が高LA餌にて増加することが明らかとなった。これにより、LAを腸内細菌が代謝し、肝臓に蓄積されていることが証明された。(2)について、LA代謝菌を検出する方法として、LAと腸内細菌とを嫌気性条件下にて共培養し、耐性または嗜好性のある菌を選別した。結果、一種類の菌のみ発育し、16SrRNA配列を解析し、齧歯類に特有の乳酸菌であることが明らかとなった。本年度の研究結果により、腸内細菌によるLA代謝、及び腸肝循環によるLA代謝物の肝臓への蓄積が明らかとなり、肝がん抑制の可能性を一部示唆することができた。リノール酸の肝腫瘍形成抑制機構を解明するため、本研究ではリノール酸の細菌代謝物に着目している。そのため、リノール酸代謝能を有する腸内細菌の同定、及び単離が必須であり、また腸内細菌代謝物が生体内で検出されるかを検証する必要がある。
超高NA光波分布変換技術の開発

本研究では、新しい光波スポットサイズ変換(SSC)技術を開発すべく、(1)平面光回路型のSSCとしてカスケードアップテーパ、(2)光ファイバ型のSSCとして高屈折率層被覆(HILC)レンズドファイバを用いる、という2つのアプローチをとった。(1)カスケードアップテーパからのアプローチ(1)カスケードアップテーパからのアプローチ垂直テーパ導波路と平面テーパ導波路で構成されたSSCを作製し、光の入出力を単一モード光ファイバで行うことが出来た。1端当たりの過剰損失は2.6dBであり、良好なスポットサイズ変換特性を得た。さらに、発展型として垂直・水平方向の界分布を同時に変換できるSSC構造を新たに提案してその有効性を実証できた。より高性能化が期待でき、薄型化が可能なダウンテーパ型も考案した。(2)HILCおよびプラノコンベックスのコンベックス型レンズドファイバからのアプローチスポット直径が10μmの通信用光ファイバの界分布を、波長サイズ(1.55μm)程度に集光できる高屈折率層被覆レンズドファイバ(HILCレンズドファイバ)を実現させることを目標とし、実際に1.6μmを実現して目標を達成した。さらにプラノコンベックス型HILCレンズドファイバを考案・設計して実際に試作した。その結果、理論的には波長の1/5以下のビーム径に集光できることを明らかにした。試作・実験によりその有効性を実証できた。本研究では、新しい光波スポットサイズ変換(集光/拡大)(SSC)技術を開発すべく、(1)平面光回路型のSSCとしてカスケードアップテーパ、(2)光ファイバ型のSSCとして高屈折率層被覆(HILC)レンズドファイバを用いる、という2つのアプローチをとった。それぞれの成果は以下の通りである。(1)カスケードアップテーパによるアプローチ垂直テーパ導波路と平面テーパ導波路で構成されたSSCにより、良好なスポットサイズ変換特性が可能であることを設計および試作の結果、検証できた。試作したSSCによりスポット直径が0.3μmのSi細線導波路のMFDを、X, Y方向にそれぞれ5.1μm,9.2μmまで拡大することができた。その逆変換も確認できた。テーパ長は目標の200μm以下を十分クリアする86μmを得た。最小変換損失は目標の0.3dBより大きい0.9dBであったが、実用上は問題ない値である。この成果により、Si細線とSMFとの低損失接続が期待できることを確認できた。(2)HILCレンズドファイバによるアプローチ10μm以上の作動距離をもち、スポット直径が10μmの通信用光ファイバの界分布を、波長サイズ(1.55μm)まで集光できる高屈折率層被覆レンズドファイバ(HILCレンズドファイバ)を実現させることを目標とした。レンズドファイバの先端に水素化アモルファスシリコンから成る高屈折率層を形成した。実際に試作して特性を評価した結果、HILCレンズドファイバを用いてほぼ波長サイズ(1.6μm)まで光ビームを集光できることができた。HILCの基本構造を応用したいくつかの新しいレンズドファイバ構造を考案・検討した。具体的には、(a)コアレス形ファイバの利用による長作動距離化が可能であること、(b)凹面型のHILCレンズドファイバによる集光特性のさらなる向上、(c)くさび型HILCレンズドファイバによる周期構造形成の可能性の発見、等々の成果を得た。平成19年度の成果は以下の通りである。(1)カスケードアップテーパからのアプローチ垂直テーパ導波路と平面テーパ

導波路で構成されたSSCを作製し、光の入出力を単一モード光ファイバで行うことが出来た。1端当たりの過剰損失は約4dBであり、良好なスポットサイズ変換特性が可能であることを明らかにした。光ファイバを入出力とする、この値は現在の世界的レベルから見て遜色のないものである。特筆すべきは、構造が簡単、偏波依存性および波長依存性が殆ど無いという特長をもっていることである。過剰損失の低減化、具体的には単一モード光ファイバを入出力どした全挿入損失を3dB以下にすることが今後の目標になる。(2)HILCレンズドファイバからのアプローチスポット直径が10μmの通信用光ファイバの界分布を、波長サイズ(1.55μm)以下に集光できる高屈折率層被覆レンズドファイバ(HILCレンズドファイバ)を実現させることを目標とした。プラノコンベックス型HILCレンズドファイバを考案・設計して実際に試作した。その結果、理論的には同型の構造により波長の1/5以下のビーム径に集光できることを明らかにした。実験的には正確な評価が難しい段階にあるが、直径1.9μmまでの集光特性が確認できた。理想形状を実現する作製方法の改良と、新しい測定方法を考案して極微サイズのビーム径を測定することが今後の目標である。本研究では,新しい光波スポットサイズ変換(集光/拡大)(SSC)技術を開発すべく,(1)平面光回路型のSSCとしてカスケードアップテーパ,(2)光ファイバ型のSSCとして高屈折率層被覆(HILC)レンズドファイバを用いる,という2つのアプローチをとった。平成20年度の成果は以下の通りである。(1)カスケードアップテーパからのアプローチ垂直テーパ導波路と平面テーパ導波路で構成されたSSCを作製し,光の入出力を単一モード光ファイバで行うことが出来た。1端当たりの過剰損失は3.4dBであり,良好なスポットサイズ変換特性を得た。さらに,発展型として垂直,水平方向の界分布を同時に変換できるSSC構造を新たに提案できた。より高性能化が期待できる。薄型化が可能なダウンテーパ型も考案した。今後はこれらの新型も含め,過剰損失の低減化をはかっていく。具体的には単一モード光ファイバを入出力とした全挿入損失を1dB以下にする計画である。(2)HILCおよびプラノコンベックスのコンベックス型レンズドファイバからのアプローチスポット直径が10μmの通信用光ファイバの界分布を,波長サイズ(1.55μm)以下に集光できる高屈折率層被覆レンズドファイバ(HILCレンズドファイバ)を実現させることが目標であり,実際に1.6μmを実現してほぼ目標を達成した。さらにプラノコンベックス型HILCレンズドファイバを考案,設計して実際に試作した。その結果,理論的には波長の1/5以下のビーム径に集光できることを明らかにした。試作,実験によりその有効性を実証できた。作製方法を改善して量産性に優れた技術にして実用化を図ることが今後の目標である。
表現型可塑性：生態学と分子発生学の統合的研究

北海道の固有種であるエゾサンショウウオ(Hynobius retardatus)の幼生は、捕食者生物、餌生物、同種幼生の存在に呼応して生態学的機能を有する表現型可塑性を示す。そのため、進化生態学、発生生物学を融合する研究の優れたモデル生物である。本研究では、エゾサンショウウオ幼生が捕食者生物存在下、餌生物存在下で可塑的に発現される形態変化について、幾何学的形態解析法を用いて定量的に明らかにし、その分子発生学的メカニズムを調べる出発点として形態変化と関連するゲノム情報の探索を行った。さらに、生息域全域を網羅する5地域集団間で、表現型可塑性に伴う形態変化の反応規範と、遺伝マーカーの変異を調べた。エゾサンショウウオ幼生の表現型可塑性の分子基盤を解明するためのトランスクリプトーム解析(遺伝子転写の経時的、組織毎の相違パターンの検出)に用いる生体組織サンプルを作成する飼育操作実験を行った。4月から6月のエゾサンショウウオの産卵時期に、産卵地である融雪の冷水が注ぐ池で複数の卵を採集した。同時孵化をさせるために、卵は一旦実験室で7度の水温で保存し、実験開始時に17度の水温に移した。捕食者であるヤゴからの危険信号となる化学刺激を受ける処理と、餌となるエゾアカガエルのオタマジャクシを食する機会を与える処理、どちらもいない対象区の3つの処理で、それぞれサンショウウオ幼生を初期発生ステージから飼育した。ヤゴの捕食危機に曝された幼生は、尾高が高く、外鰓を発達させた形態が、オタマジャクシの捕食機会を得た幼生は顎を発達させた大口の頭でっかち形態が可塑的に誘導されることが知られている。それぞれの処理では対象区の型に比し、ヤゴの捕食危機に対する尾高の防御型、オタマジャクシを捕食機会に対する頭でっかちの捕食型が誘導された。誘導処理実験の開始から0時間、12時間、7日の3つの誘導時間においいて上記の操作実験の各飼育タンクから数個体ずつを取り、外鰓、尾、頭部、頭部から分離した脳組織を採集し、RNAlaterで組織のRNA固定サンプルを作成した。これらのサンプルは次年度から開始する次世代シーケンサーによる、環境刺激に伴う経時的、組織毎のトランスクリプトーム解析に用いるために凍結保存した。エゾサンショウウオを卵から幼生期にかけて、餌の有る無し、捕食者の有る無しの環境で飼育し、発育の幾つかの時期の個体から、組織別(脳、外鰓、頭部(脳の除く)、尾)のRNAを抽出した。RNAの質を検査した後、配列解析用のcDNAを作成、次世代シーケンサー(Hiseq2000)による配列解析を行った。Hiseq2000を用いたトランスクリプトーム解析は概ね成功し、組織サンプルからトータル約6億ベースのreadを得た。それらのリードに対しアッセンブルを行った結果、平均長540ベースの740,944のcontigが得られた。そのうち、174,852 openreading frameについて、human, mouse, Xenopusのアミノ酸配列情報をqueriesとして、BLASTP homology解析を行った。その結果、エゾサンショウウオのcontigのおよそ65%が、既存のアミノ酸配列情報と一致した。ここまでの解析により、エゾサンショウウオのトランスクリプトームライブラリをde novoで作成することに成功した一方、捕食者処理(ヤゴの捕食危機体験)、餌処理(オタマジャクシの餌環境体験)、対象区で表現型可塑性にともなう形態誘導が起こった個体の、脳、外鰓、頭部(脳を除く)、尾の組織の間で発現している遺伝子を調べるための解析は、1セットサンプルしか行う事が出来なかった。その理由は、年度内に充てられる予算と人的パワーに制限があったからである。生物の表現型はある範囲に定まった一定性を示す。そのなかで、生物が環境に対応して著しく異なる表現型を示すとき、それらは表現型可塑性として生物学的研究対象となる。エゾサンショウウオ(Hynobius retardatus)の幼生は、捕食者生物、餌生物環境、同種の密度に対応して形態多型を示し、それぞれの形態は何らかの生態学的な機能を持つと考えられることから、表現型可塑性の進化生物学的研究のための魅力的なモデル生物であり、これまでに可塑的表現型発現についての幾つかの生態学的な研究が行われてきた。本研究では、エゾサンショウウオの形態や生活史の多型が可塑的に生じる生態学的背景、幼生の成長にともなう多型化のプロセスの追跡と、その背後にある生理的メカニズム、分子発生学的メカニズムを明らかにすることである。捕食者、餌生物それぞれの存在によって特異の形態が誘導されたエゾサンショウウオ幼生個体の組織、部位から抽出したRNAについて、Hiseq 2000によるリードデータを取得し、アッセンブルによりcontigデータを得た。Contigデータに対し、ヒト、マウス、アフリカツメガエルのデーターベースから相同検索を行い、それぞれの誘導形態の遺伝子(contig)発現リストを得た。それらについて、組織、部位ごとで、異なる誘導形態間の発現量の比較解析を行った。発現量の違いが検出されたcontigデータ群に対し、遺伝子オントロジー解析を行い、形態(表現型)多型化の関連遺伝子を探索した。形態誘導が起こった組織部位で、細胞分裂過程関連遺伝子群、核酸分解過程関連遺伝子群の発現量が増大したことが確認できたことから、一連の実験の妥当性が裏打ちされた。どちらの処理においても、脳において抗酸化プロセスに関連する遺伝子の発現量が増大した。

エゾサンショウウオ(Hynobius retardatus)は、北海道の森林地域に棲息する有尾両生類である。早春、雪解けで出来た池に産卵された卵塊から、1ヶ月ほどで幼生が脱出し、池の中で発生が進む。幼生は捕食・被食,競争などの状況で行動が変わったり形態も変化する。これら表現型の可塑性の中には、状況に応じた適応的機能を持つと考えられるものがあることから、本種幼生は、「表現型可塑性」の生態学的機能とその進化メカニズムを研究するのに適したモデル生物である。本種幼生の表現型可塑性の中で特に興味深いのは、形態(形)可塑性である。捕食者や被食者との関係や、同種他個体との関係によって、形態が顕著に変化する。本研究は、そうした生態学的状況における、可塑性による幼生の形態変化について、(1)変化を生じさせる状況と変化の定量的把握により、個体の可塑的形態発現を起こさせる文脈、発現形態の機能、(2)形態発現メカニズムの遺伝的基盤、(3)それらを生物地理的に理解するための地域集団間の違いを調べる。捕食者生物であるトンボのヤゴが存在する状況、餌生物であるカエルのオタマジャクシがいる状況のそれぞれで、幼生が防御的形態、捕食攻撃的形態に変化することが知られていることを踏まえて、防御形態、攻撃形態のそれぞれの形態発現において、ゲノム遺伝子の発現パターンの比較をRNA-seqによって行った。その結果、防御形態発現で特徴的に発現量の増えた遺伝子の数が、攻撃形態発現で特徴的に発現量が増えた遺伝子に比べ、およそ5倍であった。防御形態発現では、より劇的な形態の再構築が起こっていることが想定された。両者の形態発現に共通で発現量が増加した遺伝子があった。これらは異なる形態発現に共通する形態構築に関わる遺伝子と考えられた。また、本研究におけるとランスクリプトーム分析によって、エゾサンショウウオの全ゲノムについて遺伝子ライブラリを得ることができた。本研究の項目:(1)変化を生じさせる状況と変化の定量的把握により、個体の可塑的形態発現を起こさせる文脈、発現形態の機能、(2)形態発現メカニズムの遺伝的基盤、(3)それらを生物地理的に理解するための地域集団間の違いを調べる。の3項目のうち、前年度までに項目(2)について精力的に研究を進め、遺伝子発現の定性的パターンを捉えた。本年度計画として、地域間で表現型可塑性に何らかの(どのような)変異パターンがあるかを調べる研究を実施した。北海道全域から5箇所の地域集団(函館、野幌、襟裳、北見、天塩)を選び、それらの地域から、産卵直後の卵塊をそれぞれ数十採集し、飼育実験で、孵化幼生を餌生物(オタマジャクシ)と関係をもたせながら発生させ、捕食攻撃形態を発現させた。加えて、孵化直後の個体と、オタマジャクシなしで発生させた個体を比較のために用意した。各個体は背面と側面から、形態をデジタルカメラで撮影し、幾何学的形態解析法で、「形」と「大さ」の測定を行い、地域集団間の比較に供した。5地域集団の幼生は、孵化直後で、「形」と「大さ」が異なっていた。孵化直後の「形」から、オタマジャクシあり・なしで発生が進んだ後の「形」の変化は、発生に伴う2つの可塑的形態発現の経路を表し、2経路を合わせた状態を、発生に伴う形態の「反応規範」と捉えることができる。