hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
反射壁確率過程の安定分布・極限分布とその生物学的応用

飛躍型1次元反射壁過程について,実際に極限分布や定常分布が存在する例を示した。生物学的な応用面では,まずセミ類の羽化と交尾の生態に着目し,羽化生態の性差が交尾率に大きな影響があることを数学的な考察によって示した。また,進化などの時間的な変化を考える上で,定常状態を考える重要性を認識した。放射線照射によるDNAの2本鎖切断の生成に関して,確率モデルを構築して研究し,低LET(線エネルギー付与)下における2本鎖切断の生成率に関する結果を導いた。本年度は標本路に飛躍がある1次元反射壁過程について考察を進め,実際に極限分布や定常分布がある具体例を示した。さらに多次元反射壁過程の場合については,領域が有界の場合にマルコフ連鎖に対する結果かち極限分布や定常分布の存在がわかる場合があることが分かった。以上のことの部分的な結果は、論文として発表した(Tokyo J. Mathl. 32-1, 1-17(2009))。この結果,さらに多次元の領域に対する考察の見通しがよくなり,今後の研究が期待される。一方,数理生物学的な応用面では,まずセミ類の羽化と交尾の生態に着目し,羽化生態の性差が交尾率に大きな影響があることを数学的な考察によって示すことに成功した。また,この問題において,進化などの時間的な変化を考える上で,定常状熊を考える重要性を認識し,今後の研究につなげる予定である。この結果の一部は,論文として投稿済みで,すでに受理されている(Mathematical Bioscience and Engineering, 7-2, (2010))。さらに,DNAの放射による損傷である2本銷切断に関する数理モデモの研究から,確率過程の極限分布や定常分布に関する問題が存在することに気づき,今後どのように数学の問題としてフィードバックするか考察中である。2本銷切断は発癌のメカニズムにも関連する重要性を持っている。このことに関する結果の一部は,日本放射線影響学会第52回大会で発表した。本年度は昨年度に引き続き,多次元反射壁過程の極限分布や定常分布について,領域が有界の場合にマルコフ連鎖に対する結果を利用しながら考察を続けた。今後の研究が期待される。数理生物学的な応用面では,まずセミ類の羽化と交尾の生態に着目し,確率モデルを考えることによって,オスとメスの羽化日のピークのずれと交尾率の関係を明らかにし,さらにこの羽化日の性差と個体群全体の交尾数の変動の関係について,得られた結果を雑誌(Mathematical Biosciences and Engineering)に発表した。また,この結果の一部を日本昆虫学会第70回大会,および京都大学数理解析研究所共同利用研究集会「第7回生物数学の理論とその応用」で発表した。この問題に関連し,進化,特に進化的な安定を考える上では定常状態を考える重要性を認識し,この方面からの研究も続けた。次年度にも続けるつもりである。また,DNAの放射線照射による2本鎖切断の生成に関して,確率モデルを構築して研究し,実験的な観察が困難な低線量下における2本鎖切断の生成率に関する結果を導き,雑誌に投稿中である。この結果の一部は日本放射線影響学会第53回大会において招待講演としても発表した。さらに線量だけではなく,線エネルギー付与(LET)が2本鎖切断の生成に及ぼす影響について調べる上で,確率過程の極限分布や定常分布に関連する問題が存在することに気付き研究中である。本年度も昨年度に引き続き,多次元反射壁過程の極限分布や定常分布について,領域が有界の場合にマルコフ連鎖に対する結果を利用しながら考察を続けた。本年度の研究によって問題点や今後研究を続ける上での課題が浮き彫りにされ,問題の解決にむけて大きく前進することができた。数理生物学的応用面では,放射線照射によるDNAの2本鎖切断(dsb)の生成に関して,確率モデルを構築して研究し,実験的な観察が困難な低線量下における2本鎖切断の生成率に関する結果を導き,端緒的結果については現在雑誌に投稿中である。さらに本年度はこのモデルを発展させ,線エネルギー付与(LETと呼ばれる)が2本鎖切断の生成に及ぼす影響を加えたときの線量とdsb生成数との関係について,確率過程に関連するさまざまな数学的問題を考えながら研究を進めた。特に放射線の軌跡を時間軸にとることによって,マルコフ過程の理論が応用できることがわかり,今後の研究に今まで極限分布や定常分布について得た結果が関係することが予想できた。本年度で本補助金の研究期間は終了するが,引き続いて研究を続ける予定である。また,昨年度に引き続いて,セミ類の羽化や交尾などの生態を確率モデルを考えることによって,考察した。本年度は,進化,特に進化的な安定を考える上では定常状態を考える重要性認識し,この方面からの研究も続けた。この課題に関しても本補助金研究期間終了後も研究を継続するつもりである。
ミトコンドリアダイナミクスによる代謝調節機構の解明

ミトコンドリアは、酸素呼吸を行う細胞内小器官であり病態に応じて融合・分裂を繰り返し驚くほどダイナミックにその構造を変化させている。ミトコンドリアの分裂を制御するDrp1遺伝子改変マウスを用いて、その機能解析を行った。膵β細胞特異的Drp1欠損マウスはグルコース応答性インスリン分泌の低下、耐糖能異常を認めた。肝細胞特異的Drp1欠損マウスでは高脂肪食下で小胞体ストレスが著明に亢進し、非アルコール性脂肪肝炎が生じる一方、臓器間連関を介し耐糖能の著明な改善を認めた。ミトコンドリアダイナミクスは個体レベルでのエネルギー代謝の恒常性維持に重要な役割をもつことが示唆された。ミトコンドリアダイナミクスの糖代謝恒常性維持における役割解明を目標に、1)膵β細胞からのインスリン分泌、膵β細胞維持機構、2)インスリン抵抗性発症機構におけるDrp1の機能解析を推進した。膵β細胞からのインスリン分泌、膵β細胞維持機構:膵β細胞特異的Drp1欠損マウス(Drp1βKO)はグルコース応答性インスリン分泌の低下、耐糖能異常を認め、週令とともに耐糖能障害が悪化する。組織学的解析により、膵ラ氏島の過形成を認め、Drp1βKOのラ氏島ではBrdU取り込み細胞の増加、TUNNEL陽性細胞の減少がみられた。β細胞保持においてもミトコンドリアダイナミクスが重要な役割を担っている可能性が示唆された。次に単離ラ氏島を用いて、DNAアレイ解析を行い、Drp1欠損に伴う遺伝子発現の変化を網羅的に解析した結果、Drp1欠損による膵ラ氏島の過形成を説明する一つとしてReg遺伝子群が上昇していることを明らかにした。インスリン抵抗性発症機構: Drp1floxマウスとAlb-CREマウスの交配により肝細胞特異的Drp1欠損マウス(Drp1LiKO)を作製した。Drp1LiKOマウスはインスリン感受性の亢進から耐糖能が著明に改善することを明らかにした。そこで脂肪組織におけるインスリンシグナルの活性化を検討したところ、インスリン受容体の下流に存在するAktのリン酸化が亢進し、インスリン感受性が亢進していることが明らかにした。食事から摂取された栄養素は門脈を経由しまず肝臓へ取り込まれる。脂肪肝になると肝臓から迷走神経を介して視床下部、さらに遠心路を介して、筋肉、脂肪へシグナルが伝わり、エネルギー消費が亢進することが知られている。栄養素摂取に伴う肝臓でのミトコンドリアダイナミクスの変化が肝臓から発せられる自律神経シグナルに不可欠であることが示唆された。さらにグルコース刺激による膵β細胞内[Ca2+]応答を観察したところ、[Ca2+]上昇ならびに回復の遅延を認めた。肝臓でのミトコンドリアダイナミクスの変化が肝臓から発せられる代謝シグナルを介して全身の糖代謝を制御していることが示唆された。全身の糖代謝恒常性維持に細胞レベルのミトコンドリアダイナミクスが大きく関与していることを明らかにした。ミトコンドリアダイナミクスの糖代謝恒常性維持における役割解明を目標に、1)膵β細胞からのインスリン分泌、膵β細胞維持機構、2)インスリン抵抗性発症機構におけるDrp1の機能解析を行った。1)膵β細胞からのインスリン分泌、膵β細胞維持機構

:Drp1floxマウスとRip-CREマウスの交配により膵β細胞特異的Drp1欠損マウス(Drp1βKO)を作製した。Drp1βKOマウスは膵ラ氏島に形態学的異常は認めなかったが、グルコース応答性インスリン分泌の低下を認め、耐糖能異常を認めた。この結果を受け、膵β細胞におけるグルコース刺激時の細胞内Ca2+濃度について、Fluo4を用いて解析を行ったところ、DRP1βKOではグルコース刺激時の細胞内Ca2+濃度の上昇遅延を認めた単離ラ氏島を用い、細胞内Ca濃度上昇の障害がその一つの原因と考えられた。さらに耐糖能障害は週令とともに悪化し、β細胞保持においてもミトコンドリアダイナミクスが重要な役割を担っている可能性が示唆された。2)インスリン抵抗性発症機構:Drp1floxマウスとCkmm-CREマウスの交配により筋細胞特異的Drp1欠損マウス(Drp1MuKO)を作製した。しかしながらDrp1MuKOマウスは出生後9日前後で全例死亡した。骨格筋、心筋の組織学的検討を行ったが、現時点でその原因の詳細は不明であるが、心室の軽度拡大を認め、心不全によるものと考えられた。したがって、筋肉におけるインスリン抵抗性等の検討を加えることが出来なかった。そこで、筋肉以外の組織でインスリン抵抗性を規定している肝臓に焦点をあて、Drp1floxマウスとAlb-CREマウスの交配により肝細胞特異的Drp1欠損マウス(Drp1LiKO)を作製した。驚くべきことにDrp1LiKOマウスは耐糖能が著明に改善することを明らかにした。I.膵β細胞特異的Drp1欠損マウスの解析:ミトコンドリアダイナミクスの障害により、グルコース応答性インスリン分泌不全が生じること、膵ラ氏島過形成がみられることを明らかにした。膵β細胞の機能、増殖にミトコンドリアダイナミクスが重要な役割を演じていることが明らかすることができ当初の予定どおり研究が進行した。II.インスリン抵抗性獲得機構:肝細胞特異的Drp1欠損マウスを作製した。高カロリー•高脂肪食(HFD)を負荷したところ、肝臓組織内の脂肪沈着、肝細胞の風船様腫大、肝組織内の炎症細胞の浸潤が見られ、Nash様の所見を呈していた。驚くべきことに糖負荷試験では耐糖能は著明に改善し、インスリン抵抗性が改善していた。肝細胞でのインスリン抵抗性は惹起されていたにも関わらず、脂肪や筋肉組織でのインスリン感受性亢進が示された。肝細胞でのミトコンドリアダイナミクスが、神経系を介した臓器間連関による代謝調節機構として不可欠であると考えられる。すなわち、肝臓でのDrp1の発現、活性化と制御することは糖尿病治療の分子標的となることが示唆された。現在、ハイドロダイナミクス法を用いてdominant negative DRP1発現ベクターを肝臓へ送達しDrp1ノックダウンモデルを作成し、一過性のミトコンドリアダイナミクスの変容が糖代謝に及ぼす効果を検討している。以上のように、IIのインスリン抵抗性獲得機序の研究で予定どおりの進展が見られた。I.膵β細胞特異的Drp1
蛍光イメージング法による鳥海馬神経回路解析

メス鳥海馬機能を調べるために蛍光イメージングを用いた研究を進めた。麻酔下のキンカチョウにさえずりとホワイトノイズを聞かせた場合の神経応答を、(1)神経細胞活動に依存したpH変化イメージング、(2)最初期遺伝子ArcのmRNA発現解析、(3)最初期遺伝子zenk産物の抗体染色法、を併用して調べてきた。これらの方法はそれぞれ利点・欠点を有しており、(1)は複数のさえずりに対する応答を時間・空間的に繰り返し解析できるものの、その空間分解能は悪い(細胞レベルでの解析ができない)。また(2)では細胞レベルでの神経応答を脳深部にわたって調べることは可能であるが、catFISH法を利用したとしても、概ね1時間程度の間隔を持つ2回のイベントの関係しか調べることができないという欠点がある。また(3)の方法では、細胞レベルで解析が可能であり、また細胞の特徴付け(例えばどのような神経伝達物質を有している細胞が神経応答するのかという情報)を得ることが可能であるものの、複数刺激に伴う時間的な応答は解析できない。このような利点と欠点を有する複数の手法を併用することにより、「キンカチョウ海馬体の特定部位における神経細胞群は、脳の他の部位からのセロトニン入力を受けることにより、さえずり特異的に神経活動を亢進させる。」ものと考えている。また海馬領域とそれに関連した周辺領域との投射関係について詳細に調べるために、(1)抗体染色法による神経伝達物質の包括的調査、(2)蛍光ニッスル染色法や脂溶性蛍光色素による逆行性染色による脳全体構造の調査と3D再構築、(3)マルチカラーゴルジ染色法による海馬小領域における神経細胞形態の調査、を並行して進めた。(1)では海馬局所領域においてセロトニン神経終末を発見し、また(2)では海馬局所部位から脳の他の部位への神経投射解析を進めている。また(3)ではメス鳥およびオス鳥海馬局所領域での神経細胞構築の違いについての知見を集積した。メスキンカチョウ海馬領域は、オスキンカチョウのさえずり識別を行っているのではないかという仮説に基づき、さえずり情報処理を行っている際の海馬領域神経活動を蛍光イメージングで調べると共に、この領域での神経構築を新規なマルチカラーゴルジ染色法により網羅的に解析したところ以下のことがわかった。(1)pHイメージングによる海馬機能解析脳表を露出させ、直接染色する方法から、腹腔内にニュートラルレッドを注入する手法に変更したところ、安定して海馬領域を染色できることがわかった。またキンカチョウのさえずり以外に、白色ノイズ、別の鳥の地鳴きなどを聞かせたときの神経活動を調べたところ、さえずりで強く応答する部位を蛍光イメージとして捉えることに成功した。またこのpH応答がさえずりを聞いたことによる神経活動であることを調べるために、耳石除去した鳥についてもイメージングを行ったが、海馬での神経活動は検出できなかった。これらの結果はさえずり情報処理をpHイメージングとして直接捉えることができることを示している。(2)マルチカラーイメージングによる個別神経細胞の形態観察メスキンカチョウ脳sagittalセクションについてのデータ取得は終了し、オス・メス双方でのcoronalセクションで同様な調査を進めている。オス鳥で知られている海馬内サブリジョンを参考にして、オス鳥メス鳥の脳神経細胞について調べたところ、メス鳥だけに特異的な神経細胞(Ovalneuronと命名した)を見出した。この神経細胞は大きな細胞体と短い神経線維が特徴てきであり、海馬の脳表面に近い特定の部位にのみ局在していることがわかった。また海馬領域内の神経線維投射にはオスとメスとで差異が無いことがわかった。」ものと考えている。
実習授業に適する新規な流星電波観測教材の開発

本研究では、送信点と異なる場所に多数の受信点を配置し(多地点観測法)、流星が流れたときその飛跡に沿って生じるプラズマで反射した電波(以下流星エコーと呼ぶ)を、多地点で受信してその到達時間差より流星の飛跡を求める方法を開発した。このような方法で求められたのは、世界で初めてである。大規模な施設を使わず安価で携帯性に優れ、超高層大気中でおこる物理現象を身近に感じることができる教材が完成した。本研究は、送信点と異なる場所に多数の受信点を配置し、流星が流れたときその飛跡に沿って生じるプラズマに反射した電波(以下流星エコーと呼ぶ)を、多地点で受信してその到達時間差より流星の飛跡を求め、超高層大気でおこるプラズマ現象を身近に感じることができるフィールドワーク用教材の開発を目的としている。本年度は受信アンテナを設計・製作し、受信機・3KHzサンプリングアナログディジタルコンバータを整備し、さらに各受信点の時刻を一致させるためのGPS受信機を作製した。これらの受信セットよりデータを取得するソフトと三次元ベクトルと速度を求める解析ソフトの開発を行い観測に望んだ。長野県から発射されている2つの周波数の電波を東京近郊の6箇所で受信し、さらに福井県から発射されている電波もその中の3箇所で受信し、実効15地点の観測網を実現した。観測は2007年7月下旬から8月上旬のみずがめ座δ流星群を目標に観測を行い、実効12点の観測点で同じ流星からの反射エコーが捉えられ、その到達時間差より流星の三次元ベクトルと速度が求められた。このような方法で求められたのは世界で初めてである。大規模な施設を使わず、安価で携帯性に優れた教材が完成した。この求められた流星を光学的に同定する観測システムも構築したが、流星の明るさや天候の問題で捉えられた流星を特定するまでには至らなかった。その後パルスを送信している電波を用い流星までの距離を求める方法を新たに着想し、そのデータ取得のため新たに広帯域受信機と200KHzサンプリングアナログディジタルコンバータの設計・試作とデータ収集ソフトの開発を行った。その結果、2008年12月のふたご座流星群での観測で、距離データの取得に成功した。このデータを上記の時間差によるデータと組み合わせれば、より精度の高い流星飛跡を求めることが可能となり、現在取得した距離データの評価を行っている。開発した教材のうち3KHzサンプリングのものは、東京大学教養学部の実習授業と理学部地球物理学科の実習授業に取り上げられ、有効に教育的効果を発揮した。また、千葉大工学部や兵庫県の高校教諭に対し、この教材の普及活動を行った。その結果、千葉大では本研究のための観測点を提供して頂き、兵庫県では高校間でこの観測を行う試みがなされた。上記の成果は、関連する研究会で発表を行った。本研究は、送信点と異なる場所に多数の受信点を配置し(多地点観測法)、流星が流れたときその飛跡に沿って生じるプラズマに反射した電波(以下流星エコーと呼ぶ)を、多地点で受信してその到達時間差より流星の飛跡を求め、超高層大気でおこるプラズマ現象を身近に感じることができるフィールドワーク用教材の開発を目的としている。本年度は昨年度問題となった、各観測点の時刻をより正確に一致させるため、GPSからの時刻信号とPCのハードから発生させるタイマー信号を用い、より正確で安定した時刻記録用のソフトの開発に取り組み、さらに使用する周波数を4波、受信地点も8カ所に増やし観測に望んだ。長野県から発射されている3つの周波数の電波を東京近郊の8箇所で受信し、さらに福井県から発射されている電波もその中の3箇所で受信し、実効27地点の観測網を実現した。観測は2008年7月下旬から8月上旬のみずがめ座δ流星群を目標に観測を行い、実効22地点の観測点で同じ流星からの反射エコーが捉えられ、その到達時間差より流星の三次元ベクトルと速度が求められた。この結果、昨年度より遙かに精度の良い流星飛跡を求めることに成功した。この求められた流星を光学的に同定する観測システムも構築したが、捉えられた流星を特定するまでには至らなかった。しかしこのことより光学観測では捉えられず、電波観測ではアンダーディンスエコーであることより、約6等星クラスの流星を捉えていることがわかった。一方で、この方法が正しいかどうかを証明するため、京都大学のMUレーダーを用い、流星体自身が発生する微弱なプラズマからのエコー(ヘッドエコー)を観測し、正確な飛跡を求めることを試みた。そのため干渉計の補正法の検討を行い、補正ソフトを開発し、2008年10月のしし座流星群、12月のふたご座流星群、2009年1月のしぶんぎ流星群で観測を試み、ヘッドエコーの検出に成功した。今後はこの方法と多地点観測方法の比較を行う予定である。開発した教材のうち3KHzサンプリングのものは、東京大学教養学部の実習授業に取り上げられ、有効に教育的効果を発揮した。また、東海大学理学部や甲南大学にこの教材の普及活動を行った。

また、国民向け(とりわけ若年層)には福島県鮫川村立鹿角平天文台の一般公開日に実演し、訪台者の関心を惹いた。上記の成果は、関連する学会・研究会で発表を行った。また他の分野への応用例として、宇宙線観測へ応用した例を発表した。
核-細胞質間のtRNAのダイナミクス

本計画は、tRNAのsplicingに関与するtRNA ligaseの細胞内局在と、tRNA前駆体の細胞内動態を明らかにすることを目的とした。研究期間である2年間に、これら2点を研究の中心として展開するとともに、tRNAの細胞内動態をin vitroで解析するための実験系の構築にも着手した。◆Rlg1pの細胞内局在を、特異抗体やタグ融合Rlg1p発現株、部分欠失変異体などを用いて検討した。Rlg1pは主に細胞質に分布し、核からは排除される結果が得られた。部分欠失多飲解析からは、Rlg1pの特定の領域に核局在化シグナルを見いだすことはできなかった。しかし、ミトコンドリア外膜に固定化したRlg1pが正常に機能することから、Rlg1pは核ではなく核膜の細胞質側に常在して機能することを明らかにした。◆^3H-uracilを用いたパルスラベル-ハイブリダイゼーション沈降法を開発し、特定のtRNA分子種の成熟過程を追う実験系を構築した。この方法とtRNAsplicing endonulceaseの温度感受性変異を用いて、制限温度下で細胞質に蓄積したtRNA前駆体が、許容温度下に移すことで成熟体に移行することが明らかにした。これにより、in vivoにおいて前駆体tRNAが細胞質でsplicingされることが示された。◆異種酵母(S.pombe) tRNAの発現系と酵母接合を利用したヘテロカリオンアッセイを開発した。これにより、S.pombeのtRNAを発現していない核にこのtRNAの成熟体が検出されることから、細胞質へ輸送された成熟体tRNAが核内に再輸送されうることをはじめて明らかにした。こうした結果は、「tRNAは成熟化の過程で核から細胞質への一方向的に動く」という考えの転換を強いるものである。本計画は、tRNAのsplicingに関与するtRNA ligaseの細胞内局在と、tRNA前駆体の細胞内動態を明らかにすることを目的としている。本年度は、酵母tRN ligase(RlglP)の細胞内動態解析と前駆体tRNAの細胞内動態解析系の開発の2点を研究の中心とした。◆RlglPの細胞内局在を、特異抗体やタグ融合RlglP発現株を用いて検討した。蛍光抗体観察では、RlglP、タグ融合RlglPいずれも、主に細胞質に分布し、核からは排除される結果が得られた。細胞分画法でも、RlglPは可溶性画分に回収され、核などのオルガネラに強固に結合している可能性は少ないと考えられる。こうした結果は、tRNA endonucleaseがミトコンドリア上で機能すること、細胞質のポリソーム上で起こるHAC1 mRNAのsplicingにRlglPが関与することと良い一致を示す。さらに、RlglPの細胞内動態を、核外輸送因子CrmlPの変異株中で検討したが、少なくともCrmlP依存に核外輸送されることを示す結果は得られなかった。◆^3H-uracilを用いたパルスラベル-ハイブリダイゼーション沈降実験の条件検討を行つた。^3H-uracilの取り込み時間の関係上、高時間分解能の解析は困難だが、パルスラベルした全RNAから目的のtRNA分子種のみを沈降する条件が決定された。これをsplicing endonucleaseの変異株に応用したところ、制限温度下で蓄積したtRNA前駆体が、許容温度下に移すことで成熟体に移行することが分かった。

我々は既に、sen2-41株は細胞質に前駆体tRNAを蓄積することを明らかにしており、in vivoにおいて前駆体tRNAが細胞質でsplicingされることを示す有力な証拠が得られた。計画は順調に進行しており、一部は、2002年アメリカ細胞生物学会等で報告した。本計画は、tRNAのsplicingに関与するtRNA ligaseの細胞内局在と、tRNA前駆体の細胞内動態を明らかにすることを目的としている。本年度は、酵母(S.cerevisiae)tRNA ligase (Rlg1p)の部分欠失変異体等を用いた細胞内動態解析と前駆体・成熟体tRNAの細胞内動態解析の2点を研究の中心とした。◆Rlg1Pの細胞内局在が分子内に散在する局在化シグナルによって司られる可能性を、部分欠失体とGFPとの融合Rlg1P発現株を用いて検討した。しかし、特に局在化シグナルを見いだすには至らなかった。他方、ミトコンドリア外膜への局在化シグナルを融合したRlg1pが、tRNAおよびHAC1 mRNAのsplicingに正常に機能したことから、本酵素が核膜の細胞質側で定常的に局在しつつ、機能することが明かとなった。◆昨年度開発した^3H-uracilを用いたパルスラベル-ハイブリダイゼーション沈降法により、splicing endonucleaseの変異株が制限温度下で蓄積するtRNA前駆体が、許容温度下に移すことで成熟体に移行することが分かった。この条件下、殆どの前駆体tRNAが細胞質に存在することを確認しており、in vivoにおいて前駆体tRNAが細胞質でsplicingされることを示す有力な証拠が得られた。また、ヌクレオチド枯渇条件下で同じ実験を行うと、核に残された前駆体のみがsplicingされず、細胞質へ出ることがsplicingに必須であることが確認された。◆異種酵母(S.pombe)tRNAの発現系と酵母接合を利用したヘテロカリオンアッセイを開発した。これにより、S.pombeのtRNAを発現していない核にこのtRNAの成熟体が検出されることから、細胞質へ輸送された成熟体tRNAが核内に再輸送されうることをはじめて明らかにした。
ニューラルネットワークによるVLSI配線最適化アルゴリズムの研究

本研究では、人工的ニューラルネットワークの応用により、工学上重要な組合せ最適化問題であるVLSI配線最適化問題の並列アルゴリズムの研究を行った。ニューラルネットワークは、脳の有する高度な情報処理機能に着目し、その構造を数学的に表現することにより、計算機上に実現するための手法である。ニューラルネットワークを組合せ最適化問題のアルゴリズムとして見た場合における特長は、並列性および汎用性である。すなわち、多数のプロセッサを同時に使用することにより、計算速度の飛躍的向上が図れるのみならず、エネルギー関数と呼ばれる評価式の変更により、種々の問題に適用可能である。本研究では、まず、VLSIチャネル内配線配置の最適化のため、必要な面積を最小とするための各配線の配置問題に関する並列アルゴリズムの研究を行った。次に、VLSI配線配置の設計上重要なビアと呼ばれるレイヤー間結合点の最小化問題、VLSI配線最適化問題の基礎となる最大クリーク問題の研究も行った。さらに、工学上重要なもう一つの組合せ最適化問題であるネットワークの通信パケット制御問題への本研究成果の適用を図った。これら本研究で対象とした組合せ最適化問題は、いずれもNP完全と呼ばれる困難な問題である。本研究では、それぞれの問題において、ニューラルネットワークに基づく新しい並列アルゴリズムの提案を行った。シミュレーションにより、提案する並列アルゴリズムが、従来アルゴリズムよりも優れた解の精度を得ることを示した。
II級コンポジットレジン修復の隣接面歯頸部適合性に関する研究

まず、研究の進行状況について述べると、被験歯であるひと抜去上顎小臼歯の収集に困難しており、いまだ予定数に達せず、実験が完了していない状態である。極力条件を一定とするため、齲蝕の無い、ほぼ同程度の歯冠の大きさを持つ歯牙を、抜去直後から冷凍保存したものを使用している。矯正科等と連絡し、条件に合致するものを収集すべく最大限努力しているが、抜去頻度が少ないため、全結果が出るまでにはもう少し期間を要する。従って、これまで得られたデータの範囲内での知見、および傾向を報告する。1.修復手技と隣接面歯顎部の辺縁漏洩性について対照としたコンポジットレジンインレーは隣接面歯顎部において優れた辺縁封鎖性を示した。これに比べて金属隔壁下で無圧性で分割積層充填を行ったものは、同部にかなりの辺縁漏洩が認められた。また、金属隔壁デモ圧接しつつ分割積層充填を行ったものや、透明隔壁で歯頸部から優先照射を行ったものは、辺縁封鎖性の向上がほぼ同程度に観察された。2.接着システムと隣接面歯頸部の辺縁漏洩性について修復手技を問わず、すべてにおいて従来型よりも象牙質接着性を改善させた新システムで良好な辺縁封鎖性を示した。今後は実験の繰返し数を増やし、さらに確実なデータを得るように努力する所在である。
試験管内再構築系による異常タンパク質感知機構の解析

細胞内において分泌タンパク質や膜タンパク質の合成を担う小胞体は、「小胞体ストレス応答」と呼ばれる、異常タンパク質に対する優れた防御機構を備えている。その機構において起点となるのが、センサー分子による異常タンパク質の感知である。これまでの研究から、IRE1と呼ばれる小胞体膜タンパク質が異常タンパク質センサーとして機能することが分かっているが、そのメカニズムの詳細については、未だ未知な部分が数多く残っている。本研究では、特に哺乳動物における異常タンパク質センサーのIRE1αに着目し、そのメカニズムの解明を進めている。過去の研究において、酵母IRE1はシャペロン分子であるBiPの解離と、異常タンパク質との直接結合という2つの連続した反応により異常タンパク質を感知することが分かっている。本年度、我々は哺乳動物IRE1αについて基礎的な知見を得るために、センサー領域に部分的な欠失を持つ変異体の解析を行い、さらにセンサー領域のみを組み換えタンパク質として取得し試験管内解析を進めた。その結果、BiPの結合量が半減する変異IRE1αは通常時においても部分的に活性化してしまうこと、また哺乳動物IRE1αのセンサ一部分はanti-aggregation活性を示さないことから、異常タンパク質とは直接結合しないことが示唆された。これらの結果から、酵母IRE1とは異なり、哺乳動物IRE1αによる異常タンパク質感知は、BiPの解離に強く依存すると考えられた。現在、これらの結果をまとめて論文を投稿中である。また、同様の現象が、完全長IRE1精製標品を用いた試験管内実験系でも見られるか、現在、実験系の構築を進めている。
現代の若年層を取り巻く社会環境の変容に関する地理学的研究

本研究の目的は、公共空間における若者の行動に対する社会からまなざしに着目し、青少年を取り巻く社会環境の変容がもたらす諸問題への行政と地域社会の対応を明らかにすることである。前半期には、まず、事例研究として、1990年代後半以降の青少年の時間・空間行動規制、ならびに地域における犯罪対策と法整備の展開を考慮しつつ、大阪府、愛知県、東京都における諸集団による都市空間への監視活動の展開とその問題点を検討し、なかでも大阪府の事例について4月にサンフランシスコで開かれた国際学会(AAG)において発表を行った。また、浜松圏の当該高校に通う生徒たちに対して以前行ったインタビューをもとに、かれらにとって相反する多義的な意味をもつ農村の場所感覚について検討し、大型小売店が相次いで進出し郊外化とスプロール化が進展する都市近郊農村の問題点について考察した。その成果を学術誌(地理科学学会『地理科学』)へ投稿し、現在、二度の査読を経て掲載に近づいている状況である。後半期には、前半期に行った国際学会における発表をもとに、事例として、近年改正された大阪府青少年健全育成条例において強化された青少年による夜間外出禁止条項について検討し、ローカルな青少年の社会環境に影響を与える条例の改正が、防犯政策と緊密な関係にあり、新自由主義下のガバナンスの変容に連動していることを明らかにした。その成果は学術誌(大阪市立大学都市文化研究センター『都市文化研究』)に掲載された。認識論、方法論の観点から、近年、日本の地理学関係の主要学会誌に様々な言語資料を中心的な分析対象とする研究が増加していることに鑑み、日本の地理学者による研究を学説史的な手法で詳細に吟味し、言説を対象とした研究の問題点を指摘するとともに今後の可能性を提示した論文が学術誌(日本地理学会『地理学評論』)に掲載された。まず、社会文化学会の2005年度夏季研究集会において、新自由主義改革の進展と都市の治安対策、および青少年条例の改正の動きの連関について発表を行い、「底辺・周縁に生きる社会文化」を考えるための枠組について討議を行った。また、人文地理学会誌『人文地理』の「日本における文化地理学の新しい傾向」を主題とした英文特集号に論文が掲載された。この論考では、1990年代の若者に関連した社会問題についての以前の調査と、最近の新自由主義的な社会統制をめぐる動向から、現代日本における若者問題と都市社会統制の関連を説明した。英語圏の批判地理学において近年盛んになっている、犯罪と社会統制、問題視される若者の表象の社会的構築に関する諸研究を参照しながら、日本の社会的文脈において特定の問題から派生したモラルパニックを議論し、このローカルな過程が、リージョナルからナショナル・スケールに至る都市社会統制の最近の動向と密接に関連していることを示した。それは、近年の保守的な若者政策の前兆であり、現代日本における地域に根差した社会統制にも引き継がれていると考えられる。その他の実績としては、海外フィールド・ワークとして、若年層の地理学的研究において最も多くの蓄積があるイギリスの研究状況を把握するためロンドンに滞在した。現地では、文献・資料収集および商業地区の観測を行い、現在のイギリス社会においてさまざまな階層の若者がいかなる現実を生きているのかを把握し、現地の研究者との意見交換を図った。後半期には、イギリスの研究状況を把握するため2006年8月27日2007年2月18日までの約半年間、英国ロンドン大学キングス・カレッジ社会科学公共政策学部地理学科(Department of Geography, School of SocialScience & Public Policy, King's College London)に客員研究員として滞在し研究を行った。
非断熱遷移を含む気相反応ダイナミックス

非断熱遷移を含む多原子分子の反応素過程に関する研究は、化学反応の選択性と統計性を議論する上で重要となることもちろん、分子内エネルギー再配分(IVR)及び光解離反応のダイナミックスを研究する際、最も基本的な研究要素である。近年「遷移状態分光」に代表されるように、実験技術の進展に伴い反応の過渡的な状態に関する詳細な情報が蓄積されている。これらの実験では電子系自由度と核自由度の相関として特徴づけられる励起分子の内部状態間結合の振る舞いが明らかにされつつある。本研究では現実的な化学反応を対象として、電子系自由度と核自由度の相互作用を断熱状態間の「遷移」として理解し、通常の電子励起状態間の非断熱遷移過程はもちろん、電子状態と分子回転との結合(例えば、ヤーン・テラー相互作用)及び振動角運動量と分子回転との結合(例えば、コリオリ相互作用)など種々の自由度間結合を理論的に解析することを目的とする。また上述の観点から、分子内エネルギー再配分(IVR)過程及び2分子反応において特定の振動状態に生成分子の内部振動状態が分布する過程も、振動断熱性の破れとしてとらえることができる。平成11年度は以下の研究テーマについて研究を行った。HCP分子の電子励起状態のポテンシャルエネルギー曲面と振動構造、アセチルラジカル(CH_3CO)のポテンシャルエネルギー曲面と単分子解離反応ダイナミックス、CASSCFエネルギー勾配を用いた非経験的MD計算手法の開発。
VEGF-Cによるリンパ管新生効果は，骨再生・修復促進に関与しうるか？

本研究は骨再生過程におけるリンパ管の役割の解明と,リンパ管新生誘導による骨再生効果に与える影響を解明し,顎骨欠損に対する新たな治療戦略に必要な知見を得ることを目的とし実験を行っている.本研究を遂行するため,C57BL6/Jマウス頭蓋骨に骨欠損領域を形成し,リンパ管新生因子であるVEGF-C添加/非添加のscaffoldを移植することによって欠損修復を施し,その後の骨再生とリンパ管新生との関連性について分析を進めている.まず,事前の検討により,MSCと骨補填材を混和した移植体をマウス頭頂骨部に移植することにより,骨増生部位には血管のみならずリンパ管も形成されていることを明らかにした.そこで,骨再生過程におけるリンパ管の役割を解明するために,8週齢のC57BL6/Jマウスの頭蓋骨へトレフィンバーにて直径4mm(クリティカルディフェクト)の骨欠損モデルを作製し,VEGF-Cをゼラチンハイドロゲルに含有させ欠損部に移植した.1sham群,2欠損のみ群,3欠損+PBS含有ゼラチン群,4欠損+VEGF-C含有ゼラチン群の各種対照群を準備し,移植後6週目と8週目にマウスを屠殺して骨形成能およびリンパ新生能について評価を行った.評価はμCTによる骨再生量の定量,組織学的評価(HE染色),リンパ管形成についてはLYVE-1抗体を用いた免疫組織学的観察を行った.しかし,この動物実験モデルの条件では明らかな骨再生能はみとめられなかった.なかなか安定した動物実験モデルが確立できない.VEGF-Cに,リンパ管新生能だけではなく,骨再生能があることは以前vitroにて証明したが,今回,vivoにてVEGF-Cを使用し骨再生を試みるも,それが叶わない状況である.まだ安定して使用できるscaffolodも定められていないので,骨ができていないのがVEGF-Cの骨再生能が低いということなのか,移植条件の問題なのかが判然としていない.まだ現段階で動物実験モデルが確立できていないため,VEGF-Cの効果を正確に検証することができていない.また,VEGF-Cをvivoにて使用するにはいささか骨形成能が低すぎる可能性があるため,まずはVEGF-Cから一旦離れて,確実に欠損部に骨形成を促す試薬(BMPなど)を用いる.そこで骨が形成されていれば,LYVE-1抗体を用いた免疫染色にてリンパ管を染色し,一視野あたりの数や密度をコントロールと比較する.また,リンパ管新生阻害による骨再生の影響を比較するために,scaffoldにリンパ管新生阻害剤(VEGFR3阻害剤)を含有させ,同様にマウス頭蓋骨欠損モデルを作製し,μCT撮影,H-E染色による組織学的評価,免疫染色によって評価を行う.本研究は骨再生過程におけるリンパ管の役割の解明と,リンパ管新生誘導による骨再生効果に与える影響を解明し,顎骨欠損に対する新たな治療戦略に必要な知見を得ることを目的とし実験を行っている.本研究を遂行するため,C57BL6/Jマウス頭蓋骨に骨欠損領域を形成し,リンパ管新生因子であるVEGF-C添加/非添加のscaffoldを移植することによって欠損修復を施し,その後の骨再生とリンパ管新生との関連性について分析を進めている.まず,事前の検討により,MSCと骨補填材を混和した移植体をマウス頭頂骨部に移植することにより,骨増生部位には血管のみならずリンパ管も形成されていることを明らかにした.そこで,骨再生過程におけるリンパ管の役割を解明するために,8週齢のC57BL6/Jマウスの頭蓋骨へトレフィンバーにて直径4mm(クリティカルディフェクト)の骨欠損モデルを作製し,VEGF-Cをゼラチンハイドロゲルに含有させ欠損部に移植した.1sham群,2欠損のみ群,3欠損+PBS含有ゼラチン群,4欠損+VEGF-C含有ゼラチン群の各種対照群を準備し,移植後6週目と8週目にマウスを屠殺して骨形成能およびリンパ新生能について評価を行った.評価はμCTによる骨再生量の定量,組織学的評価(HE染色),リンパ管形成についてはLYVE-1抗体を用いた免疫組織学的観察を行った.しかし,この動物実験モデルの条件では明らかな骨再生能はみとめられなかった.なかなか安定した動物実験モデルが確立できない.VEGF-Cに,リンパ管新生能だけではなく,骨再生能があることは以前vitroにて証明したが,今回,vivoにてVEGF-Cを使用し骨再生を試みるも,それが叶わない状況である.まだ安定して使用できるscaffolodも定められていないので,骨ができていないのがVEGF-Cの骨再生能が低いということなのか,移植条件の問題なのかが判然としていない.まだ現段階で動物実験モデルが確立できていないため,VEGF-Cの効果を正確に検証することができていない.

また,VEGF-Cをvivoにて使用するにはいささか骨形成能が低すぎる可能性があるため,まずはVEGF-Cから一旦離れて,確実に欠損部に骨形成を促す試薬(BMPなど)を用いる.そこで骨が形成されていれば,LYVE-1抗体を用いた免疫染色にてリンパ管を染色し,一視野あたりの数や密度をコントロールと比較する.また,リンパ管新生阻害による骨再生の影響を比較するために,scaffoldにリンパ管新生阻害剤(VEGFR3阻害剤)を含有させ,同様にマウス頭蓋骨欠損モデルを作製し,μCT撮影,H-E染色による組織学的評価,免疫染色によって評価を行う.昨年度は余計な支出を避けるために,なるべく低コストで実験を行い,ラボに元々あるものは使用した.しかしなかなか臨床をしながら全ての実験を行うのは不可能ということと,精度の問題を考慮し,2019年度は,骨の分析等は外注に出す予定である.そのコストを考慮すると,繰越分と合わせて相当分の金額が必要である.
地籍資料を活用した朝鮮古道の復原-朝鮮通信使の使行路を中心に

昨年度取得した地籍原図を活用し、本年度においてはその分析及び図化作業に集中した。取得された約4000枚の地籍原図をすべてスキャンしてPDF化し、文献資料や古地図類、現行の地図とつき合わせながら経路の比定作業を行った。さらに8月1日より25日にかけて、ソウルから釜山までの古道の経路において実地踏査を行い、現場の景観の比定作業及び古老よりの聞き取り調査を行った。その成果をもとに、スキャンした地籍原図へ復原した古道の正確なルートの着色作業を行い、電子データとして保存した。ただし時間の不足により、研究成果の公刊および学会等での発表は本年度中には行い得なかった。また、地名や街路の変遷が著しい一部都市地域において、地籍原図の取得や復元作業を完遂し得なかった部分がある。この点に関しては20年度において、学内の研究費等を通じて行い、本研究を完全に完成させる予定である。本年度は平成19年度に行われる本格的な分析作業に先立ち、韓国現地での資料収集およびフィールドワークを集中して行った。重点的な調査対象区間となる「通信使路(右路及び左路)、約700km」の全区間にわたり、日本統治初期の土地調査事業にて作成された地籍原図を、保管場所である韓国行政自治省・国家記録院(国立公文書館)においてマイクロフィルムの影印作業を行い、大学にてスキャンしてデータベース化した。また現在の状況と比較し、古道の経路を比定するために、市販の地番図(五千分の一)をほぼ全区間分購入し、やはり複写の上データベース化した。現行の地形図と日本統治期の地形図(ともに五万分の一)の収集の上データベース化した。次に以上四種類の地図データベースと近世以前の絵図ならびに古地誌を活用して、現在の地形図と地籍図上に比定した古道の経路を記入して行く作業を行った。また実際に完成した経路比定図を活用して、一部区間において現地調査を行った。平成19年度においてはこれらの成果に立脚して、(1)全区間における現地調査の実施(2)関連学術論文の執筆と投稿(3)研究成果を活用した教学プログラム(本学フィールド・スタディ科目へのコンテンツ支援)などを行い、所定の研究計画を完遂する予定である。
血管内超音波・内視鏡を用いての高安動脈炎における動脈壁形態の研究

閉塞性動脈硬化症患者10例(男性9人、女住1人、平均年令:67歳)および高安動脈炎患者2例(女性2人、56歳および28歳)に対して血管内超音波を施行し、腸骨動脈壁および大動脈壁の観察を行った。今回の研究により、血管内超音波は臨床例において安全に施行することができ、腸骨動脈壁および大動脈壁ついて詳細な情報をもたらすことが明らかとなった。特に、これまでの画像診断(CT、MRI、血管造影)では観察することができなかった動脈壁の層構造、すなわ肥厚内膜、中膜、外膜の観察も十分に可能であり、石灰化やアテローマによる内膜肥厚、壁在血栓なども他の画像診断と比較してより明瞭に描出できることがわかった。また、動脈解離の描出能も血管造影より血管内超音波の方が優れていた。高安動脈炎には大動脈解離が合併することがあり、その場合、通常の大動脈解離と異なり発症時の症状を伴いにくい、限局型解離であるなどの特徴を有しており、その診断は血管造影や臨床症状のみでは困難な場合も多い。従って、高安動脈炎に合併した大動脈解離の診断についてもその診断および病変の範囲の把握に血管内超音波は有用である可能性が示唆される。高安動脈炎は2例のみしか施行できなかったが、2例とも通常の動脈硬化よりも著しいアテローマによる内膜肥厚や石灰化が描出され、さらに1例においては動脈壁の潰瘍性病変(atherosclerotic ulcer)が描出されたが、これらの病変は血管造影では、十分な観察は困難であった。今後、症例を積み重ねることにより大動脈病変のみならず、高安動脈炎に合併することの多い肺動脈病変の観察も行い、高安動脈炎の急性期から慢性期にいたるまでの動脈壁のより詳細な形態把握を試みる予定である。I.高安動脈炎の診断におけるCTの有用性についての検討高安動脈炎患者5例(慢性期4例、急性期1例)に対してspiralCTを用いた単純および造影CT、3D-CTを行った。慢性期症例では単純CTで動脈壁肥厚および著明な石炭化が認められたが造影CTでの壁の染まりはなかった。また3D-CTでは、大動脈弓分枝の閉塞、狭窄や胸腹部大動脈の壁不整が明瞭に描出されこれらの所見は血管造影所見とほぼ一致していた。急性期症例では大動脈壁,大動脈弓分枝の著明な濃染像が認められたが、大動脈弓分枝の閉塞、狭窄はなかった。II.高安動脈炎の診断におけるMRIの有用性についての検討高安動脈炎患者3例(慢性期1例、急性期2例)に対して心電図同期下spin echo像を用いた造影MRIを施行した。急性期症例では2例とも大動脈壁および肺動脈壁の著明な濃染像が認められたが慢性期症例ではこれらの所見はみとめなかった。III.血管内超音波・内視鏡での動脈壁の観察現時点では高安動脈炎患者に対しては血管内超音波・内視鏡は施行していない。その前段階として血管内超音波・内視鏡の画像を評価するために閉塞性動脈硬化症の患者2例にそれらを施行した。2症例とも動脈壁の石灰化および血栓,アテローマによる狭窄が明瞭に描出された。問題点として血管が大きい場合明瞭な画像が得られなかった。今後はこれらを踏まえて高安動脈炎患者に施行しそれをspiralCTやMRI所見と比較検討し高安動脈炎における大動脈壁のより詳細な形態把握を行う予定である。I.高安動脈炎の診断におけるCTの有用性についての検討

高安動脈炎患者7例(慢性期6例、急性期1例)に対してspiral CTを用いた単純および造影CT、3D-CTを行った。慢性期症例では単純CTで動脈壁肥厚および著明な石灰化が認められたが造影CTでの壁の染まりはなかった。また3D-CTでは、大動脈弓分技の閉塞、狭窄や胸腹部大動脈の壁不整が明瞭に抽出されこれらの所見は血管造影所見とほぼ一致していた。急性期症例では大動脈壁,大動脈弓分枝の著明な濃染像が認められたが、大動脈弓分枝の閉塞、狭窄はなかった。II.高安動脈炎の診断におけるMRIの有用性についての検討高安動脈炎患者7例(慢性期5例、急性期2例)に対して心電図同期下spin echo像を用いた造影MRIを施工した。急性期症例では2例とも大動脈壁および肺動脈壁の著明な濃染像が認められたが慢性期症例ではこれらの所見は認めなかった。慢性期5例においてMR angiographyによる血管内腔の評価を試みたが、いずれも血管造影と同程度の情報を得ることが可能であった。III.血管内超音波・内視鏡での動脈壁の観察血管内超音波および内視鏡の画像を評価するために閉塞性動脈効化症の患者10例にそれらを施行した。10症例とも動脈壁の石灰化および血栓,アテローマによる内膜肥厚などが明瞭に抽出され血管内や壁の観察が十分に行えることが証明された。高安動脈炎の患者2例に血管内超音波を施行し、腸骨動脈領域において、通常の閉塞性動脈硬化症よりも著しい内膜肥厚が観察された。今後も症例を重ね、肺動脈や大動脈領域の観察も行い高安動脈炎における動脈壁のより詳細な形態把握を試みる予定である。
寄主植物の違いがコナガの分散多型をうみ出す機構とその生態的意義

コナガはアブラナ科作物の世界的最重要害虫である。この研究はコナガの野外個体群動態、とりわけ成虫の移動分散と増殖に及ぼす野生アブラナ科寄主植物と栽培寄主植物の影響について分析した。コナガの幼虫を野生寄主植物で飼育すると、発育期間は短縮されるが小型の成虫になり、キャベツで育った成虫より飛翔活動性が明らかに高まる。一方雌成虫の産卵数は有意に減少し、飛翔活動性と産卵数の間に負のトレード・オフが見られた。同じ寄主植物で育ったサイズの異なる成虫間にはこのようなトレード・オフはみられず、大きな成虫は飛翔活動性が高く、且つ雌成虫では産卵数も多かった。野生寄主植物で育った成虫は、キャベツで育った成虫より、飛翔エネルギーとなるグリセライド類の含有量が多く、グリセライドを多く持つ成虫の飛翔活動性は高かった。雌雄間では、雄の方がグリセライド量が多く、飛翔活動性も高かった。グリコーゲン、糖、アミノ酸はキャベツで育ったものの方が多く、雌雄間では雌で多かった。野生植物で4世代継代飼育すると、栄養価の低い寄主であるにもかかわらず、生活史形質の低下がみられず、寄主植物への馴化が比較的容易に進むことが明らかになった。この研究は、昆虫の寄主植物の違いが移動分散多型の類似現象を生み出し得ることを世界で初めて明らかにしたことに意義がある。コナガはアブラナ科作物の最も重要な害虫である。この研究ではコナガの野外における個体群動態、とりわけ成虫の移動分散と増殖に及ぼす野生アブラナ科寄主植物と栽培作物の影響について分析した。コナガ幼虫を野生アブラナ科寄主植物のイヌガラシ、マメグンバイナズナで飼育すると、幼虫期間はキャベツで飼育した時より短縮されるが蛹重は軽くなり、小さな成虫が羽化する。このように野生寄主植物は栄養的には作物のキャベツより劣っているようにみえるが、羽化成虫の飛翔活動性を宙づり飛翔法で測定したところ、飛翔活動性は雌雄とも野生寄主植物で育った方が高かった。野生寄主植物とキャベツで育てた雌成虫とキャベツで育てた雌成虫を同じ成虫サイズクラスにそろえて飛翔活動性と産卵数を比較したところ、寄生植物間では両者に明らかな負の相関、すなわちトレード・オフの関係が見られた。一方同じ寄主植物で育った成虫のサイズ間にはトレード・オフはなく、大きな雌成虫は飛翔能力が高く、且つ産卵数も高かった。また雄成虫は雌成虫より飛翔活動性は高かった。以上の結果は、昆虫の寄主植物の違いが移動分散多型の類似現象を生み出し得ることを示しており興味深い。昆虫の移動分散多型(長短翅、有翅、無翅型など)は、生息密度、または日長、温度などの季節的要因によって生じることが知られているが、寄主植物の違いが飛翔活動性の相違の原因となる例はこれまでに知られていない。この研究ではコナガの野外における個体群動態,とりわけ成虫の移動分散と増殖に及ぼす野生アブラナ科寄主植物と栽培作物の影響について分析した。昨年の研究から、野生アブラナ科で育ったコナガ雌成虫は、キャベツで育ったものより産卵数は減少するが、飛翔活動性が高まることが判明したので、今年はその生理学的背景として、イヌガラシとキャベツで飼育して得た成虫体内の飛翔エネルギーのグリセライド、及びその他の栄養成分のグリコーゲン、糖質、タンパク質、遊離アミノ酸量を測定し、寄主植物間で比較した。その結果、雄虫ではグリセライド量がイヌガラシで飼育したもので有意に多く、雌でも多い傾向にあった。一方、グリコーゲン、糖質、アミノ酸はキャベツで飼育したもので多くなった。雌雄間の比較ではグリセライド量は両植物とも雄で多くなる傾向にあり、他の栄養成分はいずれも雌で多くなった。寄主植物に含まれる栄養成分は、グリセライドでは差がなく、イヌガラシの飼育でグリセライド量が多くなるのは、寄主植物の栄養成分の直接の影響では無いことが分かった。寄主植物がコナガの再分泌系の働きを変化せ、飛翔エネルギーの蓄積量を変え、飛翔活動性を変化させるものと推定された。

コナガはアブラナ科作物の最も重要な害虫の1つである。この研究はコナガの野外における個体群動態、とりわけ移動分散と増殖に及ぼす野生寄主植物と栽培植物の影響を分析した。昨年までの研究で、野生寄主植物のイヌガラシで幼虫期を育ったコナガ雌成虫は、キャベツで育ったものよりも産卵数は少なくなるが、飛翔活動性は明らかに高まること、イヌガラシで育った成虫の飛翔エネルギー、グリセライド類の含有量が多くなり、グリコーゲン、糖、アミノ酸などは、キャベツで育ったもので多くなった。今年は、寄主植物としての質が低い雑草で数世代継代飼育した時に、コナガが雑草に馴化して、発育期間を促進したり、産卵数を増加させたりできるかどうか、また雑草から作物へ、作物から雑草へ寄主を変えさせた時に生活史形質がどう変化するかどうかを検討した。その結果、雑草飼育系(4世代継代)はキャベツ飼育系より発育期間は短く、産卵数も多くなった。また雑草からキャベツに移すと産卵数はむしろ減少し、成虫寿命も短くなった。キャベツから雑草へ移した場合の影響はあまり見られなかった。以上の結果は、コナガが数世代雑草上で育つと、生活史形質の低下はみられなくなり、低栄養寄主に比較的すみやかに馴化する可能性が示唆された。