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樹木の発根を制御する画期的手法の開発

本研究は、樹木細胞の分化機構とくに発根機構の解明をめざすもので、昨年度に引き続き増殖制御の現象に関わる安定したモデル細胞培養実験系を構築し、発根因子を探索することを目的とした。分化・脱分化細胞間の相違点を探るため、脱分化細胞(培養細胞)の誘導に成功したトウヒ類(エゾマツ、アカエゾマツ)を用いてまずmRNAの単離を試みた。トウヒ類は原植物の実生、培養細胞とも生長が遅く、サンプル量が希少でディファレンシャルディスプレー法に供する事は適わなかった。対象を被子植物に広げ、既存のポプラに加え、新規にマメ科のイヌエンジュを用いてモデル実験系の構築を試みた。ポプラに関しては培養細胞の大量培養は可能だが、再分化細胞の生長は極めて遅い等、いずれの場合も分化・脱分化双方の細胞を短期間で大量に入手する系を確立することは出来なかった。そこで樹木細胞の大量培養を行う間に、生育の早い草本植物、マメ科に留意してアズキを用いて発根実験を試行することにした。アズキはフロリアライト(日清紡)上に蒔種し、発芽後7日から10日の胚軸を第一葉から6cmのところで切り取って実験に供した。この上胚軸を細胞周期関連試薬であるアフィディコリン、レスベラトロールなどの薬剤、あるいは各種植物ホルモンを0.0001ppmから10ppmの各種濃度に調製した試験液(5ml)に浸漬し、発根の様子を観察した。ゼアチン(1ppm)では浸液部先端が膨らみカルス化が疑われる様子が観察できたが、発根せず褐変も見られた。レスベラトロール(1ppm)でも褐変現象のみ観察された。アフィディコリンでは0.0001ppmから0.2ppmの非常に幅広い濃度範囲で発根し、とくに0.02ppmでは複数本の発根が見られた。樹木への応用にはまだまだ浸漬実験方法の検討を要するが、植物の発根に細胞周期の関与が示唆される非常に興味深い結果を得る事ができた。本研究は、樹木細胞の分化機構とくに発根機構の解明をめざすものだが、今年度はまず、増殖制御の現象にかかわる安定したモデル細胞培養実験系を構築することを目的とした。材料も針葉樹(イチョウを含めた裸子植物)に絞り、トウヒ類とイチョウを用いた。トウヒ属のエゾマツ、アカエゾマツは倒木更新によって世代交代を行う北海道の主要樹木である。最初に原植物を大量に得る方法を模索するために、人工的な培養条件(培地、培養環境、培養支持体)の検討を行ったところ、底面積27cm^2×高さ12cmの培養器に、支持体としてフロリアライト222(日清紡)を8cm^3×4個、培養液として通常の1/2濃度のLinsmaier & Skoog無機塩類培地あるいは水を加え、蒔種した場合に室温、600luxの蛍光灯下、エゾマツで約80%、アカエゾマツで約40%の発芽率を得た。実生の胚軸と幼葉からは、それぞれ5mg/Lという高濃度のオーキシン、サイトカイニンを組み合わせた培地を用いることによって、脱分化した細胞を得ることに成功した。今後、分化細胞と脱分化(カルス化)細胞について、ディファレンシャルディスプレイ法などを用い、分化機構に関連した遺伝子情報を獲得することが可能となる。さらに胚軸から発根させるため、薬剤添加条件を検討中である。イチョウについては、すでに脱分化培養系は確立しているが、再分化には至らなかった。イチョウ培養細胞に細胞周期阻害試薬のアフィディコリンを加えると不鮮明ながらもDNAの断片化や核の凝縮などいわゆるアポトーシスに類似した現象を伴った細胞死が誘導される事がわかった。このような細胞培養実験系を利用して分化特異的因子を探索中である。細胞周期関連試薬の添加条件を検討すると様々な増殖制御実験系を作製することができると考えられ、発根誘導への応用が期待される。

ゼアチン(1ppm)では浸液部先端が膨らみカルス化が疑われる様子が観察できたが、発根せず褐変も見られた。レスベラトロール(1ppm)でも褐変現象のみ観察された。アフィディコリンでは0.0001ppmから0.2ppmの非常に幅広い濃度範囲で発根し、とくに0.02ppmでは複数本の発根が見られた。樹木への応用にはまだまだ浸漬実験方法の検討を要するが、植物の発根に細胞周期の関与が示唆される非常に興味深い結果を得る事ができた。
アルカリシリカ反応抵抗性を持つ機能性コンクリートの開発

本研究では,廃タイヤを利用したアルカリシリカ反応(ASR)抑制機能を有する機能性コンクリートの開発を目的とした。廃タイヤをチップ化し,粒形及び置換率を変えて混入したモルタルおよびコンクリートの力学的特性を評価し,強度特性の変化を把握した。モルタルバー法によるASR試験の結果から,混入率10%以上では,廃タイヤの置換率および粒形を変えて混入しても,膨張抑制効果を発揮せず,逆に無混入よりも大きな膨張特性を示した。この原因は,混入した廃タイヤの量が多かったこと,廃タイヤチップがモルタル中で脆弱部となった可能性が挙げられた。したがって,廃タイヤチップの混入量は連行空気量程度以下が望ましいと考えられた。本年度は,前年度に引き続き,1粒度を調整したガラスカレットを用いたモルタルを作成し,モルタルバー法によるASRの膨張特性の評価を行った。また,2廃タイヤ粉砕物の粒度を調整し,モルタルに細骨材内割置換で各種供試体を作成し,モルタルバー法によるASR膨張特性の変化を検証した。さらに,3低水圧透水試験によるコンクリートへの水の浸潤特性について,その評価方法を検証した。1については,ガラスカレットを用いて所定の膨張性を有するモルタルを作成することできた。また,ガラスカレットの混入率ペシマムを確認するとともに,粒度ペシマムについて明らかにすることができた。2については,廃タイヤをワンダーブレンダーにて微細に破砕し,粒度5mm以下をモルタルの細骨材として内割置換した供試体をモルタルバー法で評価した。置換率を数規定変えてASR抑制効果の有無を検討したが,すべての置換率で抑制効果を確認することはできなかった。この原因は,廃タイヤの材質が弾力性を有するため,膨張圧の吸収よりも,本来骨材が持つべき膨張拘束効果を発揮できないことが原因と考えられた。そこで,廃タイヤの粒度をさらに小さくし,置換量もAEコンクリートの空気量と同程度まで抑えた状態での評価を行うこととし,モルタルバー法による実験を継続している。なお,粒度をより小さく,また置換率も小さくしたモルタルを凍結融解試験に供した結果,顕著な凍結融解抵抗性の向上が確認できたことから,廃タイヤの粒度に焦点を当てていく予定である。3については,2の実験の進捗が若干遅れたことから,本年度は簡易な定水頭透水試験装置の試作を終え,普通コンクリートの透水試験を測定した段階である。ASR抑制効果を有するモルタル・コンクリートの基本配合を確認後,速やかに着手する予定である。本研究課題では,コンクリートの劣化の中でも特にアルカリシリカ反応(ASR)を対象とし,廃タイヤを利用した「ASR抑制機能」に特化した機能性コンクリートの開発を目的としている。初年度(H24年度)は,廃タイヤを混和材としてコンクリートに利用する際の1ワーカビリティ,2物理的特性,3力学的特性の評価を行った。廃タイヤ破砕物を粒度20mmアンダーで選別し,粗骨材への内割りで体積置換してコンクリート供試体を作成した。その結果,廃タイヤの混入はワーカビリティに大きな影響を及ぼすことはないこと,混入率が大きいほど密度が小さくなることを確認した。力学的特性として,コンクリートの基本的性能である圧縮・曲げ強度は,混入率が大きいほど小さくなること,混入率と両強度の関係は線形で近似できることを明らかにした。一方,ASR抑制効果を検証するためには,ASRを人為的に生じさせる必要がある。つまり,反応性骨材のASR特性を明確にするための実験系が必要となる。そこで,反応性骨材として,入手の容易さと既往の研究を参考にガラスカレットを選定し,ガラスカレット混入量と膨張量の関係をモルタルバー法にて明確化した。上記の廃タイヤのコンクリート混和材としての特性と反応性骨材のASR膨張特性を明らかにした上で,廃タイヤのASR抑制効果の検証のための実験系を開始した。具体的には,廃タイヤ破砕物をさらに細かく5mmアンダーとなるように粉砕・調整をした上で,細骨材置換率を変えたモルタル供試体を作成し,モルタルバー法によるASR試験を開始した。検討項目は廃タイヤの粒度(3規定),混入率の違いがASR膨張特性へ及ぼす影響についてである。モルタルバー法は評価に半年以上必要となるため,鋭意実験を進行させているところである。本研究課題の最終年度である本年度は,廃タイヤ混入モルタルのアルカリシリカ反応(ASR)抑制効果に関する実験を終了するとともに,ASR抑制の効果的方法の一つとされる水分供給遮断とモルタル・コンクリートの水密性に関するデータの蓄積を図った。ASR骨材としては,過去二年間と同様に反応性既知であるガラスカレットのペシマム量を細骨材内割80%質量一定として混入し,廃タイヤチップのサイズおよび混入率を様々に変えて実験を行った。

ASR抵抗性の評価も従来通りモルタルバー法(JIS A 1146)に準拠した。水密性試験はポーラスコンクリート用の変水位透水試験を一部改良してモルタル供試体に適用して実施した。モルタルバー法の適用結果から,廃タイヤを置換率および粒形を変えて混入したモルタルの膨張率は,すべてにおいて無混入のものよりも大きくなる結果となった。すなわち,モルタル内部で発生する膨張圧に対して廃タイヤは緩和効果を発揮しなかった。類似の実験で,ASRと同様の内部膨張圧を伴う劣化である凍結融解作用に対しての実験結果では,廃タイヤチップが抑制効果を発揮したのとは真逆の傾向を示した。この理由としては,廃タイヤチップがモルタル内部で緩衝効果を発揮すべきところを,反応性骨材の膨張圧が卓越していたため抑制できず,逆に廃タイヤチップが脆弱部となった可能性が示唆された。一方,透水試験の結果からは,廃タイヤ混入モルタル中への水分の浸潤量は,普通モルタルのものよりも小さくなる傾向を示したことから,モルタル内部への水分遮断効果を期待することも一つの利用方法である可能性が示唆された。今後,廃タイヤチップの混入率を連行空気量程度に小さくし,モルタルマトリックスの脆弱化を防止しながら,ASR膨張圧の抑制効果を確認していく必要があることが明らかとなった。農業土木学現在までのところ,廃タイヤの破砕粒径をコントロールする方法,モルタルの流動性,廃タイヤ破砕物のモルタル中での分散性,硬化後の物理的特性,力学的特性について,概ね順調に検討を終えた。また,実験条件として必要となるASR膨張については,ガラスカレットを利用することで,安定した実験条件の確保を可能にした。これら諸結果を利用し,平成25年度は,廃タイヤを細骨材利用することでASR抑制硬化を明らかにする予定であった。しかし,使用した廃タイヤ破砕物の粒径に大きいものが含まれており,これが細骨材としての機能までを十分に発揮できないため,ASR膨張抑制効果を発揮できないことが明らかとなったことから,廃タイヤ破砕物の粒径が細かいものに対象を絞り,かつ置換率を小さくしてモルタルバー法による再検討を開始している状況である。当初計画としては,平成25年度よりASR抑制効果の実験を開始することとしており,大きく計画から遅れているとはいえないと考える。また,低水圧を作用させた状態でのモルタル・コンクリートの透水性ならびに水の浸潤性について,基礎となる評価試験方法は今年度確立できた。最終年度となる平成26年度に,ASR抑制効果を有するモルタル・コンクリートの配合条件を確定後,速やかに透水試験を実施する予定である。以上のことから,当初の研究目的を逸脱することなく,また研究自体もおおむね順調に進んでいる,と判断をした。本研究課題で取り扱うアルカリシリカ反応の評価方法には数種類あるが,現在最も角度が高いとされるのがモルタルバー法であり,本方法は一系統の実験終了まで7ヵ月は必要となる。この期間の長さを考えると,当初予定した計画通りあるいはそれを若干上回る速度で実験を進めることができていると考える。研究成果の開示については,平成25年度に決定している国内学会が1報,予定としては国内学会がさらに1報,国際会議が1報であり,知見の集積ならびに成果の公表も順調に進んでいると考える。
水素吸蔵ナノ非平衡化合物の創製と中性子による水素の静的・動的構造の観察

グラファイト中、LaNi_5結晶、Mg_<50>Ni_<50>アモルファス合金に吸蔵された水素原子が存在位置を中性子散乱実験とリバースモンテカルロ(RMC)法によるモデリングにより明らかにした。Zr_<0.39>Ni_<0.61>と(Zr_<0.39>Ni_<0.61>)D_<0.59>アモルファス合金の構造の違いを調べるため、その構造のボロノイ多面体解析を行った。次にMg2Ni結晶を用いて、吸蔵水素が均一どうかを調べるため中性子小角散乱実験を行った。IRMOFの中に水素を吸蔵させ、中性子回折実験、RMCモデリング、そして第一原理計算による分子動力学計算を行った。J-PARCの中性子施設に設置されるNOVA全散乱装置の設計・製作を行った。本年度は層間化合物として通常のグラファイトにメカニカルアロイングで入れた水素の存在状態を調べた。これまでの研究ではグラファイト中の水素はメカニカルアロイングすることにより形成されたダングリングボンドが水素原子をトラップすることが明らかとなった。そのトラップにおいても単なる結合だけではなく、そこに低分子の形を形成していることも明らかになってきている。その他、水素原子は層間にも存在し、その形態の解明はこれからの課題である。その他、水素吸蔵の特性を持つLaNi5結晶を水素雰囲気中でミリングすることにより、水素吸蔵とアモルファス化を行った。LaNi5結晶の結晶ピークはミリング時間に伴い、その強度が減少し、約120時間でほぼアモルファス化に至ることが分かった。本研究では、水素原子の観察に適した中性子回折によりその構造観察を行った。その時、水素は軽水素ではなく非干渉性散乱の少ない重水素を用いた。実験から得られた構造因子S(Q)を基にしてリバースモンテカルロ法を行うことにより、3次元構造モデルを形成させた。そのモデル構造から、水素原子の存在位置を3次元的に明らかにした。その結果、吸蔵水素原子量の増加にともない、吸蔵水素原子がどのような多面体位置に存在するかを明らかにすることができた。すなわち、吸蔵水素量の増加にともない、2Ni+2Laそして3Ni+La原子で形成される4面体内に存在する水素原子量の増加が明らかとなった。新しいパルス中性子源(J-PARC/MLF施設)を用いた中性子散乱の研究を開始させ、我々が設計・製作している中性子全散乱装置の本格稼働にともない、その全散乱装置を用いた研究を本格化させる。この時、水素原子の位置ならびにその存在環境に関する解析では、結晶ならびにナノ結晶、そしてアモルファス状態などあらゆる状態を想定したうえでの解析を行えるシステムを開発し、さらに3次元構造を明らかにするモデリング(リバースモンテカルロ法の高度化)を行う計画であった。本年度は、装置の整備、特にin-situ装置の整備、ならびにプログラムの整備、そしてモデルプログラムの整備などを行いつつ、試験的な実験を行ってきている、しかしながら、まだ充分とはいえないことから、平行して海外の装置を使った中性子回折実験を行っている。水素吸蔵材料の構造学的研究基礎的な水素吸蔵材料の構造情報を得るために、LaNi5の水素吸蔵による構造変化を構造学的に調べた。また、さらにMgNi系の水素吸蔵材料の構造情報を得るために、その前の構造情報としてMgNiの構造観察を中性子と放射光を使って調べると共に、RMCモデリングによりその構造学的特徴を明らかにした。さらに、水素吸蔵アモルファス材料の基礎的研究としてNi-Zr-D系水素吸蔵材料を用いて、その構造の特徴を明らかにしている。J-PARC/MLF施設に設置されているパルス中性子源を用いた中性子散乱の研究を行うために、中性子全散乱装置(NOVA)を設計・製作し、その全散乱装置を稼働させることにより研究を本格化させる。この時、水素原子の位置ならびにその存在環境に関する解析では、結晶ならびにナノ結晶、そしてアモルファス状態などあらゆる状態を想定したうえでの解析を行えるシステムを開発し、さらに3次元構造を明らかにするモデリング(リバースモンテカルロ法の高度化)を行う。本年度は、昨年度と同様に装置の整備、特に水素吸収放出過程観察のためのin-situ装置の整備、ならびにプログラムの整備、そしてモデルプログラムの整備などを行いつつ、徐々に本格的な実験に移行している。平行して海外の装置や全散乱装置以外の装置を使った中性子回折実験を行っている。水素吸蔵材料の構造学的研究として基礎的であるが、実際の水素吸蔵材料にとって重要な水素の存在状態の構造情報を得るために、中性子小角散乱実験を行いMg2Ni水素吸蔵材料中の水素揺らぎを観察した。

さらに、ナノポアを持つ新しい水素吸着材料すなわち均一なミクロ細孔を有する多孔性配位高分子錯体(IRMOF:Isoreticular metal-organic framework)に着目し、中性子回折実験ならびにリバースモンテカルロ法(RMC)と第一原理分子動力学法(FPMD)を用いて解析を行い、その中に吸着されている水素の存在位置と存在状態を明らかにした。
新規プロテオーム解析手法による根粒菌の窒素固定機構の解明とアンモニア生産への応用

これまでの研究の成果から、我々はM. lotiの共生状態特異的な転写因子である、nifA2(mlr5837)とrpoN2(mll5872)に着目し、これら二つの転写因子を試験管培養下でも誘導発現させることにより、M. lotiのタンパク質発現が共生状態に近づけた。2つの転写因子を同時にIPTG誘導できるようにするため、lac promoterの下流にこれらの遺伝子を組み込みオペロン化し、その領域を広域宿主プラスミドpLAFR1に組み込んだ。さらに窒素固定タンパク質ニトロゲナーゼの活性中心の合成に必要なホモクエン酸合成のため、ホモクエン酸シンターゼ遺伝子nifVを土壌細菌Azotobacter vinelandiiからクローニングし、相同組換えによりM. lotiへのゲノム挿入を試みた。この状態でニトロゲナーゼの中心酵素NifHが発現することをウェスタンブロッティングにより確認し、さらに、その他の窒素固定関連遺伝子20種類以上が発現していることもプロテオーム解析により確認した。ただし、外的に導入したnifVは発現せず、結果としてニトロゲナーゼ中心錯体が形成されずに根粒菌が窒素固定能を示さなかった。根粒菌のメタボローム解析の結果、根粒菌が植物ホルモンであるジベレリンを合成していることを発見した。加えて、各酵素群の機能解明を行い、合成経路を世界で初めて同定した。さらに、根粒菌のジベレリン合成遺伝子破壊株を用い、植物生理学的な実験を行った結果、根粒菌の合成するジベレリンが宿主植物の根粒数を負に制御することを見出した。現在はさらに解析を進め、根粒菌由来のジベレリンがどのようなシグナル伝達系で植物表現型に影響を与えているかを検証中である。28年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究の成果から、我々はMesorhizobium lotiの共生状態特異的な転写因子である、nifA2(mlr5837)とrpoN2(mll5872)に着目していた。そして、これら二つの転写因子を試験管培養下でも誘導発現させることにより、M. lotiのタンパク質発現が共生状態に近づくのではないかと考えた。まず、我々は2つの転写因子を誘導的に発現できるようにするため、両転写因子遺伝子の上流にIPTG誘導可能なlac promoterを組み込んだ。これにより、2つの転写因子がIPTGにより発現誘導できることが示された。さらに、これらの転写因子により制御される窒素固定関連遺伝子群の発現も調べるため、プロテオーム解析を行った。すると、窒素固定に関わるnif遺伝子群のタンパク質が数多く同定された。これにより、M. lotiの窒素固定遺伝子が非共生状態でも誘導可能であることを示した。今後は、それらを用いて実際にアンモニア生産に適用させることを予定している。根粒菌が植物との共生下において、どのように窒素固定に最適な菌体内環境を構築するかについての機構は、根粒菌をアンモニア生産で使う上で有用な知見になりうると考えた。そのため、我々は根粒が成長していく過程における、根粒菌の時系列定量プロテオーム解析を行った。実験は宿主に根粒菌を接種後、2,3,4週間において形成された根粒を用いて行った。結果、共生時の根粒菌が糖新生を止めること、根粒形成初期において窒素欠乏状態に陥ること、アミノ酸代謝が大きく変化することなどが判明した。我々は、2つの転写因子nifA2, rpoN2を同時にIPTG誘導できるようにするため、lac promoterの下流にこれらの遺伝子を組み込みオペロン化し、その領域を組み込んだpLAFR1プラスミドを構築した。さらに窒素固定タンパク質ニトロゲナーゼの活性中心の合成に必要なホモクエン酸は、野生型のM. lotiでは合成されないため、ホモクエン酸シンターゼ遺伝子を土壌細菌Azotobacter vinelandiiからクローニングし、相同組換えによりM. lotiのゲノムに挿入した。加えて、各酵素群の機能解明を行い、合成経路を同定した。本年度は、当初予定していたMesorhizobium lotiの転写因子制御による人工的遺伝子発現制御に関して、そのコンセプトの実証とM. loti変異株の構築に成功している。実際に窒素固定に関わる多くのタンパク質が発現できており、アンモニア生産への可能性を示すことができた。更に、当初計画していた研究以外にも、M. lotiの合成する植物ホルモンの植物

生理学的な機能の解明などの研究も進んでおり、当初予定していた以外の進捗があった。これまでの研究の成果から、我々はM. lotiの共生状態特異的な転写因子である、nifA2(mlr5837)とrpoN2(mll5872)に着目し、これら二つの転写因子を試験管培養下でも誘導発現させることにより、M. lotiのタンパク質発現が共生状態に近づけた。2つの転写因子を同時にIPTG誘導できるようにするため、lac promoterの下流にこれらの遺伝子を組み込みオペロン化し、その領域を広域宿主プラスミドpLAFR1に組み込んだ。さらに窒素固定タンパク質ニトロゲナーゼの活性中心の合成に必要なホモクエン酸合成のため、ホモクエン酸シンターゼ遺伝子nifVを土壌細菌Azotobacter vinelandiiからクローニングし、相同組換えによりM. lotiへのゲノム挿入を試みた。この状態でニトロゲナーゼの中心酵素NifHが発現することをウェスタンブロッティングにより確認し、さらに、その他の窒素固定関連遺伝子20種類以上が発現していることもプロテオーム解析により確認した。ただし、外的に導入したnifVは発現せず、結果としてニトロゲナーゼ中心錯体が形成されずに根粒菌が窒素固定能を示さなかった。根粒菌のメタボローム解析の結果、根粒菌が植物ホルモンであるジベレリンを合成していることを発見した。加えて、各酵素群の機能解明を行い、合成経路を世界で初めて同定した。さらに、根粒菌のジベレリン合成遺伝子破壊株を用い、植物生理学的な実験を行った結果、根粒菌の合成するジベレリンが宿主植物の根粒数を負に制御することを見出した。現在はさらに解析を進め、根粒菌由来のジベレリンがどのようなシグナル伝達系で植物表現型に影響を与えているかを検証中である。本年度は、当初予定していたMesorhizobium lotiの転写因子制御による人工的遺伝子発現制御に関して、そのコンセプトの実証に成功している。実際に窒素固定に関わる多くのタンパク質が発現できており、アンモニア生産への可能性を示すことができた。更に、当初計画していた研究以外にも、M. lotiの時系列定量プロテオーム解析などの研究も進んでおり、当初予定していた以上に進捗があった。今後は当初の計画通り、本年度に構築したM. loti変異株を用いて、微生物によるアンモニア生産系を構築する予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。今後は当初の計画通り、本年度に作製した転写因子発現株を用いて、M. lotiのアンモニア生産系を構築する予定である。
可微分多様とその上の関数の研究

可微分関数の特徴付けは古くから研究されてきた重要な項目である。位相幾何学では球面その他の位相空間のホモトピ-群などの不変量があり、それに関する研究が著しい。また、微分幾何学ではリ-マン多様体の基本不変量が広く知られており、その一般化が次々となされている。例えば、低次元リ-マン多様体の基本形式の一般化は、初瀬助教授が大学院生の小吹孝雄を指導するときの一項目で、この結果は彼の修士論文にまとめられている。これによって第三基本形式の一般化がなされた。またマニフォ-ルドのコホモロジ-環の一般化とその高次元作業素が契機となって微分幾何学の面に影響している。一方、解析学でも関数空間の特長付け、偏微分方程式論における応用等が著しい。代数学ではコホモロジ-論は重要な役割を果たし、とくに数論においては、既知の代数的整数論の整理という重要な役割を果たした。我々はこれらを整理し、各々の分野で少しでも研究が進展することを目標とした。まず荷見教授が関数解析学の立場から、薮田教授が実解析学の立場から、田村教授が偏微分方程式をシュレディンガ作用素の立場から、中村助教授が数値解析の立場から、初瀬助教授が微分幾何学の立場から、岡本が位相幾何学の立場から考究することとした。こうして、まず荷見教授がラドン変換に関する結果を得、また、薮田教授がBMO空間に関する結果を1989年実解析セミナ-で「Pointowise multipliers of weighted BMO spaces」として講演している。同じく田村教授は共著の論文において乱流に関する結果をまとめた。さらに岡本はコホモロジ-作用素において膨大な計算を要することに気付き、それを解決するためある行列に関する理論を調べたが、これは東京理科大学の大島講師の仕事に助けられ、まとめることができた。これは数値計算の面でも有効な結果である。
原始太陽系星雲の形成および進化過程の研究

2ケ年にわたる本研究において、原始太陽系星雲の形成・進化に係わるいくつかの問題を解明したが、それらは次の3つの研究に大別できる:(1)作動回転する自己重力ガス円盤における非軸対称波の過剰反射・過剰透過現象についての研究、(2)太陽系星雲の形成および初期進化の研究、(3)太陽系星雲中のダストの輻射吸収係数についての研究。以下これらの研究による成果の概要を述べる。研究(1):太陽系星雲の初期進化は乱流粘性によってひきおこされる。その乱入の励起機構の1つと考えられるシア不安の素過程となる非軸対称波の過剰反射・過剰透過現象を定量的に明らかにした。そして流体の自己重力が、反射率・透過率を急激に増大させることなどもわかった。研究(2):分子雲コアの重力収縮による太陽系星雲の形成と乱流粘性による星雲の初期進化過程を数値シミレーションによって研究した。その結果、最近の観測によって知られている原始惑星系円盤内部の温度分布が、ガスの重力落下による表面加熱と星雲内部の乱流粘性による加熱によってほぼ再現されることが明らかになった。また、現在の太陽系の大きさとほぼ等しいところで、星雲に重力不安定が生じるという興味深い結果も得られた。研究(3):生まれたばかりの若い星、Tタウリ型星の周りのガス円盤中のダストの吸収係数の周波数特性が一般の星間ダストの場合と異なっているという最近の観測事実を、円盤中のダストの付着成長により、単純かつ合理的に解釈できることを示した。またこの解釈から見積られる円盤の質量は、いわゆる標準モデルの太陽系星雲の質量と一致し、さらに観測から得られている円盤の輻射スペクトルにおける波長100ミクロン付近の特徴とも予盾しないことを示した。本年度は、本研究課題に関連して原始太陽系星雲の力学的特性、特に非軸な称摂動に対する線型応答についての研究が完成し、論文にまとめて英国王立天文学会誌に投稿した。すでに掲載決定となり、現在印刷中である。本研究は、太陽系星雲のように差動回転するガス円盤上に線形摂動として与えられた非軸対称波動の振舞いを定量的に明らかにしたものである。非軸対称波動はガス円盤の差動回転により波面が押し縮められたり或は引き伸ばされたりする。これにより、非軸対称波と差動回転との間でエネルギ-の交換が行われる。このための非軸対称波は伝播とともに振幅の増大あるいは減少といった現象が生じる。これは従来よく研究されて来た軸対称波動には見られない新しい現象である。特に円盤の回転速度と波の位相速度が一致する所(coーrotation points)を通過するときには波の反射が同時におこり、一般に反射波はもとの入射波よりも振幅が増大している(過剰反射)。本研究では、ガス円盤の自己重力を考慮すると反射波ばかりでなく透過波にも振幅増大の現象(過剰透過)の生じることを明らかにした。そして、このような波の増幅率を、波の波数(回転方向)とガス円盤の自己重力の大きさの関数として定量的に明らかにした。本年度は、上記研究の他にも本研究課題の最大の目標である原始太陽系星雲の進化過程を解明するための数値シミュレ-ションプログラムの開発を精力的に行った。その結果、散乱過程を考慮した輻射輸送方程式を解く数値プログラムを完成させた。さらに、輻射輸送を考慮してガス円盤の鉛直方向の力学構造を解くための数値プログラムもほぼ完成しつつある。次年度の研究につながる予定である。研究計画に従い、本年は次の2つの研究(1),(2)を行ない、それぞれの研究成果を論文にまとめ、米国の雑誌に投稿した。以下それらの研究を要約する。(1)太陽系星雲の形成過程とその初期進化についての研究:形成期の太陽系星雲の乱流粘性による進化およびその重力安定性を研究した。星雲形成過程を特徴づける主要な物理量は、母体となった分子雲コアの角速度ωである。

また星雲の進化を特徴づける主要な物理量は、乱流の強さを表わすパラメータαである。本研究では、ωの値の範囲を観測から見積られている値のまわりに(0.4-6)×10^<-14>S^<-1>と取り、一方αの値は広く10^<-5>-10^<-1>の範囲にとって、多数の例について太陽系星雲の形成進化過程についての数値シミレーションを行なった。ただし、星雲の鉛直方向の構造については、近似的な一層モデルを採用した。数値シミレーションにより得られた星雲の温度分布は、中心星からの距離の0.6乗に比例するものとなり、最近の観測で得られている原始惑星系円盤の典形的な温度分布とよく一致するものとなった。また星雲の重力安定性に関しては、αの値が通常考えられている範囲であれば、星雲へのガスの降り積もりがまだ続いている時期に、星雲は重力不安定に陥ることがわかった。そして不安定の最初に生じる場所が、ほぼ現在の太陽系に外縁にあたっていることは、大変興味深い。(2)太陽系星雲中でのダストの輻射吸収係数についての研究:ミリ波・サブミリ波による原始惑星系円盤の観測により、Tタウリ型星の周りの円盤中のダストの吸収係数の周波数特性が一般の星間ダストと異なっていることが最近明らかになって来た。本研究では、その違いが、円盤中でのダストの付着成長により、単純かつ合理的に解釈できことを示した。
電子アンケート用HTML&CGI生成プロセッサによる社会調査に関する研究

Web調査の特性に関して,紙と比較して単なる事実を尋ねた場合には,回答差はほとんど無く,その信頼性に差は無いことがわかった.ただ,その質問内容がプライバシーに深く関わったり,他人に知られたくない内容だったりする場合には,回答結果を調査員から秘匿する機能を持つプロセッサの機能を利用したWeb調査の方がより信頼性があることがわかった.また, Web上の電子的スケールは回答の分散を大きくする特性を有していることがわかった.Web調査の特性に関して,紙と比較して単なる事実を尋ねた場合には,回答差はほとんど無く,その信頼性に差は無いことがわかった.ただ,その質問内容がプライバシーに深く関わったり,他人に知られたくない内容だったりする場合には,回答結果を調査員から秘匿する機能を持つプロセッサの機能を利用したWeb調査の方がより信頼性があることがわかった.また, Web上の電子的スケールは回答の分散を大きくする特性を有していることがわかった.これまでの研究によって製作した,Webを介して実施する電子アンケートを作成する支援システムHCGene(具体的には簡易言語によって定義されたアンケート定義ファイルからHTMLファイルとCGIファイル,コーディングブック等を自動生成する機能を有する)を更にバージョンアップし,より安定した動作をするように改良を加えた.また,Web上での不特定多数の回答者の制御のために,多重回答をチェックする機能を追加した.また,池と八ツ橋は,学内LANを利用して,生成プロセッサで処理したファイル群を利用して,それぞれのhttpdサーバにより電子アンケートの収集を行い.小規模のアンケートでの安定動作とその実効性を確認した.池は授業を利用して学生にも生成プロセッサの利用を試験的に指導し,マニュアルの問題点や理解度を検討した.2月の研究会では,本年度の研究成果を各分担者に報告し,来年度の研究計画について積極的な討論が行われた.また,大浦分担者より研究報告が行われた.調査協力者(回答者)のプライバシーを保護し,かつ答えやすくするという目的で,紙より電子アンケートという媒体が有益な点があるのではないかという予想が得られた.来年度以降の主要な研究目標として検討されることになった.研究成果の発表としては,紀要『帝京社会学』に「電子アンケート作成支援ツールとその保持すべき機能について-HTML&CGI生成ツール,HCGene.plの機能と使用法」を発表している.本年度は,Linux上での動作以外にMS-Windows上での,Perlインタプリタでの動作を積極的に確認することになり,なんら問題点が無いことが確認された.学生に試験的に使用してもらって明らかになったことは,生成プロセッサのコマンドラインのインタフェースが,利用に際して非常な負担であることとである.インタフェースの向上は今後の改善点である.補助金の交付が10月を過ぎてからであり,これまでも不完全であったスケール・データの収集機能は,Tcl/Tkプラグイン機能で実装したままで,余り改善ができなかった.動作が不安定であり漢字表示機能も不完全なことから,今後の改善が検討課題であろう.本年度は,前年度の研究により安定度を増した,Webを介して実施する電子アンケートを作成する支援システムHCGene(具体的には簡易言語によって定義されたアンケート定義ファイルからHTMLファイルとCGIファイル,コーディングブック等を自動生成する機能を有する)をいっそう成熟したものとする為,実際に中央調査社に依頼して社会調査を実施し,従来から実施されている紙という媒体との比較検討を行った.同時に,実査に使うことにより始めて明らかになるさまざまな問題に関して細かな修正を支援システムに加えた.支援システムHCGene(HTML & CGI Generator)のソフトウェアとしての本年度の最大の改良点は,スケール変数の収集のためにJava Appletを利用するバージョンを追加し,日本語表示とより利用しやすい環境を整えた点である.また,回答結果の秘匿を目指した機能も追加された.このJava Appletバージョンを用いて50名のサンプルに調査員にノートPCを携帯させ,PHSによってIP接続を実現し社会調査を実施した.このWeb上の調査票は現在も池研究室のサーバから閲覧し回答することができる.(URL : httP://sociology.main.teikyo-u.ac.jp/E-enquete/DRM.html)「調査協力者(回答者)のプライバシーを保護し,かつ答えやすくするという目的で,紙より電子アンケートという媒体が有益な点があるのではないか」という,前年度に予想された問題については,概ね予想に沿った結果を得たが,詳しい分析は次年度の課題である.電子的な媒体によるデータ収集の特性に関してその他にも興味深い知見をえている.これらは来年度に詳細に分析されるだろう.また,調査員の回収状況をほぼリアルタイムでモニタできることが判明し,Web経由での調査は調査の管理にも有効なものであると期待されることが判った.システムの変更によってマニュアルの修正や調査員への調査時の手引きが必要なことが判明したが,これも次年度の課題である.研究成果の発表としては,些か副次的ではあるが,スケール変数の収集を検討する過程で得られたデータを活用して言語処理学会のジャーナル『自然言語処理』に「Affect Control Theoryと自然言語処理」を発表している.本年度も授業で学生に試験的支援システムを使用してもらったが,相変わらず生成プロセッサのコマンドラインのインタフェースは,利用に際して非常な負担である.Generatorのインタフェースの改良は余り前進しなかった.前年度に実施した調査結果の分析に努めた.Web上での調査(電子調査)の回答の特性を分析した.その結果以下の知見を得た.1.紙とHTMLによるWebページ上の質問では、基本的な属性を尋ねている項目に関してはほとんど差が無いことが判った.

2.それに対して、職業、年収などのプライバシーにかかわる質問は、入力結果が(面接調査員から)秘匿されるHTMLと紙では大きな差が生じた.(1)面接法では有職と回答し,年収等を回答していたケースが,Webページでは無職と回答しそれ以降の質問が非該当として処理された.(2)年収を具体的な数値で尋ねる質問でも,大きな食い違いが観察された.3.先行研究でいる安田・飽戸・原等の紙と電話の比較でも指摘されているように、答えにくい質問(いかがわしい映画や雑誌を見たことがありますか)に関しても調査媒体による回答差は明らかである.4.JavaAppleによる小数点第二位まで収集可能な電子的なスケールと整数値しか収集できない紙上のスケールと差も明らかである.電子的スケールでは分散増大効果が観察される.階層帰属意識を尋ねた質問では、通常観察される「中意識」への収斂は観察されず、分散の増大が顕著である.5.調査員の管理において,各調査員が何時何分に対象の調査を完了したのかをサーバのファイル更新日時及びファイル書き込み時のタイムスタンプによりモニタリングできる.調査員の不正行為を防止する上で有効な機能である.6.調査員自身が高齢者が多く,ITテクノロジーヘの対応に問題を抱えている.また対象者に関しては,紙と電子媒体への好き嫌いは,それほど年齢に依存するものではなくむしろ個人的な好みに依存している.Web上での査(電子アンケートと同義であるが)は,現在主にマーケティング分野で活発に利用されている.しかしその調査法としての特性はほとんど解明されていいない.前年度までにこの特性に関しては,ある程度解明ができたと思われる.最終年度では,このWeb調査票の調査媒体としての特性をまとめるとともに,時間・費用を節約できるWeb調査法を活用して,研究代表者一人のみで調査(設計から実査まで)実施した.その成果を「学生の自習時間に関するWeb査票調査の結果」,紀要『帝京社会学』第22号に発表してある.この調査では,Web上での連続的なスケールと具なとの回答結果の比較等を行った.そこでは回答者が本来有する回答の「いい加減さ」が重要な問題としで姿を現している.研究の最終的な報告書として「電子アンケート用HTML&CGI生成プロセッサによ社会調査に関する研究報告書」を刊行して,これまでの研究成果をまとめた.紙媒体-面接法とWeb媒体-訪問法という調査実施方法の比較に関しては,以下の知見を得た.つまり,標本抽出の問題を別にすれば,Web調査は,紙媒体-面接法と同等以上の信頼性を有している.属性を尋ねる質問では同等の信頼性を有している.回答者が面接調査員を前にして答えにくい質問には,回答をエコーバックしない機能を利用するとむしろ優れている.行動を尋ねる質問でも同等の信頼性を有している.
分子量1億ダルトンに及ぶ生体超分子の構造解析を可能とするソフトウェアの開発

私達は平成19年度に,巨大超分子構造解析の特徴に応じて,より完全なモデルを構築するアルゴリズムとプログラムを開発した.巨大超分子構造解析の特徴は,結晶の質がよくない,回折能が低い(通常3Å)などである.一般的に得られる位相はかなり不正確であるために,電子密度図が不明瞭で,構造の構築は困難である.また,位相を改良するために電子密度図での溶媒平滑化や自己コピー分子間の平均化,部分構造を位相に加えるなどが行われる.そして,モデルの構築と電子密度図の改良を繰り返して,より完全なモデルを求めることができる.我々はこのような位相改良途中の異なるステップで得られたいくつか部分構造,通常,バラバラな主鎖の断片の集まりをマージ・拡張するアルゴリズムを開発し,主鎖の断片を最大程度に繋ぎ,より完全なモデルを得ることができた.我々が開発した方法では,グラフ理論、動的プログラミング法を用いて,いくつかの部分構造から最大な断片の集合を求め,さらに、電子密度図の極値点の求めることにより,分子の領域を決め,結晶学的な対称操作によりマージした集合を1分子に拡張する.現在に,いくつかのサンプルをテストしながら,実用化へ進めている.また,構造解析へ応用しながら,LAFIREの改良を進めた.特に,最近本特定領域の班員から1300万Daの分子量を持つ巨大分子のサンプルを預かり,巨大分子の精密化のストラテジーを構築しながら,3Å分解能での巨大分子の自動精密化にチャレンジした.私達は,18年度中に巨大超分子の構造解析の特徴に応じて,並列処理の機能を自動精密化ソフトウェアLAFIREに加えることに成功した.巨大超分子構造解析の特徴の1つとしては,分子量が数百万から,数千万,さらに1億Daまでに及ぶため,データ量が膨大であり,構造解析の計算時間もかなりかかる.その問題を解決するために,LAFIREの並列処理機能の開発を進めてきた.LAFIREを用いて巨大分子を自動精密化する場合には,部分構造構築及びフィッティングに使われている電子密度マップデータが膨大であるため,コンピュータのCPUパワーだけではなく,大容量のメモリも要求される.従って,LAFIREの並列処理には,on-line(1台コンピュータに多CPUの並列処理)ではなく,同種類あるいは異なるOSの複数台コンピュータを用いたoff-line並列処理(多メモリ,多CPU)が適用である.並列処理を加えたLAFIREでは,計算時間がかかる部分構造構築とフィッティングを,1つのドメイン或いは1分子を単位として独自に数台のコンピュータを用いたoff-line並列処理で行い,それぞれ構築フィッティングしたモデルを集めて,精密化する.分割したジョブの管理は市販のPBSソフトを利用して行われる.並列処理を導入した精密化の応用例はDrp35という蛋白質である.この蛋白質においては,非対称単位中に分子量が35kDaの12コピーで,合計420kDaであり,Se-SAD法により構造が解析された.LAFIRE(この場合は精密化プログラムCNSを使用した)を用いて精密化が自動的に行われたが,計算時間がかなりかかった.ところが,精密化の第2段階で3台のコンピュータを用いた並列処理によって,10日から6日まで短縮することができた.私達は平成19年度に,巨大超分子構造解析の特徴に応じて,より完全なモデルを構築するアルゴリズムとプログラムを開発した.巨大超分子構造解析の特徴は,結晶の質がよくない,回折能が低い(通常3Å)などである.一般的に得られる位相はかなり不正確であるために,電子密度図が不明瞭で,構造の構築は困難である.また,位相を改良するために電子密度図での溶媒平滑化や自己コピー分子間の平均化,部分構造を位相に加えるなどが行われる.そして,モデルの構築と電子密度図の改良を繰り返して,より完全なモデルを求めることができる.我々はこのような位相改良途中の異なるステップで得られたいくつか部分構造,通常,バラバラな主鎖の断片の集まりをマージ・拡張するアルゴリズムを開発し,主鎖の断片を最大程度に繋ぎ,より完全なモデルを得ることができた.我々が開発した方法では,グラフ理論、動的プログラミング法を用いて,いくつかの部分構造から最大な断片の集合を求め,さらに、電子密度図の極値点の求めることにより,分子の領域を決め,結晶学的な対称操作によりマージした集合を1分子に拡張する.現在に,いくつかのサンプルをテストしながら,実用化へ進めている.また,構造解析へ応用しながら,LAFIREの改良を進めた.特に,最近本特定領域の班員から1300万Daの分子量を持つ巨大分子のサンプルを預かり,巨大分子の精密化のストラテジーを構築しながら,3Å分解能での巨大分子の自動精密化にチャレンジした.
文字メディアを利用した読解リテラシーの形成方法に関する研究

本研究課題では,教育メディアの情報提示様式は,読解リテラシー「テキスト情報をもとに正しく推論する力」に影響を及ぼすのかどうかを検討した。具体的には,静止画を含む説明文的テキストを学習者に示す場合,一覧提示様式(学習内容を一括して示す)と順序提示様式(学習内容を分割し,少しずつ示す)では,どちらが学習者の「推論する力」を引き出しやすいと言えるのか調べた6情報提示様式として「一覧様式」と「順序様式」,情報提示媒体として「紙」と「パーソナルコンピュータ」,説明文的テキストとして「トイレタンクの仕組み」と「消火器の仕組み」を作成し,大阪府・兵庫県・奈良県の中学生73名を対象に,学習セッションを計画。実施した。学習セッション後におこなったテスト成績を分析したところ,以下の3点が明らかになった。(1)情報提示様式の違いは,低次の読解リテラシー(情報の再生)には影響しないが,高次の読解リテラシー(情報からの推論)に影響する。特に,情報を少しずつ示す「順序提示様式」により,学習者の推論が活性化するといえる。(2)情報媒体の違い(紙であるか,コンピュータであるか)は,テキスト理解に影響しない。つまり,紙ベースの学習とPCベースの学習かということは,中学生にとって違いはない。(3)テキスト理解については,個人の作動記憶容量による影響が大きい。今回の実験的検討では,作動記憶容量による遂行成績差は,情報提示様式によって補償されなかった。従って,個人の認知的特性をふまえながら,さらなる教育的働きかけが必要であることが示唆された。読解リテラシーのうち,「テキスト情報をもとに正しく推論する力」を形成する方法を開発・実施し,その効果を検討した。研究1:就学前児のテキスト理解を導く援助的手だての開発とその効果テキスト理解を導く援助手だてとして「言語化経験」に注目し,その効果を検討した。「言語化経験」には,内言化(心の中で復唱する)と外言化(声に出して復唱する)の2種類があり,特に内言化経験は,文章の基本的伝達内容を促進するとされる。研究1では,これら2種類の言語化経験を促すことで,就学前児のテキスト理解にどのような影響が見られるのか,とりわけ,作動記憶容量の小さい幼児のテキスト理解にどのような影響をもたらすか検証した。説明文テキストを素材に,就学前児65名を対象にセッションをおこなったところ,以下の点が明らかになった。(1)文脈や主旨の把握といった高次レベルでの理解については,言語化経験よりも,作動記憶容量が強く影響する。(2)作動記憶容量の小さい幼児は,言語化経験の影響を受けやすい。作動記憶容量の小さい幼児に対し,状況モデルの形成を積極的に導く場合には,内言化を促す手だてがより適切である。研究2:中学生のテキスト理解を導く学習セッションの開発とその効果テキスト理解を導く方法として,理解監視方略教授に焦点をあてた。研究1では学習者に能動的な活動を求めたのに対し,研究2では,学習方略を教えており,学習者に受動的な学習活動を求めている。説明文テキストを素材として,3回分の個別学習セッションを開発した。具体的には,教師が理解監視をする様子を学習者に観察させ,理解監視方略学習に取り組ませた。中学生10名を対象に実施し,以下の点が明らかになった。(1)セッションを繰り返すことにより,生徒はテキスト内情報を問題解決に応用し,推論を立てるようになった。(2)学習方略に対し消極的だった生徒に本学習セッションは,より有効であった。実施した。
東アジアにおける甲虫類の歴史生物地理

本研究では,日本列島を中心に,東アジアの甲虫類の生物地理学的な歴史を,分子系統地理学の手法を用いて解析した.主な研究対象はオサムシ亜族,ネクイハムシ亜科,ハンミョウ科である.中国各地,ロシア沿海州・サハリン州,韓国,タイ,ネパール,ベトナム,フィリピン,バングラディシュ,インド,カナダマニトバ州・オンタリオ州,アメリカ東部,および日本国内での調査を行い,各系統群の地理的分化の歴史的過程を解明した.本研究では,日本列島を中心に,東アジアの甲虫類の生物地理学的な歴史を,分子系統地理学の手法を用いて解析した.主な研究対象はオサムシ亜族,ネクイハムシ亜科,ハンミョウ科である.中国各地,ロシア沿海州・サハリン州,韓国,タイ,ネパール,ベトナム,フィリピン,バングラディシュ,インド,カナダマニトバ州・オンタリオ州,アメリカ東部,および日本国内での調査を行い,各系統群の地理的分化の歴史的過程を解明した.(1)日本列島のミズクサハムシ属の歴史生物地理日本列島に現在生息する5種のミズクサハムシ属の系統地理構造を明らかにし,大陸からの移入・国内における分布変遷の歴史を推定した.サンプリングは,韓国南部,ロシア沿海州,サハリン南部,日本国内各地(九州から北海道まで)で行なった.得られたサンプルについて,ミトコンドリアCOI遺伝子の塩基配列に基づく系統地理推定を行なった.その結果,5種の持つ,異なる地理的分化パターンが明らかになった.また,COIの系統樹についてベイズ法に基づく分岐年代推定を行なった.この推定では,化石記録をカリブレーションに用いた.(2)日本のハンミョウ類の起源東アジアの特徴的な種で,日本国内でも奄美・沖縄・九州以北の間で著しい分化の見られるナミハンミョウの起源を分子系統によって解明するため,ネパール,タイ,韓国において同種もしくは関連する種の採集を行なった.得られたサンプルについて,ミトコンドリア16SrRNA,核の28SrRNA遺伝子の配列に基づく系統解析を行なった.その結果,ナミハンミョウが従来の説のようにCicindera属には含まれず,Cosmodera属という色彩パターンが類似したグループに近い独自の系統であることが明らかになった.(3)東アジアにおけるオサムシ亜族の種分化東アジアにおけるオサムシ亜族の種分化を分子系統に明らかにするため,中国湖北省・陝西省における採集調査,ロシア沿海州・サハリン南部における採集調査を行なった.得られたサンプルについては,核のPepCK, Wingless,28S遺伝子,ミトコンドリア16S遺伝子のシーケンスを決定した.(1)日本列島のミズクサハムシ属の歴史生物地理日本列島に現在生息する5種のミズクサハムシ属の系統地理構造を明らかにし,大陸からの移入・国内における分布変遷の歴史を推定して論文を公表した.また,東アジアの固有種の起源を明らかにするために,北米(カナダ)における本属のサンプリングを行い,ヨーロッパの固有種を研究協力者に依頼して入手し,北半球の本属の系統地理を推定した.その結果,本属は始新世にヨーロッパと北米+アジアの系統に分化し,その後,北米とアジアの間で繰り返し分岐したことが分かった.また,日本の2種の固有種のはそれぞれ別々の起源を持つことが明らかになり,従来の姉妹種説が覆された(論文準備中).(2)日本のハンミョウ類の起源本年度は,フィリピンにおいて,DNA分析のためのサンプルを採集した.東アジアの特徴的な種で,日本国内でも奄美・沖縄・九州以北の間で著しい分化の見られるナミハンミョウの起源については,これまでに得られたサンプルについて,ミトコンドリア・核遺伝子を用いた系統解析を行なった.(3)東アジアにおけるオサムシ亜族の種分化東アジアにおけるオサムシ亜族の種分化を分子系統に明らかにするため,中国河南省・江西省における採集調査を行なった.その結果,タイリクオオオサムシ亜属,トゲオサムシ属の新たなサンプルを得ることができた.また,日本国内における,オオオサムシ亜属ヤマトオサムシの系統地理をミトコンドリア遺伝子を用いて明らかにし,論文を公表した.本研究では,東アジアにおける甲虫類の系統地理解析を行なうために,海外調査を行ない,得られた甲虫類の試料について,分子系統解析を行なっている.本年度は,2007年6月1730日に,中国陝西省・四川省における調査を行ない,オサムシ類,ネクイハムシ類を採集した(曽田).また,7月24日8月2日に,バングラディシュにおいてハンミョウ類の調査を行なった(堀).また,7月には北海道においてネクイハムシ類の調査を行なった.ネクイハムシ類については,これまでの系統地理解析をまとめ,論文として発表した.まず,日本国内でのミズクサハムシ属5種のミトコンドリアCOI遺伝子の塩基配列データを解析して,国内での種ごとの地理的分散・分断を明らかにし,化石記録を参照して地理的分化年代を推定した.また,ミズクサハムシ属のうち,鮮新世から日本列島に分布し,地理的分化が最も著しいオオミズクサハムシについて,その産卵管形態の地理的変異を解析した.さらに,ヨーロッパ,北米を含めた全北区のミズクサハムシ属全体について,分子系統解析を行い,この属の分化の歴史を推定した.その結果,始新世後期に北米-アジアとヨーロッパの間で系統分化が起こり,その後中新世後期までの間,北米とアジアの間で複数回の分散・分断が起こったことが推定された.

オサムシ類については,日本のクロナガオサムシ亜属の種系統樹を核遺伝子の解析によって作成し,ミトコンドリアの種間浸透について解明した.また,オオオサムシ亜属に関しては,ヤマトオサムシの系統地理解析を報告したほか,同所的種間での浸透交雑が,交尾器・体サイズの差が大きいほど起こりにくいことを報告し,本亜属における機会的生殖隔離機構の有効性を示した.本年度は,中国貴州省におけるオサムシ亜族,ネクイハムシ亜科の調査を6月30日から7月6日にかけておこなった(曽田).オサムシ亜族については,雷公山,斗蓬山の2カ所でピットフォール採集を行い,トゲオサムシ属,カブリモドキ亜属数種を採集した.このうち斗蓬山はこれまでオサムシ亜族の調査例がない場所と思われる.ネクイハムシ亜科については,貴定と貴陽において,河川におけるキイロネクイハムシ属の産地の調査を行った.ハンミョウ類については,インド北部において9月21日29日に調査を行った(堀・細).中国で採集したオサムシ亜族に関しては,同定作業をかねて,ミトコンドリアCOI遺伝子領域のシーケンス解析を行い,系統関係の推定を行った.ハンミョウ類については,ナミハンミョウとその近縁種の分子系統解析を行い,アマミハンミョウ,オキナワハンミョウ,大陸産ナミハンミョウ,日本産ナミハンミョウの系統関係を明らかにした.オオサムシ亜属の種分化に関して分子系統による分析を進め,2本の論文を公表した.また,北半球に分布するミズクサハムシ属の分子系統解析を行い,その地理的分化と分化年代を推定して論文公表した.本研究計画の最終年度にあたり,共同研究者の中国科学院動物学研究所リャン・ホンビン博士を京都大学に招へいし,中国産オサムシ科甲虫の分子系統解析を共同して行うとともに,研究の取りまとめ,今後の共同研究の計画について打ち合わせを行った.