hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ウシバベシアによる赤血球侵入評価系の確立

牛バベシア(Babesia bovis)培養物を低温感作させて、放出された赤血球外メロゾイトを回収した。次に、このメロゾイトを用いてバベシアによる赤血球侵入評価系を確立した。さらに、この評価系を用いて、牛バベシアのBOV57抗原の機能を解析した。その結果、BOV57抗原に特異的な抗体は、メロゾイトによる赤血球侵入を有意に阻害することが判明した。すなわち、BOV57抗原はメロゾイトの赤血球侵入に重要な役割を果たし、牛バベシア病に対する新たなサブユニットワクチンの候補抗原として活用できる可能性を明らかにした。初年度で得られた主な成果は以下の通りである。1)バベシア培養物を低温下に感作させ、赤血球外へと放出されたバベシアを回収・精製し、未感染赤血球への感染(侵入)効率を測定することで、最適の赤血球侵入評価系を確立した。2)ベトナム、タイ、及びエジプトに分布するバベシアの赤血球侵入に関わる原虫因子の遺伝子多型について解読した。3)バベシアの阻害剤を簡易にスクリーニングできる評価系を確立し、阻害剤のいくつかの候補を同定した。4)バベシアのバイオイメージング解析に有効な遺伝子組換え原虫の作製系の改良に成功した。初年度において、バベシア培養物を低温下に感作させ、赤血球外へと放出されたバベシアを回収・精製し、未感染赤血球への感染(侵入)効率を測定することで、最適の赤血球侵入評価系を確立したことから、おおむね順調に進展していると考える。平成28年度で得られた、主な成果は以下の通りである。1)牛バベシア(Babesia bovis)培養物を低温感作させて回収した赤血球外メロゾイトを用いた“バベシアによる赤血球侵入評価系"を確立した。2)タイに分布する牛バベシアの赤血球侵入に関与する原虫表面抗原(MSA-1)の高度な遺伝子多型について明らかにした。3)アジアに分布する牛バベシアのMSA-1の遺伝子多型を簡易に鑑別できるタイピングPCR法を確立した。4)ベトナムに分布する牛バベシアの赤血球侵入に関与する原虫分泌抗原(AMA-1)の低い遺伝子多型について明らかにした。これまでに、バベシア培養物を低温感作させ、赤血球外へと放出されたバベシアを回収・精製し、未感染赤血球への感染(侵入)効率を測定することで、最適の赤血球侵入評価系を完成できたことから、おおむね順調に進展している。牛バベシア(Babesia bovis)のBOV57は、牛タイレリア(Theileria parva)のワクチン候補抗原として知られているP67のホモログで、バベシア寄生サイクルのマダニ期及び牛血液期の両方で発現する原虫抗原である。しかし、BOV57抗原のワクチンとしての潜在能力はこれまで調べられてこなかった。平成29年度で得られた、主な成果は以下の通りである。1)まず組換えBOV57(rBOV57)を作製し、マウス及びウサギにおいてrBOV57に対するポリクローナル抗体を作製した。2)マウス抗rBOV57抗体を用いた間接蛍光抗体法では、BOV57が血液寄生期メロゾイトの先端付近の原虫膜に局在していることが観察された。3)さらに、試験管内原虫侵入阻害試験において、ウサギ抗rBOV57抗体は、B. bovisメロゾイトの赤血球侵入を有意に阻害することが分かった。これらの知見は、B. bovisのBOV57がメロゾイトの赤血球侵入に重要な役割を果たし、牛バベシア病に対する新たなサブユニットワクチンの候補抗原として活用できる可能性を示唆している。平成28年度では、確立された赤血球侵入評価系を用いてワクチン開発に向けた応用研究へと展開する。すなわち、バベシアが赤血球へと侵入する様子をリアルイメージングで観察するとともに、赤血球侵入に関連した各種組換え抗原に対する特異抗体を単独、あるいは様々な組み合わせで介入させ、原虫の赤血球侵入阻止効果を比較・検証する。得られた成果を総括して、最も赤血球への侵入を阻止できる(カクテル型)サブユニットワクチンを提案する。今後、赤血球侵入に関連した原虫由来の各種組換え抗原(MSA-1やAMA-1など)に対する特異抗体を様々な組み合わせで介入させ、原虫の赤血球侵入阻止効果を比較・検証する。得られた成果を総括して、最も赤血球への侵入を阻止できるカクテル型サブユニットワクチンを提案する。獣医原虫病学遺伝子解析が先行した結果、抗体作製の準備が次年度に移行した。その結果、抗体作製とその免疫学的解析に関わる使用額が次年度となった。

確立したバベシアによる赤血球侵入評価系を活用して、赤血球侵入を阻止できるバベシアワクチンの候補群を絞り込む予定でいたが、ワクチン候補分子群のそれぞれの特異抗体の作製に想定以上の時間を要したため。平成28年度の直接経費の使用計画として、物品費:1,199,714円、旅費:600,000円、その他:350,286円(合計:2,150,000円)を予定いている。平成29年度の直接経費の使用計画として、物品費:1,270,823、旅費:500,000円、その他300,000円:(合計2,070,823円)を予定している。
摂食・嚥下障害のサイコレオロジカルアプローチ

本研究の目的は,高齢無歯顎者における義歯装着状態の違いが摂食,嚥下機能に及ぼす影響を明らかにすることである.被験者には,無歯顎者,高齢有歯顎者,成人有歯顎者,偏食傾向の者の4群を選択し,5種類の半固形状食品および2mlの冷茶を摂食させた.無歯顎者には3種の義歯装着条件(上下顎義歯装着,下顎義歯撤去,上下顎義歯撤去)を設定し,顎二腹筋前腹筋電図,咬筋筋電図,下顎運動の測定を行った.統計処理には反復測定分散分析とscheffeの方法を用いた.以下に結果示す.1.高齢正常有歯顎者と若年正常有歯顎者では,高齢正常有歯顎者の方が咀嚼所要時間は長かった.2.高齢正常有歯顎者と全部床義歯装着者では,食品によっては,咀嚼所要時間には必ずしも有意差がみられなかった.3.全部床義歯装着者と若年正常有歯顎者では,上下顎義歯撤去時ではすべての食品で若年正常有歯顎者より咀嚼所要時間は長かった.しかし,上下顎義歯装着時では,はんぺん,試験用ゼリー(強度650),芋ようかんで有意差はみられなかった.4.義歯の装着状況で比較すると,上下顎義歯装着時と上下顎義歯撤去時では,上下顎義歯撤去時の咀嚼所要時間が短かった.5.下顎義歯撤去時と上下顎義歯撤去時では,下顎義歯撤去時の咀嚼所要時間が短かった.6.ゼリー,芋ようかん以外では,上下顎義歯装着時と下顎義歯撤去時の咀嚼所要時間に差はみられなかった.7.口腔内条件の違いよりも,食品の好き嫌いが咀嚼所要時間に最も大きく影響を与えた.以上の結果から,高齢者における全部床義歯の装着は,半固形状食品の円滑な咀嚼の遂行,維持に重要であることが示唆された.本研究の目的は,高齢無歯顎者における義歯装着状態の違いが摂食,嚥下機能に及ぼす影響を明らかにすることである.被験者には,無歯顎者,高齢有歯顎者,成人有歯顎者,偏食傾向の者の4群を選択し,5種類の半固形状食品および2mlの冷茶を摂食させた.無歯顎者には3種の義歯装着条件(上下顎義歯装着,下顎義歯撤去,上下顎義歯撤去)を設定し,顎二腹筋前腹筋電図,咬筋筋電図,下顎運動の測定を行った.統計処理には反復測定分散分析とscheffeの方法を用いた.以下に結果示す.1.高齢正常有歯顎者と若年正常有歯顎者では,高齢正常有歯顎者の方が咀嚼所要時間は長かった.2.高齢正常有歯顎者と全部床義歯装着者では,食品によっては,咀嚼所要時間には必ずしも有意差がみられなかった.3.全部床義歯装着者と若年正常有歯顎者では,上下顎義歯撤去時ではすべての食品で若年正常有歯顎者より咀嚼所要時間は長かった.しかし,上下顎義歯装着時では,はんぺん,試験用ゼリー(強度650),芋ようかんで有意差はみられなかった.4.義歯の装着状況で比較すると,上下顎義歯装着時と上下顎義歯撤去時では,上下顎義歯撤去時の咀嚼所要時間が短かった.5.下顎義歯撤去時と上下顎義歯撤去時では,下顎義歯撤去時の咀嚼所要時間が短かった.6.ゼリー,芋ようかん以外では,上下顎義歯装着時と下顎義歯撤去時の咀嚼所要時間に差はみられなかった.7.口腔内条件の違いよりも,食品の好き嫌いが咀嚼所要時間に最も大きく影響を与えた.以上の結果から,高齢者における全部床義歯の装着は,半固形状食品の円滑な咀嚼の遂行,維持に重要であることが示唆された.本研究は,義歯の装着時と非装着時で口腔内環境の差が特に大きい全部床義歯装着者を対象として,義歯装着が高齢者の摂食・嚥下機能に与える影響を明らかにすることを目的としたものである。初年度は測定システムの構築を主に検討してきた。1.喉頭運動は喉頭部に貼付した小型圧力センサーにより測定した。喉頭運動の終了は被験者による差が大きく,また,X線による観察と異なり常に安定した運動が観察されにくかった。そのため運動時間の分析には不都合であり、嚥下回数の分析に使用することとした。2.舌運動の測定には超音波診断装置を用いた。超音波診断装置では口腔内がすべて水で満たされた状態ならば舌の運動を測定できたが、空気が入ると運動の判定ができなかった。そのため、咀嚼時の判定は難しく、来年度の検討事項として残された。3.筋電図の測定には左右側顎二腹筋前腹と左右側咬筋を対象とし、活動時間を分析した。4.下顎運動はエリートシステムにより測定した。本システムは無拘束で測定が可能であり、被験者の自然な咀嚼運動が観察された。5.試験食品には従来の報告に準じプリン5gおよび10gを用いた。

これまで、プリン5gは被験者がやや多いと感じるものの1回で嚥下可能と報告されていたが、義歯装着者では1回で嚥下できた被験者は一人もいなかった。6.唄嚼所用時間は上下義歯撤去時では上下義歯装着時よりも有意に延長していた。7.プリンのような柔らかく咬合面に依存することなく舌の口蓋部による圧接により咀嚼する食品においても、義歯を撤去することにより咀嚼・嚥下運動の円滑さが阻害されることが示唆された。本研究の目的は,高齢無歯顎者における義歯装着状態の違いが摂食嚥下機能に及ぼす影響を明らかにすることである.被験者には,無歯顎者,高齢有歯顎者,成人有歯顎者,偏食傾向の者の4群を選択した.無歯顎者には3種の義歯装着条件(上下顎義歯装着,下顎義歯撤去,上下顎義歯撤去)を設定した.5種類の半固形状食品および冷茶2mlを摂取させ,顎二腹筋前腹筋電図,咬筋筋電図,下顎運動測定を行い,咀嚼運動について比較検討し,以下の結果を得た.1.高齢正常有歯顎者と若年正常有歯顎者では,高齢正常有歯顎者の方が咀嚼所要時間は長かった.2.高齢正常有歯顎者と全部床義歯装着者では,食品によっては,咀囑所要時間には必ずしも有意差がみられなかった.3.全部床義歯装着者と若年正常有歯顎者では,上下顎義歯撤去時ではすべての食品で若年正常有歯顎者より咀噌所要時間は長かった.しかし,上下顎義歯装着時では,はんぺん,ゼリー,芋ようかんで有意差はみられなかった.4.義歯の装着状況で比較すると,上下顎義歯装着時と上下顎義歯撤去時では,上下顎義歯撤去時の咀嚼所要時間が短かった.5.下顎義歯撤去時と上下顎義歯撤去時では,下顎義歯撤去時の咀嚼所要時間が短かった.6.ゼリー,芋ようかん以外では,上下顎義歯装着時と下顎義歯撤去時の咀嚼所要時間に差はみられなかった.7.口腔内条件の違いよりも,食品の好き嫌いが咀嚼所要時間に最も大きく影響を与えた.以上のことから,全部床義歯の装着は,咬合面に依存しない半固形状食品咀嚼時においても,円滑な咀嚼の遂行に重要であることが示唆された.
トポロジカル表面およびそのエッジ状態による電子・スピン輸送の研究

スピン軌道相互作用の強い物質表面での輸送現象に関する本研究によって下記の成果をあげることができた。(1)トポロジカル絶縁体の表面状態での後方散乱の抑制効果の直接検出。(2)ラシュバ型スピン分裂した表面電子状態でのフォトガルバニック効果(円偏光照射によるスピン偏極電流の誘起)の検出。(3)近接磁場によるトポロジカル表面状態でのエネルギーギャップ形成の実証。(4)トポロジカル絶縁体超薄膜でのスピンホール効果の検出。(5)ラシュバ型スピン分裂した表面電子状態での超伝導の発見。(6)Caをインターカレートした2層グラフェンでの超伝導の発見。(1)スピン偏極イオン散乱分光法によるBi超薄膜における電流誘起スピン偏極の検出:Bi(111)超薄膜は、分子線ビームエピタキシー(MBE)によってSi(111)基板上に作成し、同一の超高真空チャンバー内でスピン偏極イオン散乱分光測定を行い、スピン偏極度の電流依存性を測定した。その結果、電流に起因するスピン偏極度の変化を観測した。また、スピン偏極の向きが電流の向きと直交していることも確認し、Rashba系における電流誘起スピン偏極のモデルと一致していることがわかった。(2)トポロジカル絶縁体超薄膜でのスピンホール効果の検出:、Bi_2Se_3超薄膜をin situでH型構造に微細加工し、4端子電気伝導測定を室温で行った。微細加工および電気伝導測定は、真空トンネルで接続された超高真空マルチチャンバーシステムで行われた。H型構造は、2組のリード(電流および電圧リード)とその間をつなぐ架橋部からなる。電流リードに電流を流すとスピンホール効果によってスピン流が架橋部を流れ、逆スピンホール効果によって電圧リード間に電流が誘起されて電圧として検出される。実際に測定された電圧を電流リードに流した電流で割った抵抗値は架橋部の幅と長さに依存する。実測値はスピンホール効果を考慮するとよく再現されることがわかった。このデータ解析によってスピンホール角(電場によって生まれるスピン流と電流との比)γ=0.032とスピン拡散長=230 nmが得られた。γの値は白金などと同程度に大きい。またスピン拡散長は1 Kでの先行研究と矛盾しない値になっている。今年度は、下記の2例の2次元超伝導を発見した。これは2原子層程度の薄さの2次元電子系での超伝導であり、新しい超伝導研究の対象として極めて興味深い成果と思われる。(1)シリコン基板上でのタリウム・鉛原子層表面超構造Si(111)-√3×√3-(Tl+Pb)での超伝導の発見:この表面超構造はTlが1原子層、Pbが1/3原子層から構成されるが、これを超高真空中で作成して極低温で電気抵抗を測定したところ、2.25 Kで超伝導転移を起こすことを発見した。その温度対抵抗曲線は2次元の熱ゆらぎ理論による計算値とよく一致した。また、表面垂直方向に磁場を印加して求めた上部臨界磁場から計算されるコヒーレンス長は22nmであった。また電流電圧特性曲線の非線形性から2次元系超伝導が示すBKT転移が起こっていることが示された。この表面の光電子分光の先行研究から、この表面状態はラシュバ分裂していることがわかっているので、対称性の破れた超伝導系である可能性が高い。(2) Caをインターカレートした2層グラフェンでの超伝導の発見:東北大学から試料提供を受けた2層グラフェンに、超高真空中でCaをインターカレートし、その場で極低温で電気抵抗を測定したところ、2 Kで超伝導に転移することを発見した。不均一系のようで、転移がやや緩慢であるが、ゼロ抵抗を示した。この系の光電子分光法の先行研究から、層間状態が超伝導転移しているといえる。(3)カーボンナノチューブ探針の作成:磁性金属でコーティングしたカーボンナノチューブSTM探針を作成し、STM動作を確認した。来年度では、この探針を用いて、スピン分解した電気伝導の測定を行う予定である。今年度の成果として以下の3つの発見があった。(1)トポロジカル絶縁体表面における原子ステップでの表面キャリアの後方散乱の抑制の実証:トポロジカル表面状態では、スピンと運動量が常に直交するという性質がある(スピン・運動量ロッキング)ため、その電子は、スピン反転が起こらない限り、原子ステップなどによって後方散乱されにくいが、その効果を表面状態電気伝導の測定によって、直接的に示した。微傾斜基板上に成長させたBiTeやBiSe薄膜を用い、原子ステップを横切るときの電気抵抗を測定し、ステップでの電子波動関数の透過率が、非トポロジカル物質に比べて高いことがわかった。(2)スピン分裂表面状態でのPhotogalvanic効果の発見:ラシュバ型表面をもつ物質やトポロジカル絶縁体などのスピン分裂した表面状態での「スピン・運動量ロッキング」効果を利用して、円偏光照射によってスピン偏極電流を励起し、それを検出することに成功した。試料としてBi(111)超薄膜および1/3原子層のBiが吸着したAg超薄膜Ag(111)を用いいた。(3)トポロジカル絶縁体への近接磁場効果の解明:磁性体がトポロジカル絶縁体の表面電子状態に及ぼす影響を研究した。

反強磁性絶縁体MnSeをトポロジカル絶縁体であるBiSeやBiTe上に成長させると、ディラックコーン状のトポロジカル表面状態のディラック点にエネルギーギャップが開くことを光電子分光法によって発見した。また、磁化率のex situ測定から界面において強磁性的性質を示すことが明らかになった。これは、ヘテロ接合界面ではMnとBiが結合して新たな合金相構造が形成されているためと解釈でき、実際、電子回折によって、その原子積層構造を明らかにした。スピン軌道相互作用の強い物質表面での輸送現象に関する本研究によって下記の成果をあげることができた。(1)トポロジカル絶縁体の表面状態での後方散乱の抑制効果の直接検出。(2)ラシュバ型スピン分裂した表面電子状態でのフォトガルバニック効果(円偏光照射によるスピン偏極電流の誘起)の検出。(3)近接磁場によるトポロジカル表面状態でのエネルギーギャップ形成の実証。(4)トポロジカル絶縁体超薄膜でのスピンホール効果の検出。(5)ラシュバ型スピン分裂した表面電子状態での超伝導の発見。(6)Caをインターカレートした2層グラフェンでの超伝導の発見。今年度は、2種類の2次元超伝導を発見し、しかも、その一つはスピン分裂した表面電子状態での超伝導であったので、本研究のメインのターゲットであるスピン分解した電気伝導測定のための試料物質として極めて魅力的なものを見出すことができた。そこで、スピン分解電気伝導測定を早急に実現したいと考えている。そのために、今年度において、磁性金属でコーティングしたカーボンナノチューブSTM探針を作成して、その動作確認を行ったことは着実な進展であるといえる。今後、この磁性探針の磁気状態をキャラクタライズして目的とする測定を行う予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。表面物理学今年度において、磁性薄膜でコーティングしたカーボンナノチューブ探針を作成できたので、まず、その探針先端での磁化方向の同定を行い、その次に、スピン依存の電気伝導測定を行う。例えば、磁性探針からスピン偏極した電流を非磁性体に注入し、ある距離離れたところで第2の磁性探針を使って電位を測定すると、距離に依存してスピンの歳差運動のために、検出される電位が振動的に変化することが予想される。まずはこの現象(Hanle効果)を観測し、スピン依存の電気伝導の証拠としたい。次に、3次元トポロジカル絶縁体の表面や2次元トポロジカル絶縁体での端付近で同様の測定を行い、非トポロジカル物質との違いを明らかにする実験を行う。今年度は、ラシュバ効果が発現する表面系およびトポロジカル表面状態でのスピン偏極電流やスピン流を検出する実験に成功した。しかし、まだ説得力のあるデータとなっていないので、低温での測定や膜厚を変えた試料での測定を来年度行い、論文として出版できるデータにしたい。今後、低温での測定および膜厚の異なる試料での測定を行い、電流誘起スピン偏極効果およびスピンホール効果の検出を確実なものにしたい。また、キャリアドーピングなどを行って物質の多様性を増やし、それぞれの物質でのスピンホール角やスピン拡散長などの物性値を求める。
ハロー原子核反応のグラウバー模型による分析とハロー核子相関

アイコナール近似で、ハロー原子核の反応を中心にして、核力とクーロン力によりその連続状態へ遷移する効果を取り入れた反応理論を以下のように展開した。6Heは2中性子ハロー原子核の一つで、その連続状態への励起が弾性散乱においても重要になる。6Heの基底状態の波動関数として変分モンテカルロ法によるものを用い、散乱の位相関数は核子-12C光学ポテンシャルから、モンテカルロ多重積分法によって正確に計算した。そのエネルギー依存性から、6He+12C光学ポテンシャルのエネルギー依存性ならびにfoldingポテンシヤルからのずれを理解することができ、核子あたり40MeVの6He+12C弾性散乱角分布を再現できた。2.1中性子ハロー核のクーロン分解反応11Beや19CのPbによるクーロン分解反応理論をアイコナール近似で取り扱った。アイコナール近似でのクーロン分解の発散を摂動論の知識を用いて回避した。また、連続状態での中性子の波動関数として、束縛状態に直交した平面波を採用して計算を簡略化した。11BeがPbで分解されたときの断面積を実験データと比較し、中性子と10Beの相対エネルギー分布がピークになる当りを除いて良い一致が得られ、アイコナール近似による取り扱いが有効であることを示した。ピークにおける不一致は、実験における分解能と関係しているのでさらに分析を進めている。3.16Cにおける核子相関16Cは、そのE2遷移が極めて小さいことが最近わかり注目されている。15Cと16Cを14C芯に中性子が付加した系として取扱い、核子相関が16CのエネルギーやE2遷移におよぼす影響を調べた。E2遷移が小さいことはこの模型で理解できるが、15Cと16Cの両者を矛盾なく説明するにはまだ不完全であり、核力の役割をさらに詳しく調べることが必要となった。ただ、16Cが15Cにbreakupするさいの運動量分布は現模型でほぼ理解できた。
部分多様体の外在的な性質と内在的な性質の関係

私は数年前,第一基本形式と曲率線(接線が主方向である曲線)がE3の曲面の主曲率をほとんど決定することを示した.上記研究期間内においては,3次元空間型の曲面の曲率線の測地的曲率の観点で幾つかの種類の曲面の特徴付けを行なった.また主曲率を解とする優決定系を調べ,第一基本形式と曲率線が曲面の主曲率をどの程度決定するのかについて幾つかの結果を得た.私は数年前,第一基本形式と曲率線(接線が主方向である曲線)がE3の曲面の主曲率をほとんど決定することを示した.上記研究期間内においては,3次元空間型の曲面の曲率線の測地的曲率の観点で幾つかの種類の曲面の特徴付けを行なった.また主曲率を解とする優決定系を調べ,第一基本形式と曲率線が曲面の主曲率をどの程度決定するのかについて幾つかの結果を得た.3次元空間型の中の臍点を持たない局面の曲率線の測地的曲率にういて本年度得た結果を報告する。標準的前発散は各店を通る二つの曲率線の測地的曲率ベクトルの和で与えら得る.Gaussの方程式およびCodazzi-Mainardiのほう手四季には二つの主曲線率と標準的前発散の間の関係として表される.局面のGauss-Kronecker曲率が零にならない場合,局面のCodazzi-Mainardi多項式を曲率線の測地的曲率,局面の内在的曲率および空間型の(一定)断面曲率を用いて表すことができる.臍点を持たない平均曲率一定局面を曲率線の測地的曲率などの観点で特徴づけることができる.またLawsonによってしらべられた「一般化されたRicci条件」を幾通りかに書き換えることができるが,これらを上の特徴づけから導くことができる.一般化されたRicci条件を満たす計量を持つ2次元Riemann多様体Mが平均曲率一定局面となるように主分布を与える方法を示し、特にMの1点での接平面の互いに直交する二つの1次元部分空間が主分布を決定することがわかった.さらに極小曲面の場合にはこれらの情報によって曲面の空間における形状が決定されることがわかった.S^3の平たんな曲面を曲率線の測地的曲率の観点で特徴づけることができる.また主分布を表す局所座標を用いてCodazzi-Mainardi多項式を表すことによって,S^3の平坦な曲面でCodazzi-Mainardi多項式が零ではないものの二つの主曲率の対は符号を除いて準曲面構造から一意に定まることがわかる.またCodazzi-Mainardi多項式が恒等的に零であるような平坦な曲面が存在し、例えばCliffordトーラスはその一例である.H^3の平たんな曲面についても同様の議論ができる.以前に調べた主方向平行曲面はmoldingsurfaceと殆ど同じものであることがわかったので、そのことに関連して得た結果を説明したい。E^3の臍点を持たない曲面でGauss曲率が零にはならないものがmoldingであるとは、E^3において合同ではないが主方向を保つ等長写像で移り合う曲面の(実数によりパラメーター付けされた)族に含まれるときにいう。よってmoldingである曲面はそのCodazzi-Mainardi多項式は恒等的に零であることによって特徴づけられる。Bryant-Chern-Griffithsの"Exterior differential systems"(1982)において、moldingである曲面の曲率線の族の一つは測地線からなることが証明されている(Cartanのテキストでもこの命題は記述されている)。この命題から冒頭に述べたことがわかる。さて、私は次のことを示すことによりこの命題の別証明を与えた:曲率が零ではない準曲面のCodazzi-Mainardi多項式が恒等的に零であるならば、準曲面のある1次元分布の積分曲線は全て測地線である。別証明を実行するために、F_u=α+βe^F,F_v=γ+δe^{-F}という型の優決定系を考察した。Codazzi-Mainardi多項式が消えていることは準曲面に対応する優決定系の整合条件か成り立つことに相当し、得ようとしている結論はβδ≡0と同値である。仮にβδ≡0を否定すると、Codazzi-Mainardi多項式が消えていることからφ:=log|2βδ|はLiouvilleの方程式φ_{uv}=eφの解であることがわかるが、これは矛盾を引き起こすことがわかった。前段落に現れた型の優決定系で整合条件を満たすものの一般解を具体的に記述することにも興味を持ち、βとδが零であるかどうかで場合分けをしてそれぞれの場合に一般解を記述した。特にβδ≠0の場合には、Liouvilleの万程式の一般解を用いて優決定系の解が記述される。F_u=α+βe^F, E_y=γ+δe^<-F>という型の優決定系が解を持つための必要十分条件は容易に求められる.優決定系が整合条件(compatibility condition)を満たす場合,与えられた初期値に対して解が一意に存在するが,その場合に冒頭の条件を具体的に記述した.これを用いて,特にLiouvilleの方程式の一般解を求める新しい方法を得た(Backlund変換を用いて求める方法が既に知られている).

また系が整合条件を満たさないとき,解が存在するならば解の個数は高々2であるが,ちょうど二つの解が存在するための必要十分条件を求めた.またβ=0の場合に系が解を持つならば解は一意であるが,解が存在するための条件を求めた.上述の結果を用いて,次の二つの結果を得た.1.曲率が実数L_0とは常に異なる準曲面が,断面曲率がL_0である3次元空間型の曲面として局所的にはめこまれるための必要十分条件を得た,但しここでいうはめこみは等長でありかつ準曲面の二つの一次元分布を主分布とするものである.2.以下, L_0=0とする.準曲面に対応する優決定系が整合条件を満たす場合, E^3へのはめこみは局所的に存在しそして像はmoldingsurfaceであるが,整合条件を満たさない場合に像が互いに合同ではない二つのはめこみが局所的に存在するための必要十分条件を得た.この条件にsinh-Gordon方程式が現れ,この条件が成り立つ場合に曲面がisothermicであることと零ではない一定平均曲率を持つことは同値である.なお,優決定系が整合条件を満たさないとき, 3次元空間型の極小曲面, 3次元空間型の定曲率曲面で主曲率が零ではないもの, E^3の曲面でGauss曲率が零ではなくかつ曲率線の族の一つが測地線からなるものに対応する優決定系の解は一意である.
画像解析と人間の常識知識に基づく画像認識システム

人間は自分の周りの世界を目で見て瞬時に理解することができるが,ロボットにはいまだ困難である.本研究は,人間と同様の視覚機能をロボットに持たせることを狙いとし,本年度は以下のような研究実績をあげた.関連度計算方式:Wikipediaを情報源とすることで幅広い語を網羅する概念ベース(WCB)を構築した.また,同じWikipediaを情報源とし,Word2Vecを用いることで類似度を計算するのに適した単語のベクトル化を行った.そして,構築したWCBを用いた関連度,および,単語ベクトルを用いた類似度を合成することで,新たな関連度計算方式を提案した.この方式は,画像間の関連性算出にも適用可能と思われる.関連研究として,CNNを用いたイラスト画像と実画像の両方を認識する学習方式,新聞記事を用いた大規模概念ベースの構築手法,共起リンク概念ベースを用いた固有名詞に対応した記事関連度計算方式の構築,印象語の精錬による映画推薦システムの構築,表形式要約における情報の分類手法,頭部回転制御による自律移動ロボットの障害物回避手法,ニューラルネットワークの混合エキスパートモデルを用いた脳波感情判断システムの構築,視覚的想起における脳波の識別手法の提案などを行った.本年度は,画像概念ベースの構築と精錬,および,画像物体間の関連度計算方式を提案する予定であったが,画像概念ベースは未完成であり,したがって,画像物体間の関連度計算方式も未完成である.ただし,言語レベルでの概念ベースは,着実に規模と精度を増しており,画像概念ベースを用いない画像認識手法の開発も行っている.今後は,画像物体概念ベースを構築・精錬し,画像物体間関連度計算システムを構築する.そして,それらを用いた画像認識システムを開発する.画像認識に関する従来の研究成果に加えて,我々がこれまで言語処理の分野で研究してきた言葉の連想技術や常識的判断システムを応用し,画像解析と人間の常識知識に基づく画像認識システムの開発を目的として,本年度の研究実績は下記の通りである.1.一般画像認識において,SIFTとBoVWを用いた一枚の画像の特徴量表現は,画像を概念,VWを属性とみなせば,言語の概念ベースにおける一つの概念定義と同様である.したがって,言語処理分野で既に実績のある言葉の連想を可能とする言語の概念ベース構築手法を参考に画像の概念化を行った.この際必要となる大量の画像データは,一般に公開されている画像データセットを利用した.なお,実際の画像概念ベースは平成29年度以降に撮影する画像データを加えて構築する予定である.2.拡張進化的計算法による学習方式の開発に向けて,多段階GAとマルチスピーシーズGAによる高性能学習手法を検討した.ただし,多段階GAについては,アルゴリズムをプログラム化し,関数最適化問題と形状設計問題での効果は確認したが,マルチスピーシーズGAについては,プログラム開発が完了しなかったため効果については未確認であり,拡張進化的計算法による学習方式は開発の検討中である.3.学習方法の参考技術のディープラーニングについて,畳込みニューラルネットワークを用いた画像分割による複数物体の同時認識の研究を行い,一部のディープラーニングの能力や問題点について確認した.進化的計算法による高性能学習手法の検討では,多段階GAとマルチスピーシーズGAを組合わせて検討する予定であったが,マルチスピーシーズGAのプログラム化を完了できなかったため十分な検討ができていない.人間は自分の周りの世界を目で見て瞬時に理解することができるが,ロボットにはいまだ困難である.本研究は,人間と同様の視覚機能をロボットに持たせることを狙いとし,本年度は以下のような研究実績をあげた.画像概念ベースの構築:画像概念ベース構築の検討を行った.具体的には,大規模なWeb百科事典であるWikipediaを解析し,リンクの共起性に基づいた共起リンク概念ベースの構築を行った.そして,新語や専門用語だけでなく日常で使用する語もカバーするために,既存の概念ベースと統合することにより網羅性の向上を図った.性能評価のために行った評価実験により,統合することにより構築された概念ベースは既存の概念ベースの10倍以上の概念を登録しているだけでなく,同等以上の精度を実現していることが分かった.また,関連度計算に必要な属性数は既存の概念ベースと同程度で十分であることも確認した.画像間の関連性算出プログラムの構築:上記Wikipedia概念ベースを用いた関連度計算,および,WikipediaそのものからWord2Vecを用いて単語をベクトル化し単語間の類似度計算を行う手法を合成し,新たな関連度計算方式を開発した.この方式は,画像間の関連性算出にも適用かのと思われる.関連研究として,Wikipediaを用いた英字略字の意味推定方法,単語の多義性解消方法,多段階GAプログラムの作成,Wikipediaを用いた新概念の概念ベースへの追加手法,単文における常識的大きさ判断システムの開発,概念ベースの構造化,Word2Vecを用いた脳波の解析・分析・分類手法,新聞記事からの概念ベースの構築と精錬などを行った.本年度は,画像概念ベースの構築,および,画像間の関連性算出プログラムの構築を行う計画であったが,画像を対象とするところには至っておらず,言語(単語)レベルの概念ベースの拡張,および,関連性算出手法の拡張にとどまっている.画像概念ベースのプロトタイプは既に作成済みだが,そのままでは,高性能化が期待できないため,言語のレベルでの概念ベースならびに関連度計算方式の拡張を先に行った.人間は自分の周りの世界を目で見て瞬時に理解することができるが,ロボットにはいまだ困難である.本研究は,人間と同様の視覚機能をロボットに持たせることを狙いとし,本年度は以下のような研究実績をあげた.

関連度計算方式:Wikipediaを情報源とすることで幅広い語を網羅する概念ベース(WCB)を構築した.また,同じWikipediaを情報源とし,Word2Vecを用いることで類似度を計算するのに適した単語のベクトル化を行った.そして,構築したWCBを用いた関連度,および,単語ベクトルを用いた類似度を合成することで,新たな関連度計算方式を提案した.この方式は,画像間の関連性算出にも適用可能と思われる.関連研究として,CNNを用いたイラスト画像と実画像の両方を認識する学習方式,新聞記事を用いた大規模概念ベースの構築手法,共起リンク概念ベースを用いた固有名詞に対応した記事関連度計算方式の構築,印象語の精錬による映画推薦システムの構築,表形式要約における情報の分類手法,頭部回転制御による自律移動ロボットの障害物回避手法,ニューラルネットワークの混合エキスパートモデルを用いた脳波感情判断システムの構築,視覚的想起における脳波の識別手法の提案などを行った.本年度は,画像概念ベースの構築と精錬,および,画像物体間の関連度計算方式を提案する予定であったが,画像概念ベースは未完成であり,したがって,画像物体間の関連度計算方式も未完成である.ただし,言語レベルでの概念ベースは,着実に規模と精度を増しており,画像概念ベースを用いない画像認識手法の開発も行っている.平成29年度は,ほぼ当初の予定通り以下の2点について研究を推進する.1.画像概念ベースの構築平成28年度に作成した画像の概念化アルゴリズムを用いて,画像概念ベースを構築する.画像概念ベースの構築には,一般公開の画像データセットと,必要なら,新たに収集・撮影した様々な環境下における種々の画像データを用いる.言語における概念ベースと同様に,画像概念ベースにおいてもtf・idfなどの技術により重み付けを行い,雑音の影響を排除する.しかし,これらの重み付けだけでは雑音の影響を完全に排除することは難しく,一度構築した概念ベースを再度精錬する必要がある.特に,国語辞書というある程度の品質が確保されたデータにより構築する言語の概念ベースに比べ,撮影環境や撮影対象などの影響を大きく受ける画像データを基に構築する画像概念ベースにおいては,この精錬作業は非常に重要な作業になる.この精錬作業にもこれまで培ってきた言語における精錬技術を応用する.2.画像間の関連性算出プログラムの構築言語における概念ベースを利用した単語間の関連性を数値として算出するアルゴリズムを応用し,画像概念ベースを利用した画像間の関連性算出プログラムを作成する.ただし,概念(画像)と属性(VW)は異なるため,基本的には,記事間関連度算出手法と同様の手法をそのまま適応することができるため,比較的容易にプログラムを構築することができる.加えて,平成28年度に引き続いて,進化的計算法による高性能学習手法の検討を行う.
ヘビ類における頚腺システムの進化：起源、多様化、そして喪失

ヤマカガシは頸腺と呼ばれる特殊な防御器官を持ち、強い皮膚毒を持つヒキガエルを食べることによりその毒成分を取り込んでこの器官に溜める。また、特異的な防御ディスプレイを行って、その毒を効果的に捕食回避に利用する。本研究では、合計18種のユウダ亜科のヘビが同様の防御器官を持つことを確認し、それらの形態は多様化していることを明らかにした。また、分子系統解析の結果、頸腺システムは1回だけ進化してきたことを示した。さらに、ミミズ食に移行した一部のヘビでは、頸腺毒をヒキガエルではなくホタルから取り入れている可能性が示された。本年度はマレーシア領ボルネオおよびスリランカに渡航し、ヘビ類の採集、防御行動の実験、および、頸腺成分の採取を行った。また、中国の研究協力者の助力を得て、中国固有種の防御行動や頸腺成分の採取も行った。特に中国においてはミミズ食の種を主な対象とし、これらの種の頸腺成分の特定や、餌として食べたミミズからの毒の取り入れの可能性を検証する実験を実施した。また、頸部だけでなく胴体全体の背面に毒腺を持っているとされている種を中国およびスリランカから採集し、それらの防御行動を調べ、その後、解剖することによって、毒腺の詳細な形態の観察を行った。化学分析を専門とする研究協力者を京都大学農学研究科に新たに得たことから、採取した毒成分の分析は京都大学にて実施した。その結果、ミミズ食の種もヒキガエル食の種と同様の毒成分であるブファジエノライド類を持っていること、しかしながら、その微細構造は両者で異なること、さらに、分子量の極めて大きいブファジエノライド類がミミズ食の種に特有に存在することが明らかになった。各国で採集されたヘビからは分子遺伝学的解析用のDNAサンプルも採取し、ミトコンドリアDNAのチトクロームb領域と核DNAのc-mosの塩基配列を合わせてこれらの分子系統樹を推定した。その結果、ミミズ食の種はヒキガエル食の種から進化してきたこと、頸腺の二次的な消失が複数回行った可能性があること、胴体全体への毒腺の延長も複数回進化した可能性があることなどが示唆された。2014年2月にスリランカを訪問した際には、本プロジェクトの共同研究者がアメリカ、マレーシア、台湾、中国、ベトナムから集ってワークショップを開催し、各々のこれまでの成果を発表して情報交換をするとともに、今後の研究方針や新たな展望についての活発な議論を行った。本年度は中国へ2回渡航し、ヘビの採集、防御行動の実験、毒成分の抽出、各種の頚背腺の有無の確認と形態計測、および、頚背腺周辺の毛細血管網の染色を行った。海南島ではアドラーヤマカガシを採集したのち、本種が頚背腺を持つことを確認し、報文としてまとめ公表した。また、スリランカで採集した種と合わせて頚背腺の詳細な形態比較を行い、論文としてまとめ、英国の動物学雑誌に掲載が決定された。ベトナムからは、共同研究者の協力によりさらなら標本を入手し、頸腺の形態計測を継続した。また、ボルネオから持ち帰った標本を詳細に分析し、頸腺を持たないことを確認した。これについても報文としてまとめた原稿を投稿中である。8月にはオーストラリアで開催された国際動物行動学会議に参加し、これまでに明らかになってきた近縁グループの系統樹に基づいて、頸腺システムの進化に関する口頭発表を行った。11月には米国の共同研究者を訪問し、今後の研究の推進方針を協議するとともに、毛細血管網の染色標本の分析手法について学んだ。さらに、12月には、タイで開催された国際シンポジウムに参加したおりにインドネシアの爬虫類研究者と懇意になり、今後、本プロジェクトの国際協力メンバーとして参画してもらうことで同意を得た。国内においては、56月にヤマカガシを採集し、ヒキガエル毒に対する生理的反応を解明するための室内実験を行った。さらに、ヒキガエル毒の耐性獲得の基盤となっているナトリウムポンプの遺伝的変異の解析のためのサンプルを採取し、DNA分析を進めている。中国から持ち帰った頚背腺毒の主成分化学物質の構造決定を京都大学農学研究科の協力者の支援を得て行った結果、その主成分はルシブファギンという、これまで西欧産のホタルにおいてのみ知られている特異的なブファジエノライドであることが判明した。マレーシア半島に分布する種の採集許可取得が難航しているが、代替国としてインドネシアとの共同研究を開始することが決定したので、今後は改善できるものと期待される。それ以外は、ほぼ計画通り進んでいる。本年度は中国へ2回渡航し、イツウロコヤマカガシの頚腺毒の成分がホタルに由来していることを確かめるために、以下の実験、分析を実施した。まず、中国産の6種のホタルの化学分析を行い、マドボタル亜科の2種が本種の頸腺成分と同様の高分子ブファジエノライドを持つことを確かめた。次に、飼育下において本種がマドボタル亜科の1種を捕食することを確認した。さらに、野外で採集したイツウロコヤマカガシの消化管内容物からマドボタル亜科の別種を検出した。一方、8月に杭州で開催された第8回世界爬虫両棲類会議においてシンポジウムを企画し、本研究成果を世界の当該研究者に広く公表した。さらに会議後には、本プロジェクトメンバーによる第3回ワークショップを行い、これまでの成果の内容を共同研究者の間で共有するとともに、今後のプロジェクトの推進方策について協議した。

10月から11月にかけてはインドネシア科学院生物学研究センターを訪問し、共同研究の開始を確約した。また、ボゴール動物学博物館に保存されている標本を解剖し、ハブモドキ属を含む数種の頸腺の形態の詳細な観察を行った。12月にはスリランカのスリ・ジャヤワルダナプラ大学を訪問し、固有種の頸腺の詳細な観察、学生へ向けての研究内容の紹介、共同研究の今後の打ち合わせを行った。また。スリランカ産の対象種の頸腺液サンプルを持ち帰り、化学分析を行って、これらの種もブファジエノライドを持つことを確認した。3年間の補助事業期間を通して、頸腺システムの多様性の存在と進化過程をさらに詳しく解明することができた。特に、ミミズ食のヤマカガシ類において、ブファジエノライドの源をヒキガエルからホタルに移行させる進化が起きているという予想もしなかった事実が発見された。今後はこの毒源の移行がどのようなメカニズムや過程で生じて、進化してきたのかをさらに追求していく予定である。ヤマカガシは頸腺と呼ばれる特殊な防御器官を持ち、強い皮膚毒を持つヒキガエルを食べることによりその毒成分を取り込んでこの器官に溜める。また、特異的な防御ディスプレイを行って、その毒を効果的に捕食回避に利用する。本研究では、合計18種のユウダ亜科のヘビが同様の防御器官を持つことを確認し、それらの形態は多様化していることを明らかにした。また、分子系統解析の結果、頸腺システムは1回だけ進化してきたことを示した。さらに、ミミズ食に移行した一部のヘビでは、頸腺毒をヒキガエルではなくホタルから取り入れている可能性が示された。マレーシア半島に分布する種を採集するための調査許可の取得に予想外の時間がかかっているため、予定よりも若干の遅れがあるものの、それ以外は概ね計画通りに進んでいる中国産のヘビ類の頸腺に含まれることが明らかになったルシブファギンが、ホタルを食べることによって蓄えられているのかどうかを検証することを最重要課題とする。まず、中国において頚背腺を持つ種を捕獲し、強制嘔吐を行うことによって、自然条件下での食性を明らかにする。さらに、ホタルへの餌としての嗜好性を確かめるために、室内において化学嗜好性実験および捕食実験を実施する。また、これらのヘビ類が分布する地域においてルシブファギンを持つことが予想されるホタル類を採集し、ルシブファギンを体内に保有しているかどうかを化学分析により確認する。さらに、ヘビがホタルを捕食後、その頚背腺にルシブファギンが蓄積されるかどうかを室内実験により確かめる。化学分析が遅れているスリランカ産の種に関しては、現在サンプルの輸出許可を申請中であり、許可され次第日本へ輸送し、物質の同定を行う。マレーシアでの採集許可が取得される見通しは低くなってきたので、新たに参画したインドネシアの共同研究者を訪問し、重要種であるハブモドキ属2種の採集を実現する。これらと並行して、近縁種の分子系統樹を完成し、頸腺システムの進化過程についての最終結論を出す。8月には中国の杭州で開催予定の第8回世界爬虫両棲類学会議に参加し、本プロジェクトの成果を発表する。また、本会議に各国の共同研究者を招聘し、第3回となるワークショップを会議後に開催する。ワークショップではこれまでの成果の内容を共同研究者の間で共有するとともに、本科研費が終了後した来年度以降のプロジェクトの推進方策についても協議する。
カイコの卵成熟と発生開始を担うリン酸化カスケードの解明

産業上、重要なカイコ系統を安定に維持するため、精子を直接、卵に顕微注入する人工授精法(Intra-Cytoplasmic Sperm Injection: ICSI)を開発したい。この技術には、卵の受精前停止を解除する方法が不可欠である。この受精前停止はどのような動物にも見られる。この研究では、1カイコ卵の受精前停止にもMEK-MAPK経路が働いていることを確かめ、2リン酸化MAPKをモニターすることや、染色体の形態を調べることで細胞周期停止の時期を明らかにした。3また、受精前停止の解除の方法を明らかにした。動物の成熟未受精卵は減数分裂を停止して、受精を待つ。脊椎動物では、MAPK(分裂促進因子活性化タンパク質キナーゼ)経路とよばれるリン酸化カスケードが、受精前の分裂周期の停止を維持の維持を担っていることが明らかになっている。しかしながら、昆虫ではこのリン酸化カスケードの保存性や、この機構に関与する上流および下流の因子はその一部しか解明されていない。昆虫におけるこの機構の解明は、受精や発生開始という重要な生命現象の理解とともに、人工授精法などの生殖制御技術の確立につながる。そこで本研究では、人為的に発生を開始させることができるカイコを用いて、未受精卵の受精前の減数分裂停止の機構に関与する遺伝子を同定し、その制御カスケードを明らかにする。はじめに、カイコでもMEK-MAPK経路が関与しているかどうかを明らかにするために、カイコのゲノムデータベースおよび入手可能な鱗翅目のゲノム配列などから、MEK-MAPK経路の上流のタンパク質キナーゼ(MAPKKK)であるMosタンパク質ホモログの探索を行った。ミツバチなどの膜翅目、コクヌストモドキなど甲虫目、キイロショウジョウバエなどの双翅目では、Blastによる相同性検索を用いてMos遺伝子ホモログを同定することが可能であったが、カイコをはじめ鱗翅目昆虫においては見つけることができなかった。鱗翅目は、MAPK経路を制御するタンパク質が別のタンパク質と置き換わっている可能性が考えられる。そこで、未成熟卵で蓄積されているMAPKKK様のリン酸化タンパク質があるかどうか調べるために、カイコ卵巣の次世代シーケンスを用いたde novoトランスクリプトーム解析を行った。カイコの系統を継代飼育なしに安定的に保存するため、哺乳動物で行われているICSIによる人工授精法の確立が求められているが、この系の開発に必須な未受精卵の賦活法が確立されていない。本研究では、未受精卵の細胞周期停止機構を解明し、停止を打破(賦活)する方法の開発に繋げたい。はじめに脊椎動物卵の細胞周期停止の制御因子のホモログがカイコにも存在するか調べた。MAPKの下流に存在するp90rskなどのホモログは確認できたが、上流因子であるMos遺伝子(MAPKKK)のホモログはなかった。このことから、Mosによる停止がカイコにはない可能性が考えられた。ハエなどは、Mos遺伝子ホモログが存在し、これらの卵は減数分裂第一中期(MI)で停止している。Mosを持たないカイコはどのステージで停止するのか、リン酸型MAPKなどの抗体を用いたウエスタンブロットによって調べた。カイコの産卵直後の卵はMIであるので、卵巣卵もMIで停止していると予想していたが、未受精卵は減数分裂第一の前期(PI)で停止しており、受精直前に減数分裂中期に入り最終的な成熟段階となることがわかった。このようにカイコには、他の昆虫で見られるようなMI停止がなかった。同様の方法で、雌産生単為発生系統の卵の成熟過程についても調べ、将来的なICSI法開発に向けた、卵巣内未受精卵の成熟方法(賦活法)についてもデータを得た。さらに、カエルではPI停止もMosが機能を果たすことが知られている。脊椎動物のMosがカイコ卵でも停止因子として機能するのか調べるために、TGカイコを作成し、卵成熟過程について調べている。以上のように、本助成によって、受精や発生開始という重要な生命現象の理解や、人工授精法などの生殖制御技術の確立につながるカイコの未受精卵の受精前の減数分裂停止の機構を研究するための基礎を築くことができた。昆虫発生遺伝学26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。近年、次世代シーケンサーの普及により、さまざまな目に属する昆虫の遺伝情報が明らかになってきており、これらを利用することでそれぞれの目には特徴があることがわかってきた。本研究でもカイコだけではなく、いくつかの鱗翅目昆虫のゲノム情報をもとに、動物に普遍的に保存されているMAPK経路を制御する遺伝子Mosの保存性について調べることができた。その結果、驚くべきことに、いずれの鱗翅目昆虫でもMos遺伝子ホモログを見つけることができなかった。鱗翅目ではMos遺伝子を失ってしまったために、異なる因子による制御を採択せざるを得なかったのかもしれない。

一方で、双翅目のキイロショウジョウバエにおけるMosによるMAPK経路の制御は卵細胞周期停止の制御に必須でないことが分かっており、他の因子の存在が示唆されているが、未だ不明なままである。このように完全変態昆虫の膜翅目、双翅目、鱗翅目では、細胞周期停止の機構に相違点があることが分かった。鱗翅目におけるこの機構の解明のため、前年度中にカイコの卵巣の全RNA解析を行った。計画通りに未成熟卵に蓄積されるリン酸化タンパク質遺伝子をいくつか見いだすことができたので、今年度はこれらの遺伝子機能解析を行う。実施する主な研究は以下のようなものである。はじめに、リン酸化タンパク質遺伝子の発現部位などをRT-PCRやin situ法により調べる。つぎに、TALENによる突然変異個体の表現型解析や、トランスジェニックカイコの作出などによる遺伝子機能解析を行う。これらの実験を行い、鱗翅目の未受精卵の細胞周期停止を担うリン酸化タンパク質遺伝子の同定や制御機構を明らかにする研究の基盤を整えたい。前年度に同定したリン酸化タンパク質遺伝子の発現特異性について、RT-PCRやin situハイブリダイゼーションにより調べる。つぎに、これらの遺伝子をコードするゲノムの領域を同定する。さらに、この領域の欠損を誘発するようなTALENを作成し、カイコリン酸化タンパク質遺伝子のノックアウト系統作出を試みる。ノックアウト個体が致死であり、その後の解析が困難な場合も想定される。TALENによる遺伝子機能解析が困難な場合は、トランスジェニックRNAi法により遺伝子機能解析を行う。具体的には、標的遺伝子のヘアピンRNAを発現するようなトランスジェニックカイコを作成し、遺伝子抑制を試みる。また、カイコリン酸化タンパク質や他の生物のMosタンパク質の恒常的活性型遺伝子を導入した組換えカイコ系統を作出する。この遺伝子の発現は、GAL4-UASバイナリシステムを用いて任意の組織、時期で発現誘導できるようにする。先に作出した遺伝子欠損または抑制系統の表現型と比較し、カイコ卵成熟の過程におけるリン酸化タンパク質がどのように機能しているかを調べる。さらに、異なる目に属する昆虫のMeta-I停止に関与する遺伝子や機構を比較し、昆虫におけるMeta-I停止機構におけるリン酸化カスケードの保存性について考察する。将来的な研究のために、リン酸化カスケードの下流因子について探索を行う。下流に存在するp90Rskはカイコでも存在が確認できたので、CSFの構成因子であるか確かめる。また、停止の解除、受精、発生開始に雄由来の物質がどのように関与するのか調べる目的で、雄の付属腺におけるmRNA解析を行う予定である。