hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
温暖化による陸水環境変化基準としての既存水温データの整理と解析

世界規模の温暖化は、否定できない事実として進行している。気象、特に気温に関する資料は古くから蓄積されており、日本でも100年間以上のデータが得られる地点が少なくない。しかし水環境に関しては、殆どデータがまとまっていないのが現実である。少なくとも現状を把握しなければ今後の議論ができないと考え、本研究が行われた。水に関しては水量・水温、水質など多くの項目が温暖化に関連するが、この研究では温度を中心に資料をまとめた。水温の系統的な観測は非常に少なく、あるとしても断片的である。本研究では湖沼、河川、地下水に関して、次の資料を取りまとめた。湖沼については各府県の「公共水域水質報告」の中の比較的良好と考えられる水温と溶存酸素、および他大学・研究所より提供を受けた継続観測データを収録した。河川については昭和20、30年代の農林省関係の観測値、および水温調査会が観測したデータを主に収録した。地下水に関しては、千葉大学より提供を受けたデータを掲載した。これと併せて、19311960年の気候値と19712000年の気候値を記した。温暖化の影響は、既に湖沼の水温・循環あるいは結氷に現れている。また温暖年と寒冷年の交互発現が温暖化の過程に見られが、その実体も本報告の中のデータから読みとることができる。この研究で取りまとめたデータが直ちに温暖化関連で使える訳ではないが、将来貴重なデータとして評価されるものと考えられる。本研究は20世紀後半に行われた国内の水温調査結果をデータベース化し、検討を加えることにある。地球温暖化の傾向はすでに明らかであるが、これに伴い河川・湖沼など陸水の水温も上昇し、水循環形態が変化すると予測される。変化の大きさを予測し、また将来において変化を検証・評価するためには、20世紀のデータが必要になる。これらデータ整理が本研究の大きな目的である。本年度は戦後に農林省が行った河川・ため池の水温調査報告書を整理し、データベース化に着手した。整理分類はほぼ終了し、現在一部のデータベース化に取りかかっている。これと並行して、1980年以降における自然湖沼の水温変化資料を整理中である。現在のところ、池田湖、琵琶湖、芦ノ湖、霞ヶ浦に関する資料収集が終わった。14年度には北関東、東北、北海道の深い湖沼について整理する予定である。また一部の代表的ダム湖についても、現在の水温を整理する予定である。池田湖の予察的解析では、近年冬季の不完全循環が頻発する傾向が指摘された。したがって数年にわたって深層の溶存酸素の欠乏が生じる場合が多い。琵琶湖では1985年以降深層水温が上昇傾向にあるが、これは3月の積雪深の低下と関係している。1985年以降、東北でも積雪が激減しているので、今後はこれと併せて解析する予定である。平成14年度においては、13年度より継続している旧農林省の河川水温データの整理と、現在各県が行っている湖沼調査データの整理を継続した。農林省データについては報告書タイトル等の整理と内容の検討が終了し、数値入力に取りかかりつつある。各県の湖沼データは、一部を残し重要な湖沼についての収集を終わった。湖沼データのうち池田湖に関して、最近の温暖化が循環に与える影響を検討した。その結果、次の点がわかった。(1)1984年以降、特に冬の気温が上昇したため、完全循環は生じていない。(2)完全循環が生じる条件は、冬の気温が前年よりも低いことが必要で、これは従来とも5ないし10年に一度しか起こっていなかった。このほか、GISを利用した河川水温のシミュレーションに関する報告を発表した。この方法は、温暖化にともなう水温予測に用いる予定である。本研究は温暖化に伴う陸水域の変化基準を示すため、国内における湖沼・河川・地下水水温の実態を把握することを目的として、主として過去の埋もれたデータの整理を行ったものである。

湖沼に関しては昨年度までに主な資料の収集が終わっているので、平成15年度には河川水温を中心に作業を行った。また、地下水温に関しては他大学の協力を得て資料を整備した。これらに基づいて、全体にわたりデータの整理を行い、成果報告書を取りまとめた。また、本研究の成果を含み陸水の熱環境と水収支に関する従来の研究成果を総括し、「地域分析のための熱・水収支水文学」として刊行した。本研究はデータ整理が主であったが、陸水域の温暖化に関して若干の傾向を指摘することができた。まず湖沼に関しては、1985年以降冬の気温上昇に伴い、全体的に水温上昇の傾向が現れている。冬季における全循環の欠落も発生しているが、これは従来とも見られた変動でもある。しかし1990年代以降に関しては、温暖化の影響が否定できない。河川に関しては資料が断片的であり、現時点ではデータをもとに議論をすることは困難である。ただし、各種の方法で変化を予測することは可能であり、それらの方法に関して取りまとを行った。地下水にも温暖化の影響が及んでいるが、本研究では資料整備に止めた。以上、若干の解析・考察を含み、本研究では20世紀後半における国内の水温資料の整理を行い、データを吟味し報告書を作成した。
導来ガブリエル位相とその応用：dg代数の完備化、局所化、コシュール双対性の研究

環Rとは加減乗が可能な数の体系であり、R加群とはRの作用を持つ加群である。それらの関係をホモロジー代数という手法で調べる際には環の概念を微分次数付(DG)環まで拡張するのが自然であり、今回はDG環の基礎理論の研究を行った。可換子環をとるという操作はDG環にまで拡張され重要な役割を果たすのであるが、環に対するある基本的な命題が成り立たないことを発見した。またDG環の普遍局所化を環の導来圏の部分三角圏の分類問題に応用したり、米田代数に入るマッセイ積を米田拡大の言葉で書き下しGugenheim-Mayの定理に見通しの良い証明を与えた。さらにDGフロベニウス代数のA∞中山自己同型の存在を示した。導来二重可換子DG環を研究した。二重可換子環は素朴な構成として環論のみならず数学のいたるところに現れる。それの導来版の基本的な性質を明らかにすることを目標とした。二重可換子環に関する基本的な事実として、次が挙げられる:すなわち、一回の可換子環と3回の可換子環は自然に同型になる。これにより、nが2以上の場合はn回の可換子環とn+2回の可換子環は同型に成るのである。この事実より二重可換子環をとるという操作は閉包作用素の様に思え、完備化の様に見做せるのである。圏論的代数幾何の哲学は代数幾何学的に重要な概念は全て導来圏の言葉で言い表せるであろうと予言していて、その下でKontsevichは完備化は導来二重可換子環であろうと述べていた。実際にはこの事はそれ以前にDwyer-Greenlees-Iyengerによりアファインスキームの場合には示されていたのであった。更に一般のスキームに関してはEfimovが示し。そして私自身は一般の導来二重双対がホモトピー極限で得られる事を示し、導来二重可換子環が完備化であることを見通し良く証明する事に成功した。この事から、導来二重可換子環に対しても上の段落で述べた定理が成り立つ事を期待するのは当然である。しかし、それを証明しようと試み、結果として、反例を見つけてしましまった。上述の二重可換子環の基本的な性質は導来二重可換子環に対しては成り立たないのである。そこからのこの方面の研究として、良いクラスのDG加群に対しては上述の性質が成り立つであろうと予測して、実際に代理的コンパクトという性質を満たすDG加群の導来可換子環は上述の性質をみたすことを証明した。また、DG環の普遍局所化について考察し、Thick部分圏の分類問題への応用を見つけた。これも圏論的代数幾何学として意義のある問題である。微分次数付代数の局所化の研究を行った。代数が導来極小とは任意の完全複体がその導来圏を生成することとして定義される。代数が可換環の場合はホプキンス-ニーマンの結果から導来極小可換環とは即ち可換アルチン局所環であると直ちに結論される。一般の可換とは限らない代数に対してはこれは良く分かっていない。導来極小代数決定の問題は、環の導来圏の部分圏の分類問題の一部である。これは前述のホプキンス-ニーマンの結果から可換環の場合は対応するアファインスキームによる分類があるので、一般の場合にも同様に非可換幾何学的な意義のある問題である。最も簡単な場合であるアルチン代数に対しては、局所環であることと導来極小であることは同値であろう、という予想があるが、その解決に導来普遍局所化が使えるのではないかとの着想をえて研究を開始した。今回はその中であるクラスの代数が導来極小性を示すことが出来た。これは惧らく他の方法では達成できていない結果である。別の研究として、微分次数付代数のコホモロジー代数に入る高次の積の研究を行った。微分次数付代数よりもそのコホモロジー代数に高次の積をこめたA∞数の方が扱いやすい場合もあるので、その様な応用を目指した。結果としてはExt代数の高次マッセイ積の完全列による記述をえた。これによりGugenheim-May, Kellerによる次数付代数の米田代数の高次積による生成性にかんする定理の簡明な証明を得た。この定理は本研究の一つのテーマであるコシュール双対とも関係の深いものである。微分次数付代数の局所化、完備化について思わしい成果が得られていない。導来極小代数への普遍局所化の応用は計算上の困難に面している。微分次数付代数の一般化であるA∞代数の研究を行った。具体的には微分次数付フロベニウス代数を定義し中山自己同型がA∞代数射として存在することを示した。フロベニウス代数とは良い対称性を持つ有限次元代数であり、有限次元代数の表現論の中心的な研究対象であるだけでなく位相的場の理論等にも現れる基本的な対象である。またコシュール双対性によりフロベニウス代数は捩じれカラビヤウ代数と対応するというのも重要な事実であり、例えばある仮定の下でカラビヤウ代数がsuper-potentialから得られるという定理の証明にも用いられる。捩じれカラビヤウ代数は元から微分次数付代数に対して定義された概念であったがフロベニウス代数はそうでは無かった。

微分次数付代数に対してフロベニウス代数という概念を定義するのは元々の代数に対する定義をそのまま引き写し出来るが中山自己同型を定義する際に困難が生じる。微分次数付フロベニウス代数に対しては中山自己同型の役割を果たす微分次数付代数射は存在しない。A∞代数とその射という微分次数付代数よりも一般的な枠組みがあり、ポイントは微分次数付代数の間でも微分次数付代数射ではないA∞代数射が存在することである。今回は微分次数付フロベニウス代数にはA∞代数射として中山自己同型射が存在することを示した。フロベニウス代数のある種の一般化として岩永ゴレンシュタイン(IG)代数というものがあり盛んに研究されている。山梨大学の山浦浩太氏と有限次元次数付IG代数を研究し幾つかの成果を得た。特筆したいのは緩い仮定の下で有限次元次数付IG代数のCM加群の安定圏のグロタンディーク群は有限階数の可換自由群になることを示したことである。環Rとは加減乗が可能な数の体系であり、R加群とはRの作用を持つ加群である。それらの関係をホモロジー代数という手法で調べる際には環の概念を微分次数付(DG)環まで拡張するのが自然であり、今回はDG環の基礎理論の研究を行った。可換子環をとるという操作はDG環にまで拡張され重要な役割を果たすのであるが、環に対するある基本的な命題が成り立たないことを発見した。またDG環の普遍局所化を環の導来圏の部分三角圏の分類問題に応用したり、米田代数に入るマッセイ積を米田拡大の言葉で書き下しGugenheim-Mayの定理に見通しの良い証明を与えた。さらにDGフロベニウス代数のA∞中山自己同型の存在を示した。二重可換子環に関する基本的な事実として、次が挙げられる:すなわち、一回の可換子環と3回の可換子環は自然に同型になる。これにより、nが2以上の場合はn回の可換子環とn+2回の可換子環は同型に成るのである。この事実より二重可換子環をとるという操作は閉包作用素の様に思え、完備化の様に見做せるのである。この性質が導来二重可換子環に対して成り立つ事の証明、または反例の構成を本研究計画の第一歩と定めていた。具体的な反例を構成することでこの目標を達成する事が出来た。これは古典論とは異なる新たな現象としての意義がある。更に、反例を見つけた場合の計画は「上の主張が成り立つdg代数とdg加群のクラスを探すという方向に問題を変更する。」であったが、これも代理的コンパクトDG加群というクラスに対し上述の性質が成り立つ事を示せたので、一応は達成できたと言える。DG環の導来局所化の研究については、導来普遍局所化の研究を行った。当初研究を計画していた導来ガブリエル局所化よりも導来普遍局所化の方がより素朴で興味の有るホモロジー代数の基本的な問題とも関係している。更にそれが導来圏のthick部分圏の分類問題に応用できる事に気付いたので、当初の計画を変更して導来普遍局所化の研究を行った。得られた応用はまだまだ満足いくものでは無いが、あるクラスの完全複体が導来圏の生成対象である事示すことが出来た。完備化、局所化を考える代数のクラスを限定する。本課題以外の研究の中で局所化に関して良く振る舞うであろう具体例が得られており、またそれらに対する局所化一般論は必要であるのでそれについて研究していきたい。代数学古典的な場合とは異なり一回の導来可換子環と三回の導来可換子環の間の標準的な準同型は何時でも(擬)同型になるとは限らない。そこでこれを満たすDG加群のクラスを特定する事が問題になる。私は代理的コンパクトDG加群がこの性質を持つ事を示した。
放射線被爆間質細胞が尿路上皮癌の生存・増殖・浸潤に及ぼす影響について

今年度は、当初予定した計画書通りし進行している。組織・サンプル採取、培養システム、標本作成や実験解析等は、滞りなく進捗している。遺伝子不安定性を検討するため、マーカーである53BP1の免疫染色/蛍光免疫染色を行なったが、使用した癌細胞株(RT4)における元来の発現率が高く、対照群との比較が困難であり、現在別の遺伝子不安定性マーカーにて検討中である。次年度(平成31年度)は、引き続き、脂肪組織由来放射線被爆間質細胞と浸潤性膀胱癌との相互作用について、前年度と同様の検討を行う予定である。また放射線被曝によるbystander effectのkey moleculesの同定、間質細胞の癌細胞に対する候補遺伝子や蛋白の同定、癌細胞動態の仲介因子の同定を試みたい思う。また、混合培養系における癌細胞の遺伝子解析、RT-PCR、cDNA microarrayを用いて網羅的遺伝子解析を行う予定である。余裕があれば、skid mouseへの移植実験により、造腫瘍・転移系性能における放射線非被曝間質細胞の役割をin vivo系実験での解明を試みたい。
シグナリング分子としての細胞外ATPの植物での分泌・受容機構の解明

アデノシン三リン酸(ATP)はエネルギー物質としてだけでなく、神経伝達物質としての機能が知られる。一方、植物の細胞外ATP受容体は哺乳類に比べ20年程遅れて報告された。植物の細胞外ATP受容体は哺乳類とは異なり、膜に存在するキナーゼ様受容体の一つであること、エンドサイトーシスによって膜に局在するということがわかっているが、植物での細胞外ATPの働きとシグナリング経路および受容体の作用機序について謎が多い。そこで申請者はネイティブな細胞内ATPのシグナリング経路と植物の細胞外ATP受容体DORN1の局在を観察することを計画した。平成30年度の研究では、シロイヌナズナ、イネ、トウモロコシ、ゼニゴケを材料にしたパラフィン切片、凍結切片といったサンプルへの免疫染色の技術を取得し、細胞内の低分子シグナリング物質の局在の観察に成功した。さらに、細胞外ATPは根の身長方向の決定に関わることが予想されており、それには物理刺激によって根の細胞外に放出される細胞外ATPによる活性酸素種の生成が関わることが想像されている。細胞外ATPが植物の根の内皮で植物の成長、重力屈性などに関わることが知られるエンドサイトーシスのスピードを撹乱することを明らかにしていることから申請者はエンドサイトーシスが細胞外ATPの作用機序に直接影響があることが予想した。そこでエンドサイトーシスと植物の成長についてさらに研究するために試薬の溶媒であるエタノールといった低分子物質によるエンドサイトーシスへの影響をまず調べた。その結果、エタノールが根の細胞骨格やエンドサイトーシスを撹乱すること、無酸素状態で植物の根がエタノールを生産することを明らかにした。以上の結果より、今後のエンドサイトーシスの研究で試薬の溶媒であるエタノールの濃度と研究に使用する植物の酸素状態に注意すべきであるという知見を得た。植物の細胞外ATP受容体の働きを解明するにあたり、着目していたエンドサイトーシスや細胞外ATP受容体であるDORN1のライブイメージングを行うために、共焦点レーザー顕微鏡の使用を予定していた。しかし、平成30年度中に申請者が所属を異動したことによって、共焦点レーザー顕微鏡をいつでも使用できる環境ではなくなった。そこで申請者は細胞内外のATPとその受容体であるDORN1の動きを追うために共焦点レーザー顕微鏡に頼らない新しい手法を探索した。そこで現在着目しているのが(1)免疫染色でDORN1を染色すること、(2)細胞内外のATPセンサーとして哺乳類で知られる蛍光タンパク質遺伝子をシロイヌナズナなど植物に組み込んで、細胞レベルでのATP分泌の動き蛍光顕微鏡やデジタルカメラを用いて捉えることである。すでに免疫染色のための抗DORN1抗体を作成中であり、植物の根でのDORN1の局在を観察予定である。また、平成30年度は試薬の溶媒であるエタノールといった低分子物質がエンドサイトーシスのスピードに影響することを明らかにし、今後、細胞外ATPシグナリングとエンドサイトーシス、植物の成長について研究を行う手法は整いつつあり、申請者は本研究がおおむね順調に進展していると考えている。植物の細胞外ATPの放出経路解明のため細胞内外ATPをラベルする方法の探索と、細胞外ATP受容体DORN1の機能解明のためにまずその局在の観察を行う。研究では、まず(1)ルシフェリン、ルシフェラーゼ反応といった化学発光法を利用し、植物のどの組織から細胞外ATPが活発に放出されるかを探索し、(2)ATPに結合することが知られる蛍光色素キナクリンでATPをラベルする。次に(3)細胞内外のATPセンサーとして哺乳類で知られる蛍光タンパク質遺伝子をシロイヌナズナなど植物に組み込んで、細胞レベルでのATP分泌の動きを捉える。その後、膜輸送に関わる阻害剤を使用して、ATP小胞の分泌経路の解明を計画している。この結果により、植物の細胞外ATPの働きに新しい知見を与える予定である。また、植物の細胞外ATP受容体DORN1タンパク質に存在する植物レクチンキナーゼ様受容体による、細胞壁ー細胞膜の接着制御の仕組みの謎に迫る。植物の素早い屈性や伸長には細胞・組織の柔軟性の調節が必要である。申請者はこれまでにATPが根の重力屈性を制御することを見出したことから(未発表)、ATP受容後のDORN1による、細胞壁ー細胞膜間の接着制御に着目している。研究では、ネイティブな植物の細胞外ATP受容体DORN1の局在を観察するために、DORN1の抗体を作成中であり、植物の凍結切片に対して免疫染色を行う予定である。以上の研究によって、植物の細胞外ATPの放出経路と、DORN1ダイナミクスによる細胞壁-膜接着様式の制御が屈性応答にどう関わるのかまで明らかにしたい。

さらに、細胞外ATPは根の身長方向の決定に関わることが予想されており、それには物理刺激によって根の細胞外に放出される細胞外ATPによる活性酸素種の生成が関わることが想像されている。細胞外ATPが植物の根の内皮で植物の成長、重力屈性などに関わることが知られるエンドサイトーシスのスピードを撹乱することを明らかにしていることから申請者はエンドサイトーシスが細胞外ATPの作用機序に直接影響があることが予想した。そこでエンドサイトーシスと植物の成長についてさらに研究するために試薬の溶媒であるエタノールといった低分子物質によるエンドサイトーシスへの影響をまず調べた。その結果、エタノールが根の細胞骨格やエンドサイトーシスを撹乱すること、無酸素状態で植物の根がエタノールを生産することを明らかにした。以上の結果より、今後のエンドサイトーシスの研究で試薬の溶媒であるエタノールの濃度と研究に使用する植物の酸素状態に注意すべきであるという知見を得た。植物の細胞外ATP受容体の働きを解明するにあたり、着目していたエンドサイトーシスや細胞外ATP受容体であるDORN1のライブイメージングを行うために、共焦点レーザー顕微鏡の使用を予定していた。しかし、平成30年度中に申請者が所属を異動したことによって、共焦点レーザー顕微鏡をいつでも使用できる環境ではなくなった。そこで申請者は細胞内外のATPとその受容体であるDORN1の動きを追うために共焦点レーザー顕微鏡に頼らない新しい手法を探索した。そこで現在着目しているのが(1)免疫染色でDORN1を染色すること、(2)細胞内外のATPセンサーとして哺乳類で知られる蛍光タンパク質遺伝子をシロイヌナズナなど植物に組み込んで、細胞レベルでのATP分泌の動き蛍光顕微鏡やデジタルカメラを用いて捉えることである。すでに免疫染色のための抗DORN1抗体を作成中であり、植物の根でのDORN1の局在を観察予定である。また、平成30年度は試薬の溶媒であるエタノールといった低分子物質がエンドサイトーシスのスピードに影響することを明らかにし、今後、細胞外ATPシグナリングとエンドサイトーシス、植物の成長について研究を行う手法は整いつつあり、申請者は本研究がおおむね順調に進展していると考えている。植物の細胞外ATPの放出経路解明のため細胞内外ATPをラベルする方法の探索と、細胞外ATP受容体DORN1の機能解明のためにまずその局在の観察を行う。研究では、まず(1)ルシフェリン、ルシフェラーゼ反応といった化学発光法を利用し、植物のどの組織から細胞外ATPが活発に放出されるかを探索し、(2)ATPに結合することが知られる蛍光色素キナクリンでATPをラベルする。次に(3)細胞内外のATPセンサーとして哺乳類で知られる蛍光タンパク質遺伝子をシロイヌナズナなど植物に組み込んで、細胞レベルでのATP分泌の動きを捉える。その後、膜輸送に関わる阻害剤を使用して、ATP小胞の分泌経路の解明を計画している。この結果により、植物の細胞外ATPの働きに新しい知見を与える予定である。
第一世代天体から原始銀河に至る宇宙暗黒時代の解明

宇宙シミュレータFIRSTを用い,宇宙第一世代天体形成から原始銀河形成に至る宇宙暗黒時代の宇宙史の研究を推進し,1)第一世代天体形成と連続的星形成,2)原始銀河形成と紫外線輻射輸送計算,3)宇宙論的ライマンアルファ輝線天体モデルの構築,4)紫外線輻射場内の球状星団形成,5)原始銀河における巨大ブラックホールの合体成長,の研究について重要な進展があった。さらに,6次元無衝突ボルツマン方程式(ブラソフ方程式)を直接解く方法を世界に先駆けて開発した。また,理論的研究成果の知見に基づき,原始銀河の観測について,多くの共同研究を行い,当該分野の重要な進展につながった。本計画は,特別推進研究(H14-H19)により開発・製作した融合型並列計算機"宇宙シミュレータFIRST"を用い,輻射輸送過程,非平衡原子・分子反応過程などの物理過程を忠実に採り入れた大規模流体シミュレーションによって,宇宙第一世代天体形成に引き続いて起こる原始銀河形成までの物理過程を明らかにし,いまだ解明されていない宇宙暗黒時代の宇宙史の物理的解明を目指すものである.計算手法として,ダークマター,バリオンガス,星を含めた自己重力系における,粒子法流体力学,粒子法輻射流体力学,格子法流体力学,格子法輻射流体力学を用い,冷たいダークマターが誘起する第一世代天体形成,第一世代天体中の連続的星形成,電離宇宙における原始銀河形成,銀河中心の巨大ブラックホール形成過程,超新星爆発による原始銀河の進化,天体形成による宇宙再電離史,を探求する。第一世代天体形成に関し、宇宙シミュレータFIRSTを用い、輻射輸送過程、非平衡原子・分子反応過程などの物理過程を忠実に採り入れた大規模流体シミュレーションを実行し、第一世代天体の質量がダークマター・カスプの影響により従来考えられていた質量より1桁以上小さくなることを見出した。また、これまでの計算と異なり、一つの天体内で複数の初代星が誕生する可能性のあることを示した。さらに、第一世代天体の中で最初に作られた星からの紫外線輻射によるフィードバック効果を、3次元SPH輻射流体法によって詳細に調べ、第一世代天体の中で次世代の星形成が可能になる条件を導出した。また、輻射流体力学的効果により、次世代の星の質量が数10太陽質量まで下がる可能性のあることを明らかにした。さらに、原始銀河形成に関し、高赤方偏移ライマンα輝線天体の理論モデルを構築し、従来の理解通りの初期スターバーストを起こしているライマンα輝線天体以外に、比較的進化の進んだ銀河における後期スターバーストでライマンα輝線天体となる場合があることを見出し、前者をTypeIライマンα輝線天体、後者をTypeIIライマンα輝線天体と名付けた。また、原始銀河からの電離光子の脱出に関し、3次元輻射輸送計算を行い、ライマンα輝線天体段階からライマンブレーク銀河段階への進化過程における電離光子の脱出確率を導出し、宇宙再電離に果たす寄与について解析した。宇宙シミュレータFIRSTを用い、第一世代天体形成について、FIRSTに搭載されている重力専用計算機Blade-GRAPEを活用し、ダークマター、バリオンガス系についてP^3M-GRAPE-SPH法を用い、1億体規模の数値シミュレーションを実行した。このシミュレーションでは、宇宙論的初期条件の下、ダークマターカスプが第一世代天体形成に及ぼす影響を調べ、従来の結果よりも1桁以上小さな質量のダークマターハローで星形成が可能なことを明らかにした。さらに、3次元輻射輸送を高速で扱うことのできる新たなSPH輻射流体法(START)を開発し、第一世代天体の中で最初に作られた星からの紫外線輻射によるフィードバック効果を、上記の宇宙論的な計算を基に詳細に調べた。その結果、初代星からの紫外線の影響下でも次世代の星形成が可能であることを示した。また、ライマンα輝線天体について宇宙論的シミュレーションを実行し、新たな描像を構築した。このシミュレーションによって、ライマンα輝線天体は2種類のタイプType I、Type IIに分類でき、前者は銀河全体で同時期に爆発的星形成を起こす天体であり、後者は比較的進化したハローにサブハローが降着することで遅れた星形成活動を示すものである。また、これらは観測ともうまく整合することを示した。宇宙論的計算と化学進化モデルを組み合わせ,ライマンα輝線天体のモデルを構築した。特に,銀河内の各サブストラクチャーの星形成史・化学進化を独立な事象として扱い,スペクトル生成コード'PEGASE'を用いてSEDの計算を行った。ライマンアルファ光度については,ダスト吸収の効果も考慮した。結果として,ライマンアルファ輝線天体には,大きく2種類のものが存在することが明らかになった。

一つは比較的質量が軽く(10^<10>M程度),銀河進化の極初期の星形成フェーズにある天体であり,もう一つは質量が重く(10^<10-12>M),初期の星形成期を終了した後,ガスが降着して星形成を誘起する天体である。前者をType1LAE,後者をType2LAEと名づけた。また,これら2つのタイプで空間相関や予想される色光度を計算した結果,Type2LAEは近赤外の波長で観測される天体と空間相関がよく一致する事がわかった。また,これまでの粒子法流体力学(SPH)をベースにした輻射流体力学コードをツリー構造で加速することに成功し,新たな輻射流体コードSTARTを開発した。このコードによって,これまで正確に扱えなかった散乱光子を近似なく扱えるようになった。銀河中心には10^6から10^9太陽質量の巨大ブラックホールが存在するが,その起源は明らかにされていない。冷たいダークマターモデルに基づく階層的録河形成シナリオでは,銀河はより小さな銀河の合体によって形成されるため,合体後の銀河には複数の巨大ブラックホールが存在することになるが,これは銀河中心に巨大ブラックホールが一つ存在するという観測事実と合致しない。我々は1つの銀河の中に取り込まれた複数の巨大ブラックホールがどのように進化するかを,宇宙シミュレータFIRSTを用いた高精度N体計算によってシミュレートした。その結果,銀河に取り込まれた巨大ブラックホールは星との力学的摩擦によって銀河中心に落ちて行き,ブラックホール3体相互作用の効率が増し,結果としてブラックホールの連続的合体成長によって中心に一つの巨大ブラックホールが形成されることを明らかにした。これは,FIRSTを1年近く占有して得られた成果である。また,ライマン・アルファ輝線天体について,これまで行った高精度流体計算による原始銀河のシミュレーション結果を用い,ダストの効果を入れた3次元輻射輸送計算を行うことにより,高赤方偏移天体の光学的特性について調べ,サブミリ波での検出可能性を解析した。結果として,ALMAを用いることで,形成期の銀河をサブミリ波で検出することが可能であることを示した。さらに,これまでの格子法流体力学をベースにした輻射輸送計算コードをツリー構造で加速することに成功し,加速型輻射輸送コードARGOTを開発した。このコードによって,銀河内の星からの輻射性フィードバックを入れたシミュレーションが可能になった。銀河中心の超巨大ブラックホールがどのように形成されたか,また宇宙論的な階層的銀河形成の枠組みとどのように整合するかは未だに明らかにされていない。冷たいダークマターモデルに基づく階層的銀河形成シナリオでは,銀河はより小さな銀河の合体によって形成されるため,合体後の銀河には複数の巨大ブラックホールが存在することになるが,銀河中心には超巨大ブラックホールが一つだけ観測されている。我々は1つの銀河の中に取り込まれた複数の巨大ブラックホールが合体によって超巨大ブラックホールへと成長しうるかを,宇宙シミュレータFIRSTを用いた高精度N体計算によってシミュレートした。その結果,銀河の速度分散がある値以上になると,巨大ブラックホールの連続的合体が起こることを明らかにした。そして,この結果をライマン・アルファ輝線天体の光度関数と比較することで,明るいライマン・アルファ輝線天体では巨大ブラックホールの合体が起こっている可能性の高いことを明らかにした。
群集構造から見た鳥類の生活史の進化-子にとっての餌生物と捕食者に着目して-

2005年10月翌年1月にマダガスカル北西部アンカラファンチカ国立公園で野外調査を遂行した。マダガスカルサンコウチョウ(以下サンコウチョウ)の巣を発見し、巣の捕食者の同定や、捕食と営巣場所の特性の関係について観察・実験を行なった。巣の夜間の捕食者として、新たに樹上棲のヘビの一種Madagascarophis colubrinusが同定された。夜間における巣の捕食はこれまでにも確認されており、本種による捕食はかなりの頻度で起こっていることが示唆された。また昨年に引き続き、サンコウチョウの巣において捕食者の音声に対する親の反応を調べるプレイバック実験を行なった。潜在的な巣の捕食者の音声を流したときは、捕食者でない種の音声を流したときに比べて親の巣に入るまでの時間が長くなり、さらにその時間は巣のまわりの植生が密であるほど長い傾向が見られた。つまり、親は巣の捕食者が近くにいるときには巣に入るのを遅らせるが、その行動の変化は巣のまわりの植生の密度(すなわち捕食者の位置の特定のしやすさ)によっても影響を受けることが明らかとなった。同様の実験を、同一の捕食者に同じように脅威を持つ他種の警戒声を用いて行なったところ、親は他種の警戒声に対しても捕食者の音声を聞いたときと同様に反応し巣での世話の行動を変えていることが確認された。さらに、別の鳥類マダガスカルシキチョウの巣において、親がヘビの脱皮殻を巣材として用いることを発見した。ヘビの脱皮殻の巣材利用は世界的にも珍しく、その機能はまだ明らかではないが、本種のほとんどの巣において見られたことから、巣の捕食回避のために本種が進化の過程で獲得した適応的な行動であろうと推察された。以上のように本研究は、鳥類が自らの繁殖成功度を減少させる巣の捕食者に対し、さまざまな捕食回避行動を生活史特性として進化させていることを示した。2003年10月翌年3月に、マダガスカル北西部のアンカラファンツィカ国立公園で調査を行なった。対象鳥類であるマダガスカルサンコウチョウ(以下サンコウチョウ)の巣を林内で発見し、繁殖開始時期、営巣場所の特性等を記録した。同時にビデオカメラによる巣の捕食者の特定を試みた。この結果、1)サンコウチョウの巣の主要な捕食者はブラウンキツネザルであること、2)周りの植生による巣の被度が、その巣の捕食率に影響する要因であること、等がわかった。特定された捕食者、ブラウンキツネザルの採食行動を把握するため、週に一度群れの終日観察を行なった。この観察によって、本種は、1)午前中の早い時間帯に採食すること、2)気温が高くなると木陰に移動し夕方まで休憩すること、3)夕方にもう一度採食を行なうこと、4)夜間も採食するが、昼間に比べると樹冠部に近い高い位置を利用していること、5)採食は樹上で行ない、林床には下りないこと、等が判明した。また餌内容の記録から、餌は果実と葉に依存しており、鳥類の卵や雛を食べる割合はごく低いことがわかった。つまり、ブラウンキツネザルはサンコウチョウの巣の主要な捕食者ではあるが、彼らにとって卵や雛は主要な餌ではなく、言わば副食のようなものであることが示唆された。もうひとつの対象鳥類、テトラカヒヨドリについても林内で巣を発見し、繁殖開始時期、産卵数、ビデオによる親の抱卵、育雛行動の記録を行なった。この結果テトラカヒヨドリは、1)1月後半から繁殖を開始していること、2)一腹卵数は13卵であること、3)抱卵、育雛は全て雌が単独で行なうこと、が明らかになった。また採食行動の観察によって、テトラカヒヨドリは主に葉の裏側にいる節足動物や小型脊椎動物を食べていることがわかった。この特異な採食行動が、他種に例を見ない繁殖期の遅延の原因ではないかと推測された。2004年10月翌年1月にマダガスカル北西部のアンカラファンツィカ国立公園で野外調査を行なった。対象鳥類マダガスカルサンコウチョウ(以下サンコウチョウ)の巣を林内で発見し、昨年度に引き続き、繁殖成功率の算出、ビデオカメラによる巣の捕食者の種の同定、営巣場所の特性の記録を行なった。この結果、巣立ちの成功率は30%程度であること、巣の主要な捕食者はブラウンキツネザルとシロハラハイタカであること、周りの植生による被度が、巣の捕食に影響する要因であること、等が確認された。また巣に温度データロガーを設置し、その温度変化から捕食が起こった時間帯を推測する試みを行なった。観察結果から、この試みは有効であることが確認され、捕食が早朝および夕方に多く起こっていることが明らかになった。さらに、サンコウチョウの巣において、巣の捕食者の音声に対する親の反応を調べるプレイバック実験を行なった。すなわち、1)同所的に棲息する潜在的な巣の捕食者(ブラウンキツネザル・カギハシオオハシモズ)の音声を流したとき、2)同所的に棲息するが捕食者になりえない種(マダガスカルシキチョウ)の音声を流したとき、3)音声を流さないとき、で、実験開始から親が巣に入るまでの時間の長さを比較した。この結果、潜在的な巣の捕食者の音声を流したときは、捕食者でない種の音声を流したときや全く音声を流さないときに比べて、親の巣に入るまでの時間が有意に長くなることがわかった。つまり、親は巣の捕食者が近くにいるときには巣に入るのを遅らせていることになる。

この実験により、サンコウチョウは、自身の捕食者だけでなく子に対する捕食者の音声も認識しており、巣の捕食の危険性を回避するために、子の世話の行動を変化させていることが明らかとなった。2005年10月翌年1月にマダガスカル北西部アンカラファンチカ国立公園で野外調査を遂行した。マダガスカルサンコウチョウ(以下サンコウチョウ)の巣を発見し、巣の捕食者の同定や、捕食と営巣場所の特性の関係について観察・実験を行なった。巣の夜間の捕食者として、新たに樹上棲のヘビの一種Madagascarophis colubrinusが同定された。夜間における巣の捕食はこれまでにも確認されており、本種による捕食はかなりの頻度で起こっていることが示唆された。また昨年に引き続き、サンコウチョウの巣において捕食者の音声に対する親の反応を調べるプレイバック実験を行なった。潜在的な巣の捕食者の音声を流したときは、捕食者でない種の音声を流したときに比べて親の巣に入るまでの時間が長くなり、さらにその時間は巣のまわりの植生が密であるほど長い傾向が見られた。つまり、親は巣の捕食者が近くにいるときには巣に入るのを遅らせるが、その行動の変化は巣のまわりの植生の密度(すなわち捕食者の位置の特定のしやすさ)によっても影響を受けることが明らかとなった。同様の実験を、同一の捕食者に同じように脅威を持つ他種の警戒声を用いて行なったところ、親は他種の警戒声に対しても捕食者の音声を聞いたときと同様に反応し巣での世話の行動を変えていることが確認された。さらに、別の鳥類マダガスカルシキチョウの巣において、親がヘビの脱皮殻を巣材として用いることを発見した。ヘビの脱皮殻の巣材利用は世界的にも珍しく、その機能はまだ明らかではないが、本種のほとんどの巣において見られたことから、巣の捕食回避のために本種が進化の過程で獲得した適応的な行動であろうと推察された。以上のように本研究は、鳥類が自らの繁殖成功度を減少させる巣の捕食者に対し、さまざまな捕食回避行動を生活史特性として進化させていることを示した。
不良環境適応植物ヨシの有害金属動態と糖代謝の関係

ヨシはNaや有害重金属が多い環境でも、それらの有害元素を植物体から効率的に排除、もしくは解毒して十分に生育することができる。ヨシは根に流入したNaを地上部にほとんど輸送せず、根内で根先端に向かってNaを輸送し、最終的に根外に排出していることを明らかにした。またそのNa輸送に関わる可能性が高いイオン輸送体遺伝子を複数同定した。一方Cdに関して、ヨシは茎中のCdの約半分を、糖を主成分とした分子と結合させ、分子量1万から5万の高分子として安定に保持することを明らかにした。(1)光合成産物の動態解析:Naストレス、Cdストレス処理を行ったヨシの上位葉に^<13>CO_2を投与し、PETISによって1次同化産物の移行パターンを解析した。対照区と比べてストレス区で移行パターンに大幅な違いは見られなかったが、Cdストレス区では茎・葉鞘により多く分配される傾向にあった。(2)新規αグルカンの解析:Cd処理ヨシの茎細胞汁液中で水溶性Cdを結合している物質は分子量1050kDaのアミロペクチン様多糖でリン酸基およびカルボキシル基でCdを結合しており、立体構造の安定化にS-S結合が関与していることが分かった。上記(1)(2)の結果から、今後はCdストレス化の炭素一次同化産物のメタボローム解析を進めるとともにCd結合グルカンの生合成過程の解明を目指す。(3)ヨシ茎基部Na転流機構の分子生物学的解析:HKT、CNGC、SOS1、AKT、CHXの発現パターンを調べたところ、茎基部でNa処理により発現の上昇もしくは抑制が見られたのはCNGCおよびCHXであった。またヨシ茎基部の形態観察により、根の維管束が合流・分岐し茎になる付近で導管に隣接する柔細胞の細胞壁に特異な構造が見られ、Na処理によりその細胞にデンプン粒が蓄積することが分かった。今後はその特異な構造が何であるのかを特定するため形態観察をさらに進めるとともに、その周辺の輸送体遺伝子発現パターンをマイクロダイセクションとRT-PCRにより解析する。(1)光合成産物の動態解析:Naストレス、Cdストレス処理を行ったヨシの上位葉に<13>^CO_2を投与し、PETISによって1次同化産物の移行パターンを解析した。前年度と異なり、同一個体でストレス処理前とストレス処理後の解析を行っている。現在解析中であり、成果は平成23年度中に国内学会で発表予定である。(2)新規αグルカンの解析:Cd処理ヨシの茎細胞汁液中で水溶性Cdを結合している分子量1050kDaのアミロペクチン様多糖にはカルボキシル基が含まれている可能性が高まった。平成23年度中にCd結合グルカンの生合成過程の変動を解明する予定である。(3)ヨシ茎基部Na転流機構の分子生物学的解析:HKT、CNGC、SOS1、AKT、CHXの発現パターンを調べたところ、茎基部でNa処理により発現の上昇もしくは抑制が再現性良く見られたのはCNGCであった。このCNGCの全長配列をヨシから取得する作業を進めている。またマイクロダイセクションとRT-PCRによりこれらの遺伝子の局所発現量解析が行えることが分かり、実際に維管束とその周辺とでは発現パターンが異なるという予備的結果を得ている。1.光合成産物動態の解析^<11>CO_2投与PETIS実験のデータ解析を行った結果、Cdを添加した水耕液で3日間栽培したヨシでは対照区に比べて、またCdを添加する前と比べて、新たに同化された炭素の茎への分配が増加していたことが明確になった。これは次項で述べる糖を主成分としたCd結合物質の生合成基質の供給に貢献するものと思われる。このような変化はNaストレスでは見られなかった。光合成速度の低下は小さいにもかかわらずCdストレスが早期に炭素動態に影響を与えることが明らかになったのはこれが初めてである。2.新規αグルカンの解析Cd処理したヨシ茎に蓄積する高分子のCd結合物質は、これまでCdが外れた場合に再結合する条件が分からなかったため精製・単離・構造決定ができなかった。今回、本物質はpH2にすると高次構造が失われるがCdを添加しつつpHを5.8に戻すとCdを含む1050kDaの物質として存在できることが分かった。高次構造の維持にはジスルフィド結合の他に水素結合が大きな役割を果たしていると推測している。またCd以外にもCuやFeを結合できることが分かった。金属の結合にはリン酸基は関与しておらず、主にカルボキシル基を介して金属と結合していると推察された。3.分子生物学的解析ヨシ茎でマイクロダイセクションにより維管束とそれ以外の部分に分け、RT-PCRによって局所的な遺伝子発現パターンを解析する実験条件を確立した。

1.新規αグルカンの解析Cd処理したヨシ茎に蓄積する高分子のCd結合物質は、植物体内でCd以外にもCuやFeを結合しているが、in vitroで金属を除去してから金属を再度結合させる実験においても、Cd、Cu、Feを結合することが分かった。ジスルフィド結合を還元することによりCdがはずれ、酸化することによりCd結合量が回復したことから、ジスルフィド結合により適切な立体構造をとることがCd結合に必須であると示唆された。2.分子生物学的解析ヨシ根をマイクロダイセクションにより表皮・皮層・中心柱に分け、レーザーマイクロダイセクションとRT-PCRによりイオン輸送体遺伝子の発現パターンを解析した。根先端でのNa流入抑制と排出、および根成熟領域の中心柱でのNa回収に働くと思われる輸送体遺伝子が絞り込まれた。光合成産物の動態やCd結合物質については大きく進展したが、分子生物学的解析については組織が非常に硬いためやや遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。Cdを結合する高分子の再構成方法を確立できたのでCd結合物質の単離・精製を進める。デンプン合成の律速酵素であるADPグルコースピロホスホリラーゼの活性がCd処理により増加するが、その制御が転写・翻訳・酵素タンパク質の活性化、のいずれの段階で行われているのかを解析する。
規制帝国=EUの歴史的形成と展開

本研究は、規制帝国としてのEU(ヨーロッパ連合)を分析した。この研究は、グローバル化する現代世界にあって、世界標準と規制の設定が経済的競争力のみならず政治的影響力を左右するという認識に基づき、この分野で米国と並ぶ力を持つEUの力の源泉を、歴史と現状の両面において解明しようとするものであった。これは同時に、これまでチームで取り組んできたヨーロッパ統合史の研究をさらに発展させ、従来の研究で軽視されてきた規制分野におけるEUの帝国的な権力の検討に接続させ、その影響力の条件を明らかにした。(抄録なし)本研究は、規制帝国としてのEU(ヨーロッパ連合)を分析した。規制帝国としてのEU(ヨーロッパ連合)を、その形成過程に遡って分析する本研究は、グローバル化する現代世界にあって、世界標準と規制の設定が経済的競争力のみならず政治的影響力を左右するという認識に基づき、この分野で米国と並ぶ力を持っEUの力の源泉を、歴史と現状の両面において解明しようとするものである。これは同時に、これまでチームで取り組んできたヨーロッパ統合史の研究をさらに発展させ、従来の研究で軽視されてきたEUの帝国的な権力の検討に接続させる新しい試みともなる。本年度は、9月に大規模な国際ワークショップを開催し、統合史と規制権力研究の交錯をEUを事例にとって試みた。これにより、これまでの研究を総括し、新たな課題を確認する作業となった。また、これに引き続き、1月に研究メンバーだけの密な討議会合を開き、今後の研究視角・アプローチについて明確にし、問題関心の共有を試みた。これらの作業は、次年度のさらに犬規模なワークショップ、また雑誌の特集号などでの出版につながるものである。規制帝国としてのEU(ヨーロッパ連合)を、その形成過程に遡って分析する本研究は、グローバル化する現代世界にあって、世界標準と規制の設定が経済的競争力のみならず政治的影響力を左右するという認識に基づき、この分野で米国と並ぶ力を持つEUの力の源泉を、歴史と現状の両面において解明しようとするものである。本年度は、7月に、代表者の遠藤と主要メンバーである鈴木が、チリのサンチャゴにおける世界政治学会(IPSA)の部会として、国際ワークショップを主催し、国外の有力な研究者とともに、国際政治経済における規制権力体たるEUを検討した。また、代表者の本務校における研究紀要において、「規制権力としてのEU」特集号を組み、本研究の中間報告となるような業績を発表した。最後に、メンバーである鈴木が中心となって、最近の規制権力に関する文献を検討する研究会を3月に開催した。これらを土台に、次年度はいよいよ、編著作りに向けたシンポジウムを開催する予定である。本研究は、グローバル化する現代世界にあって、世界標準と規制の設定が経済的競争力のみならず政治的影響力を左右するという認識に基づき、この分野で米国と並ぶ力を持つEUの力の源泉を、歴史と現状の両面において解明しようとする。これは同時に、これまでチームで取り組んできたヨーロッパ統合史の研究をさらに発展させ、従来の研究で軽視されてきたEUの帝国的な権力の検討に接続させる新しい試みである。3年目の目標は、本プロジェクトの研究の完成に向けて、標準化や規制に関する研究成果の発表・発信などを本格化させることであった。また、初年度と次年度に着手されたインフラ構築、基本的問題枠組と発見的・探索的論点の共有をベースとして、さらに国内外のワークショップにて成果発表を追求した。整理すると以下のようになる。1.国内における研究成果発表のワークショップ: 9月初頭、これまでの研究成果をお互いに持ち寄り、発表する機会を設けた。具体的には、規制に関する内外の理論を消化し、本プロジェクトの理論枠組みを形成する3論文に加え、各政策セクターごとにEUの規制力を検証する経験的な分析論文を7本ほど集め、将来の出版に備えて、議論を深めた。2.国際シンポジウムの開催と本研究プロジェクトの射程拡大の模索:同じく9月、EUの標準化・規制に関連し、その東アジアへの含意を推し量るため国際シンポジウムを台北にて開催、本プロジェクトの含意を地理的に東アジアにまで拡大して探るものとなった。3. 1.2.の成果を出版という成果に落とすべく、本の草稿作りに全力を注いだ。これは、遠藤乾・鈴木一人(編)『EUの規制力』として刊行されることが決まり、日本経済評論社とのあいだで出版に合意を見た。4.ユーロ危機により、EUの規制力が予見不能な状況に陥ったため順延となったが、平成23年度6月に草稿読み上げ会を実施し、出版に向け順調に準備を進めた。本研究は、規制帝国としてのEU(ヨーロッパ連合)を、その形成過程に遡り、現在の等身大の力を分析した。

この研究は、グローバル化する現代世界にあって、世界標準と規制の設定が経済的競争力のみならず政治的影響力を左右するという認識に基づき、この分野で米国と並ぶ力を持つEUの力の源泉を、歴史と現状の両面において解明しようとするものであった。これは同時に、これまでチームで取り組んできたヨーロッパ統合史の研究をさらに発展させ、従来の研究で軽視されてきた規制分野におけるEUの帝国的な権力の検討に接続させる新しい試みであったといえよう。このような問題意識に基づき、分担者がいずれかに関わり、その外延に多くの新たな研究上のパートナーを得る形で、2冊の大きな著作を公刊することができた。一つ目は、EUという規制体の複線的な史的形成を追跡した『複数のヨーロッパ』(板橋拓己との共編、北海道大学出版会、2010年、341頁)、もう一冊は、より現状分析に焦点を当て、グローバル化時代のEUの規制標準設定力を分析評価した『EUの規制力』(鈴木一人と共編、日本経済評論社、2012年、284頁)である。これにより、危機の向こう側にあるEUの規制分野での力の理解を進展させるとともに、とりわけ、政策ごとのEUの影響力に落差が見られることなどを手掛かりに、グローバル・スタンダードや規制が実際にどのように形成されているのかを具体的に解明することができたと考えられる。本研究は、規制帝国としてのEU(ヨーロッパ連合)を、その形成過程に遡って分析する。この研究は、グローバル化する現代世界にあって、世界標準と規制の設定が経済的競争力のみならず政治的影響力を左右するという認識に基づき、この分野で米国と並ぶ力を持つEUの力の源泉を、歴史と現状の両面において解明しようとするものである。これは同時に、これまでチームで取り組んできたヨーロッパ統合史の研究をさらに発展させ、従来の研究で軽視されてきたEUの帝国的な権力の検討に接続させる新しい試みとなる。
NotchシグナルによるTbx6依存的なMesp2発現制御機構の解明

体節形成遺伝子Mesp2およびその上流の因子に関する機能解析を行った。Mesp2発現制御領域のTbx6結合サイトに変異を加えたエンハンサーノックアウトマウスを作製し、当該Tbx6結合サイトの変異によりMesp2遺伝子が完全に発現及び機能を喪失することを確認した。また、良好な抗Tbx6抗体の作製に成功し、Tbx6はTbx6発現領域全域にわたってMesp2発現制御領域に結合していること、従ってMesp2の発現を前方傍軸中胚葉に限局させている他の因子が存在することを示唆する結果を得た。さらに、メダカにおけるMesp2類似遺伝子であるmespbの発現制御領域をMesp2上流にノックインしたマウスを作製し、体節形成が完全に正常に行われること、すなわちMesp遺伝子発現制御機構が進化的に高度に保存されていることを明らかにした。これらの結果は原著論文としてDevelopment誌に発表した。転写因子Tbx6が初期発生において器官形成遺伝子の転写を許可する「門番」として働くという仮説を証明するため、Tbx6が制御する重要な遺伝子の代表としてMesp2遺伝子の発現制御機構を解析した。Mesp2は、Notchシグナルの制御下に、体節形成過程において部位特異的かつ周期的な発現を示すが、このNotchシグナルによるMesp2の発現制御にはTbx6の介在が必要という、これまでに知られていないユニークな制御機構を持つ。本年度の研究においては、研究代表者がすでに同定していた塩基配列情報を利用し、Mesp2遺伝子発現制御領域に存在するTbx6結合配列を遺伝子ターゲティングの手法で破壊したマウスを作製した。得られたマウスはMesp2ノックアウトマウスと全く同じ表現型を示し、Tbx6結合配列がMesp2の発現に必須であること、また研究代表者らが同定した発現制御配列以外にはMesp2の発現制御に必須な制御配列は存在しないことが確認できた。また、抗Tbx6抗体の作製を行い、免疫染色およびクロマチン免疫沈降(ChIP)法に使用可能な良好な抗体を得ることに成功した。Tbx6の結合がin vivoでMesp2の発現制御に関わっていることを証明するため、ChIP法により体節形成領域におけるTbx6のMesp2発現制御領域への結合状態を解析した。その結果、体節形成領域特異的にTbx6がMesp2発現制御領域に結合していることが確認された。Mesp2遺伝子は体節形成期に、周期的な帯状の発現を示し、体節の分節および各体節の前後極性の形成に重要な役割を果たす。Mesp2が機能を果たすためにはその「周期的な帯状の発現」が必要不可欠であることが分かっているが、そのような発現パターンを規定する分子機構は明らかとなっていなかった。研究代表者はこれまでの研究で、Mesp2遺伝子の発現調節領域にT-box転写因子Tbx6の結合サイトが存在することを見いだし、それがNotchシグナルと協調してMesp2の発現活性化に寄与していることを示唆する結果を得ていた。本研究においては、Mesp2発現制御領域のTbx6結合サイトに変異を加えたエンハンサーノックアウトマウスを作製し、当該Tbx6結合サイトの変異によりMesp2遺伝子が完全に発現及び機能を喪失すること、すなわちTbx6結合サイトがMesp2の発現に必須であることを明らかにした。
画像処理及び深層学習を用いた植物機能の3次元情報解析

産業革命以降、大気汚染や地球温暖化の問題が深刻化しており、環境悪化や生物多様性の喪失などの問題が生じている。植物の3次元構造(幹直径、樹高、葉面積、葉傾斜角等)はその植物の光合成機能、蒸散速度、バイオマスなどと関連し、植物の機能を決定する重要な要素である。本研究では、3次元センサー(ライダー)や立体写真測量の技術(SfM)を用いた植物の3次元測定を提案する。移動式ライダーやSfMにより精度よく植物の3次元測定を行い、さらに3次元点群処理や機械学習の手法を用いて自動的に対象植物の認識および解析を行う。