hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
熱帯の劣悪土壌地域の生物生産力回復

本研究は,わが国のMAB計画関連研究の一つである.熱帯地域では,様々な人為的要因によって生じた各種の劣悪土壌地域がその分布域を急速に拡大しつつある.その様な地域の生物生産力を回復し,それを維持してゆく植生管理の方策を建て,また,そこで安定した農林業を行うのに有効な施行方法を確立するための生態学的基礎を得ることを目的とする.そのために,熱帯における種々の劣悪土壌が,各種の土壌処理実験によって回復してゆく過程と,そのあいだの造林木作物などの成長過程を明らかにする.1.タクアパ:錫鉱山跡の硅砂土壌実験区硅砂のみからなるこの実験地では,植物は肥料なしでは全く成長しなかった.土壌処理区中最もめざましい効果がみられたのは,粘土質泥土を客土し,有機及び無機質肥料を与えた区であった.農業区では, 65年度の実験で緑葉による覆土(マルチング)の効果が顕著であったので, 66年度より造林区でも同様の試験を行い,大きな効果が得られ, 67年度からは各種のマルチング材料を用いた実験を開始した.客土は経費の点で実用的ではないので,緑葉マルチングによる土壌改良の成果が期待される.2.ラチャブリ:過伐採によりラテライト・ハードパンが形成された実験区ここでは,耕起によりラテライト・ハードパンが破壊されたところで造林木や作物の成長がよく,ハードパンの機械的破壊が重要であることが分かった.傾斜地では土壌侵食が進行し,栽培初期の林床の植物被覆が侵食防止に有効であった.成長の遅い有用樹種の植栽には,十分なサイズに育った苗木の使用が必要であることが分かった.3.ソムデット:低地焼畑耕作跡実験区土性は4実験区中もっともよく,チカラシバ属雑草の繁茂が著しい.雑草の造林初期における除草と,農業区での年3回の除草が生産力を確保するために必要であった.除草による地力の消耗を防ぐため,農業区の周囲に浅い堀を作り,雨季の間に除草した草を堀内で分解し,翌年その低土を客土する循環実験を67年度から開始した.その効果が期待される.4.フェイ・トンジョウ:高地焼畑耕作跡実験区高地(標高1400m)にあるため,熱帯の土壌としては悪くない.傾斜地であるが,土壌侵食は雑草の急速な繁茂によって防止できた.従って,造林地では,最小限の除草が有効であった.ここでは造林適合樹種の探索に重点がおかれ,カシアマツ,カリアンドラ(マメ科),スギ,ヒノキ,コウヨウザン,キリのほか,チャノキ,コーヒーの栽培が試みられている.本研究は,わが国のMAB計画関連研究の一つである.熱帯地域では,様々な人為的要因によって生じた各種の劣悪土壌地域がその分布域を急速に拡大しつつある.その様な地域の生物生産力を回復し,それを維持してゆく植生管理の方策を建て,また,そこで安定した農林業を行うのに有効な施行方法を確立するための生態学的基礎を得ることを目的とする.そのために,熱帯における種々の劣悪土壌が,各種の土壌処理実験によって回復してゆく過程と,そのあいだの造林木作物などの成長過程を明らかにする.1.タクアパ:錫鉱山跡の硅砂土壌実験区硅砂のみからなるこの実験地では,植物は肥料なしでは全く成長しなかった.土壌処理区中最もめざましい効果がみられたのは,粘土質泥土を客土し,有機及び無機質肥料を与えた区であった.農業区では, 65年度の実験で緑葉による覆土(マルチング)の効果が顕著であったので, 66年度より造林区でも同様の試験を行い,大きな効果が得られ, 67年度からは各種のマルチング材料を用いた実験を開始した.客土は経費の点で実用的ではないので,緑葉マルチングによる土壌改良の成果が期待される.2.ラチャブリ:過伐採によりラテライト・ハードパンが形成された実験区ここでは,耕起によりラテライト・ハードパンが破壊されたところで造林木や作物の成長がよく,ハードパンの機械的破壊が重要であることが分かった.傾斜地では土壌侵食が進行し,栽培初期の林床の植物被覆が侵食防止に有効であった.成長の遅い有用樹種の植栽には,十分なサイズに育った苗木の使用が必要であることが分かった.3.ソムデット:低地焼畑耕作跡実験区土性は4実験区中もっともよく,チカラシバ属雑草の繁茂が著しい.雑草の造林初期における除草と,農業区での年3回の除草が生産力を確保するために必要であった.除草による地力の消耗を防ぐため,農業区の周囲に浅い堀を作り,雨季の間に除草した草を堀内で分解し,翌年その低土を客土する循環実験を67年度から開始した.その効果が期待される.4.フェイ・トンジョウ:高地焼畑耕作跡実験区高地(標高1400m)にあるため,熱帯の土壌としては悪くない.傾斜地であるが,土壌侵食は雑草の急速な繁茂によって防止できた.従って,造林地では,最小限の除草が有効であった.ここでは造林適合樹種の探索に重点がおかれ,カシアマツ,カリアンドラ(マメ科),スギ,ヒノキ,コウヨウザン,キリのほか,チャノキ,コーヒーの栽培が試みられている.
利用者と地域のアクセシビリティの違いを考慮した施設の利用行動モデルと最適配置

本研究は、異なるアクセシビリティの店舗や地域の利用者が混在する場合に対して、施設配置モデルと買い物行動のモデルを検討した。通信販売による小売と実店舗の小売が混在する場合、電車利用者と自動車利用者の混在する場合などにおける、買い物行動の数理的モデル化をするとともに、モデルを用いることにより最適配置について検討し、アクセシビリティの変化による施設配置の変化について分析をし新たな知見をえた。数理モデル上の研究と実態調査に基づく買い物行動のメカニズムの解明の2つのアプローチで成果を上げた。25年度は、これまでの買い物行動調査に基づく買い物行動のロジットモデルを用いたモデル化についての研究を継続して行いつつ、競合する施設群の最適配置について検討を進めた。24年度の研究により、店舗へのアクセス性の低い場所の住民は、通信販売をより多く利用する傾向があることが確認されるなど、実店舗と通信販売による店舗を持たない業態との間での空間的な競合関係が生じていることが確認できた。その結果を踏まえ、通信販売事業者の存在を考慮に入れて、競合する店舗群が最適な配置を行った場合に、通信販売事業者が存在しない場合と比べて、異なる配置となるのか、そしてどのように異なる配置となるのかについて、競合立地についての数理モデルを作成した。線分上の仮想都市における競合立地の問題を例に競合状態における立地競争が繰り返された場合に、店舗の配置がどこに収束するのか、その時の集客量がどうなるのかを解析的に求めて、理論解を示した。通信販売の魅力が低い場合には、店舗は中心部にて立地競争をするが、競合する店舗に対して、通信販売の魅力が高くなると、店舗の配置は中心部を離れて配置するようになり、さらに通信販売に魅力が高くなると、店舗の配置は再び中心部に集中するようになり、そこで立地競争を繰り返すことになる。一方、競合する2店舗が協調した行動をすると、2店舗の配置は、やや中心部を離れた配置で均衡するが、通信販売に魅力が高くなると、やはり中心部に集まって均衡するようになる。つまり、一定の条件では実店舗は互いに離れて、中心部から離れた配置になるが通信販売の魅力が高くなると、次第に都市の中心部に集中して立地する傾向が高くなることが明らかとなった。通信販売の普及は、一時的に実店舗の配置を分散させる傾向があるものの、最終的には中心部に集中して配置することに作用し、買い物の不便な地域を生み出す恐れがあることが示された。郊外住宅地では店舗業態の多様化した商業施設が複数立地し、人々の買物行動が複雑化している現状がある。また、高齢化や地球環境の悪化により、「歩いて暮らせる都市」の重要性が高まっている。本研究は複雑化した買物行動の実態を把握し、現実に即した買物行動モデルを記述するとともに今後の施設配置と買物環境について考察する。港北ニュータウンを含む神奈川県横浜市都筑区在住の929人を対象に買物行動に関するアンケートを行い、店舗業態ごとに訪れる店舗・買物頻度・買物金額・施設までの交通手段・アクセス時間・単純往復割合について回答を得た。その結果から、店舗業態の特徴と居住地の特徴とが買物行動にどのような影響を与えるかを調査した。次に買物行動モデルを構築した。古くから施設規模と距離を用いた施設選択モデルについては研究がなされているが、それに加えて交通手段と通信販売の選択行動も反映されるモデルとした。なお本研究では、確率論的に記述できる非集計ロジットモデルを用いた。そして、買物行動アンケートから得られた実際のトリップによって、最尤推定法を用いてパラメータ推定を行った。こうして得られたパラメータをアンケートの結果と照らし合わせることで、モデルの妥当性を確認した。そしてパラメータの値から、交通手段ごとおよび店舗業態ごとの施設選択における特徴も明らかにすることができた。また、モデルにおいてショッピングセンターやスーパーマーケット、コンビニエンスストア、書店といった異なる店舗業態における妥当性を検討し、複数業態においても構築したモデルが施設利用行動を表現できることを示した。さらに、モデルにおけるパラメータの値やアンケート結果から、中心部にのみ大規模店舗を立地させるのではなく、ある程度地域に分散させることが望ましい傾向にあることを示すことが出来た。2014年度は、1.店舗を持たない小売業態である通販と実店舗の競合に関する最適配置および均衡配置についてのモデルおよびモデルを用いた配置分析の検討、2.地方中核都市圏の買い物行動調査と分析、3.駅前商業集積地における買い物行動の調査分析、4.大規模商業施設における買い物行動の調査分析などを行った。1においては、店舗の差別化戦略を考慮するモデルを検討した。低付加価値の普及品を取扱いう店舗と高付加価値の商品を取扱う店舗の2種類を考慮し、低付加価値の店舗が郊外部に立地し、高付加価値の店舗が中心部に立地することを示した。通信販売の普及により、実店舗は減少して不便な地域が増えるが、高付加価値の店舗と低付加価値の店舗が混在した状態の方が、通信販売に対抗することができ、不便な地域が増加しにくいことを示した。1においては、郡山都市圏を対象として買い物行動のアンケート調査を行った。

具体的には、家電製品、衣料品、食料品のそれぞれの品目について、年2回以上訪れる店舗について、買い物の頻度、交通手段をたずねる調査を行った。なお、実際の買い物行動とともに、買い物を伴わない店舗の訪問についても尋ねている。結果、店舗選択は最寄の店舗だけではなく、非常に広範囲に及ぶことを明らかにした。世代別にみると、高齢者の訪問頻度が高く、自動車利用者の訪問頻度が少ないなどが明らかとなった。3においては、駅を中心とした商業地域における買い回り行動について調査を行った。自動車にようる買い物客と電車による買い物客、男女、年齢などのセグメントに分けてに見ると、自動車による来訪者の買い物行動範囲は、電車による行動範囲よりも狭く、かつ滞在時間も短いことなどが明らかとなった。4.においては、商業施設内の買い物行動を調査し、その回遊行動の範囲、回遊行動の特徴を明らかにした。以上の考察から、望ましい買い物環境の空間構成について考察した。24年度において交通手段を考慮した買い物行動のモデル化を行い、買い物行動を記述するモデルの提案を行った。提案モデルによれば、交通手段を考慮した店舗選択と買い物行動を記述することができる。25年度は、さらに通信販売を考慮した最適配置・均衡配置のモデルを提案し、通信販売を考慮した買い物行動の記述と最適配置、均衡配置についての知見を得た。買物行動に関するアンケート調査による実態調査を行いその分析を行った。ロジットモデルを応用した交通手段を考慮した店舗選択モデルを構築し、パラメータ推定を行い有効性の検証を行い、予定通りの一定の成果を上げたと考えている。今後は、これまでの研究成果を発展させ、都市部の多くの店舗が出店している利便性の高い地域と、近年減少することによって店舗が少なく買い物が困難となっている地域の両方を対象に、買い物行動調査を行い、それぞれの地域において、交通手段および通信販売を考慮した買い物行動モデルを作成する。さらにその結果を踏まえた、店舗の最適配置について検討する予定である。24年度は新興ニュータウン地域での多様な買物行動の特性を記述するためのモデルの推定を行ったが、25年度以降は、他の地域での同様の買物行動調査とその分析を行うこと、通信販売を考慮した詳細な調査とモデル構築を行うこと、最適配置モデルとしての応用を検討することなどの課題に取り組む予定である。研究成果の発表のための旅費、研究成果の論文掲載費用、調査費用の支出が予定よりも少なかったため。研究成果の発表のための旅費、研究成果の論文掲載費用、調査実施のための費用として使用する計画である。地域を特定した店舗分布等を含む情報収集と調査、アンケート調査の実施、データの解析、論文投稿などを行っていく計画である。実地調査、アンケート調査の実施、データ整理、研究発表、論文掲載等に関わる費用に研究費を使用する計画である。
フォトクロミズムによる自由界面近傍の熱流体場の速度・温度同時計測

フォトクロミズムを熱流体場の可視化に応用し、感光染料のスピロオキサジンを溶解したエタノール水溶液に対し、紫外線パルスレーザー(YAGレーザー:355nm)照射による励起着色部の移動距離からの速度分布計測とともに、着色部の消色速度から温度分布をも非接触かつ同時に画像計測することを試みた。まず、昨年までに得られた、感光染料の消色時定数の逆数が絶対温度の逆数の指数関数で表されるという、感光染料の温度依存性については、エタノールの濃度に依存せず、その活性化エネルギーは一様であることが分かった。また、界面現象を取り扱う際に重要な問題となる、画像計測における界面位置すなわちレーザー入射位置の特定については、その神経質な性格からゲージ等を挿入できないため、光学的な手法により行った。今回は例として垂直加熱壁近傍の自然対流場という流れ場に焦点を当て、試験容器を撮影の際に奥行き方向に長さのある石英ガラスセルに変更し、レーザーによる励起着色ラインの加熱壁内壁への鏡像を同時に画像として取り込むことにより、レーザー入射位置の特定が可能となり、計測上の空間的精度の向上し、壁面(界面)近傍の流動および温度分布のより詳細な計測が可能となった。また、流動場での励起された感光染料の拡散による影響については検討したところ、大きな影響がないことも確認された。さらに、温度計測については、流れにのった着色部の移動を追跡するという観点から、温度の異なる領域を移動するという温度履歴の問題が挙げられるが、2つの感光染料を同時に用いることにより、その発光強度比を利用することにより対処できる可能性を示した。フォトクロミズムを熱流体場の可視化に応用し、感光染料のスピロオキサジンを溶解したエタノール水溶液に対し、紫外線レーザー(YAGレーザー:355nm)照射による励起着色部の移動距離からの速度分布計測とともに、着色部の消色速度から温度分布をも非接触かつ同時に画像計測することを試みた。まず、温度一定の密閉容器内に満たされたエタノール水溶液に対し、紫外線レーザーを照射し、その消色の様子を高精度・高ダイナミクス(14bit)なCCDカメラを通してコンピュータに画像を取り込み、感光染料の着色の濃淡の時間変化を追うことにより消色時定数の温度依存性について検討をした。その結果、感光染料の消色時定数の逆数が絶対温度の逆数の指数関数で表されることが分かった。また、この関係を用い、同じ密閉容器の左右を加熱・冷却することにより発生する自然対流場に対して、垂直加熱面近傍の速度・温度同時計測を試み、ある程度ゆっくりした流れ場に対しては本速度・温度計測法の適用が可能であることが分かった。今後は、流動場での対流・拡散による感光染料の発色・消色への影響を考慮した計測について検討を行い、自由界面を持つ流れ場への応用を試み、界面近傍の熱・流動特性を明らかにする。
メチシリン耐性黄色ブドウ球菌MRSAの耐性伝播機構の構造的解明

メチシリン耐性黄色ブドウ球菌MRSAの蔓延は,対感染症薬剤療法への脅威となっている.MRSAは,耐性に必須なペニシリン結合蛋白質の遺伝子mecAを有するとともに、組換え酵素類縁の遺伝子ccrAおよびccrBをも有している.これらの遺伝子によりコードされるCcrAおよびCcrB蛋白質は,耐性遺伝子カセットを部位特異的に切り出し,挿入する働きを持っており、薬剤耐性が急速に蔓延する一因となっている.研究代表者は,耐性遺伝子組換反応がどのような三次元構造によって行われるのか明らかにするため,Ccr蛋白質の性状を検討するとともに結晶化を行った.昨年度までに構築した組換え酵素発現系を用い,発現・精製した.様々なオリゴDNAとCcrB蛋白質との相互作用を検討したところ,耐性遺伝子組換え部位に保存されている29塩基対のコンセンサス配列がCcrB蛋白質と結合することが初めて明らかとなった.CcrA蛋白質はRNAと結合した多量体として得られた.これをRNase処理すると著しく沈殿するものの,このコンセンサス配列DNAを共存させると,一定条件下で沈殿しにくくなることから,CcrAもDNAとの相互作用が示唆された.CcrAは,CcrBとアミノ酸配列で30%程度の相同性を示すものの,C末端部分で欠損した部分があり,また,難溶性であるため,CcrBを優先して結晶化した.結晶化はCcrB単独およびDNA複合体として行い,結晶化条件の最適化を進めている.特に硫酸イオンによる沈殿効果が大きく,CcrBのDNA結合部位に硫酸イオンが結合しているものと考えられる.薬剤耐性遺伝子の組換え阻害剤の設計に示唆を与える.メチシリン耐性黄色ブドウ球菌MRSAの蔓延は,対感染症薬剤療法への脅威となっている.MRSAは,耐性に必須なペニシリン結合蛋白質の遺伝子mecAを有するとともに、組換え酵素類縁の遺伝子ccrAおよびccrBをも有している.これらの遺伝子によりコードされるCcrAおよびCcrB蛋白質は,耐性遺伝子カセットを部位特異的に切り出し,挿入する働きを持っており、薬剤耐性が急速に蔓延する一因となっている.研究代表者は,耐性遺伝子組換反応がどのような三次元構造によって行われるのか明らかにするため,Ccr蛋白質の結晶化試料の発現と精製を行った.黄色ブドウ球菌preMRSA株N315ゲノムDNAをテンプレートとしてccrAおよびccrB遺伝子を増幅し,pET-17bベクターに組み込んだ.得られたプラスミドを用いてλDE3溶原性をもつ様々な大腸菌株を形質転換し,発現株を得た.菌株によって,Ccr蛋白質が菌体破砕液の上清画分に得られる場合と,沈殿画分に得られる場合があった.また,上清画分に得られても分子量10MDa以上の高分子量体を形成してしまう問題があった.そのため,CcrAはN末端側とC末端側に分けて発現させた.現在,得られた試料を用いて結晶化を行っている.CcrBは,RNA複合体として精製できたので,耐性遺伝子複合体の末端に相当する2本鎖DNA存在下でRNaseA処理したところ,2量体と思われる画分が得られた.メチシリン耐性黄色ブドウ球菌MRSAの蔓延は,対感染症薬剤療法への脅威となっている.MRSAは,耐性に必須なペニシリン結合蛋白質の遺伝子mecAを有するとともに、組換え酵素類縁の遺伝子ccrAおよびccrBをも有している.これらの遺伝子によりコードされるCcrAおよびCcrB蛋白質は,耐性遺伝子カセットを部位特異的に切り出し,挿入する働きを持っており、薬剤耐性が急速に蔓延する一因となっている.研究代表者は,耐性遺伝子組換反応がどのような三次元構造によって行われるのか明らかにするため,Ccr蛋白質の性状を検討するとともに結晶化を行った.昨年度までに構築した組換え酵素発現系を用い,発現・精製した.様々なオリゴDNAとCcrB蛋白質との相互作用を検討したところ,耐性遺伝子組換え部位に保存されている29塩基対のコンセンサス配列がCcrB蛋白質と結合することが初めて明らかとなった.CcrA蛋白質はRNAと結合した多量体として得られた.これをRNase処理すると著しく沈殿するものの,このコンセンサス配列DNAを共存させると,一定条件下で沈殿しにくくなることから,CcrAもDNAとの相互作用が示唆された.CcrAは,CcrBとアミノ酸配列で30%程度の相同性を示すものの,C末端部分で欠損した部分があり,また,難溶性であるため,CcrBを優先して結晶化した.結晶化はCcrB単独およびDNA複合体として行い,結晶化条件の最適化を進めている.特に硫酸イオンによる沈殿効果が大きく,CcrBのDNA結合部位に硫酸イオンが結合しているものと考えられる.薬剤耐性遺伝子の組換え阻害剤の設計に示唆を与える.
環境ゲノムの機能多様性の解析

本課題の目的としては、環境微生物のゲノム配列を利用して、環境の違いと微生物の機能との関係を明らかにすることである。さまざまな環境から得られる微生物の遺伝子配列を利用し比較解析を行った結果、代謝系のカテゴリにおける差は、大きくないことがわかったが、環境微生物では、より小さなサブネットワークが連結しやすいという傾向を発見した。このことにより、環境中の微生物は、代謝物質のやりとりにより相互作用している可能性が示唆された。自然環境中には、未だゲノム配列の決まっていない生物種も含めて極めて多くの生物が、相互に影響を及ぼしながら棲息している。これまでのように単一生物種のゲノム配列決定だけでは、そういった生物間相互作用、あるいは生物と環境との相互作用を観察することは難しかった。しかしながら、近年、メタゲノム解析手法の発展とともに、ある環境サンプル中の生物が持つゲノム配列を網羅的に決めることができるようになった。この技術により、生物と環境との関係への理解が飛躍的に進むものと期待されている。本課題の目的としては、メタゲノム配列を利用して、環境の違いが、環境ゲノムの機能とどのような関係にあるのかを明らかにすることである。そのために、まず、自動アノテーションツールKAASを利用して、メタゲノム中の各遺伝子配列にKEGGデータベースで利用されるKOを付けた。そのKOのリストをもとに、KEGGで提供されるさまざまなパスウェイデータにマッピングを行った。KEGGでは代謝パスウェイは、階層的にカテゴライズされており、そのカテゴリに基づいて再構築されたパスウェイの分類が可能である。多くのメタゲノムデータをマッピングした結果、そのカテゴリにおける差は、大きくはないことがわかった。しかしながら、メタゲノムデータでは、サブネットワークがより結合しやすいという傾向を発見した。JGIの提供するメタゲノムデータベースであるIMG/M(http://img.jgi.doe.gov/cgi-bin/m/main.cgi)から60のメタゲノムサンプルを取得した。その遺伝子情報を、KAAS(http://www.genome.ad.jp/tools/kaas/)により自動アノテーションを行うことで、各遺伝子にKEGGオーソロジー(KO)に基づいた機能カテゴリを割りつけた。各サンプルにおけるKOのリストから、KEGGで提供されるPATHWAY、MODULE、BRITEなどの各データベースにマッピングを行った。また、このマッピングの過程を、メタゲノムのデータ用に、ある閾値以上のカバレッジで、各要素を推測できるシステムとなるようプログラムを開発した。また、MODUKEデータベースにおいては、隣接するモジュール構造を定義し、得られたサンプルデータ内で、隣接するモジュールがどの程度存在するかを推測するシステムを開発した。これにより、生体内パスウェイの機能単位であるモジュールの有無だけでなく、その連結性も評価できるようになった。ランダムに遺伝子あるいはゲノム全体を取り出し、再構築したモデルと、実際のメタゲノムのデータを比較したところ、メタゲノムデータにおけるモジュールの連結性が、ランダムモデルにおける、高連結な組み合わせの場合に近いと言う結果を得た。これは、環境微生物の化学物質を介した相互作用を示唆しているものと考えられる。
日常生活における事象音の認知に関する基礎的研究:「生活聴力」概念の提唱に向けて

本研究は,医学的な聴力では把握できない日常生活を遂行する際に必要となる聴覚的技能を明らかにし,この技能のことを生活聴力として新たな概念の提唱を目的とした.音の移動を自覚的にせよ,無自覚的にせよ,人は認知しており,それは身体の動きに現れることが示された.視覚障害者を対象とした生活聴力として道路横断場面における車輌音の接近の認知の正確性に果たす聴覚的技能について検討し得られた知見を基に,道路横断訓練ソフトウエアを開発した.調理熟達化に果たす聴覚技能の研究を行い,調理遂行に関連ある音響特性を特定し,デジタルレシピの提案を行った.(1)目的本研究プロジェクトでは聴覚検査では評価されない刺激閾以上の音の利用技術を無意識的な使用,自覚的な使用の観点から明らかにする.得られた知見から生活聴力という新たな概念の提唱を目指す本研究は,医学的な聴力では把握できない日常生活を遂行する際に必要となる聴覚的技能を明らかにし,この技能のことを生活聴力として新たな概念の提唱を目的とした.音の移動を自覚的にせよ,無自覚的にせよ,人は認知しており,それは身体の動きに現れることが示された.視覚障害者を対象とした生活聴力として道路横断場面における車輌音の接近の認知の正確性に果たす聴覚的技能について検討し得られた知見を基に,道路横断訓練ソフトウエアを開発した.調理熟達化に果たす聴覚技能の研究を行い,調理遂行に関連ある音響特性を特定し,デジタルレシピの提案を行った.【予備調査:事象音の正同定に関する基礎的調査】予備調査調査1事象音源の正確な認知に果たす音響特性の解明[方法]聴取者を囲むように8台のaフラットスピーカ(以下,スピーカと表記)を配置する.聴取者は,1台のスピーカより発せられる音からその音源を特定することを求められた.予備調査調査2複数の事象音源を同時に認知する能力の解明[方法]ダミーヘッドマイクロフォン・デジタルオーディオレコーダ・サウンドスペースプロセッサ・デジタルミキサーを用いて,3次元仮想音場を聴取者に提示した.聴取者は複数の事象音を弁別・特定して音源を言語報告した.【研究I:音源探索及び選択的聴取と身体の微細な動きとの関連性の解明】研究I実験1音源探索時における身体の微細な動きの解明[方法]一定時間,1台のスピーカより音刺激を提示する.聴取者には楽な姿勢で直立していることを求める.[現在の状況]特型スピーカの入手が滞り,さらに,実験用制御プログラムの開発に時間がかかっており,現在,研究を進行中である.次年度において完成させる予定である.【研究II:3次元音響VRを用いた道路横断場面における音場の認知と事象音による自己の行為の制御】[3次元音場提示システムの開発過程]3次元仮想音場をマルチスピーカにより提示するシステムを開発した.【研究III:調理熟達化に果たす料理時に生起する事象音の認知の役割】[料理行為遂行と事象音を記録するシステムの開発過程]映像・料理音を記録できるセンサを新たに設置し,さらにデータ記録用プログラムを開発する.[現在の状況]記録機器の設置は行われたが,映像と音声を記録するプログラムの開発は今後の課題として残されている.もし,プログラムの作成が困難な場合でも今後の研究が遂行できるようにする.【研究I:音源探索及び選択的聴取と身体の微細な動きとの関連性の解明】研究I実験1音源探索時における身体の微細な動きの解明[方法]一定時間,1台のスピーカより音刺激を提示する.聴取者には楽な姿勢で直立していることを求める.[結果]被験者に関連のある音声に注意を向けるように教示した条件とランダムノイズを聴取する条件とでは,リカレンスプロットに差異が認められた.引き続き綿密な条件設定と解析を行う必要がある.【研究II:3次元音響VRを用いた道路横断場面における音場の認知と事象音による自己の行為の制御】[3次元音場提示システムの開発過程]3次元仮想音場をマルチスピーカにより提示するシステムを開発した.【研究III:調理熟達化に果たす料理時に生起する事象音の認知の役割】[方法]予備調査として,日常的に行われている調理場面を取り上げ,発話分析を行った.[結果]メインとなるゴールには,入れ籠構造的に下位ゴールが設定されており,下位ゴール達成において料理音に注意が向けられていることが示唆された.【調理熟達化に果たす料理時に生起する事象音の認知の役割】[料理行為遂行と事象音を記録するシステムの開発過程]映像・料理音を記録できるセンサを新たに設置し,さらにデータ記録用プログラムを開発する.[調理実験と調理時の音響解析]目的:2種類の調理課題において調理遂行とそれらに関連する感覚的手がかりについて明らかにした。方法:唐揚げと妙め物という2種類の調理課題を用いて、調理を被験者に遂行してもらい、調理行動を決定する際にどのような感覚的手がかりを利用しているのかについて言語報告させた。さらに、調理過程の事象音を録音し音響解析を行った。結果:唐揚げ及び妙め物の調理課題を達成するために、被験者は多用な感覚手がかりを利用していた。また、謂理中の事象音を音響解析した結果、それぞれの調理過程に特有の音響特性の変化が認められた。このことは、唐揚げや妙め物を遂行する際に事象音に喚起することを考慮したデジタルレシピ開発の根拠となった。

さらに注目すべきは、妙め物の調理過程の音響解析から、事象音にいわゆる超音波領域の強い音が含まれていた。このことは、料理や食事と癒しとの関連性に関する新たな研究課題を示唆するといえる。【音源定位に関する研究】[音源の個数と音源定位との関係に関する心理学的実験]目的:音像の個数とその特定の正確性との関連性を明らかにした.方法:被験者は,晴眼者40名盲人5名であった.静止音源3種類,移動音源3種類を一つの音刺激に合成し,ヘッドフォンにより提示した.被験者は,どのような音が聞こえたか,何個聞こえたかを報告した.結果:個人差が大きかったが,最低でも,5種類,5個の異なる音を聴取可能であり,最大で20個の音を分離して聴取していた.注目すべきは,晴眼者よりも,盲人の方が多くの音を聞き分け,「且つ記憶していた.移動音源は異なる車種の音であり,それらを別の音として聞き分けて記憶していたのが盲人であった.生活上,頻繁に聴取している車輌音はより鋭敏に且つ強く記銘されることが示唆された.【3次元音響VRを用いた道路横断場面における音場の認知と事象音による自己の行為の制御】3次元仮想音場を利用して,盲人の道路横断訓練システムを開発する.開発に当たっては,これまでの心理学的実験を踏まえ,音響変数をある程度自由に変更できる仕様を目指す.3次元仮想音場サウンドスペースプロセッサ及び音源提示を行うプレーヤは,MIDIで制御される.これらの制御及び,サウンドスペースプロセッサの音響変数の変更に関わるプログラムを開発した.プログラム(ソフトウエア)は,Windows上で動作し,VC++で開発された.GUIの改良を行い実際に使用できるソフトウエアとして近日中に公開予定である.
植物Gα-GPCRを介するシグナル化合物及び伝達因子の探索系の開発ならびに探索

出芽酵母(Saccharomyces cervisiae)の性フェロモンシグナル伝達系を利用したシロイヌナズナのGPCRの取得を目指した。FAR1,ScGPA1二重変異株にFus1-nphを導入し、さらにAtGPA1とコントロールとしてScGPA1を導入した。AtGPA1は酵母のGβγを抑えなかった。そこで、ScGPa1とAtGPA1のキメラを製作した。GPCRのスクリーニングには、より長くAtGPA1の配列を有するchimeraBを用いた。この形質転換酵母にシロイヌナズナcDNAライブラリーを導入し、リガンドとしていくつかの植物ホルモン、または植物からの抽出物を与えた条件で酵母を培養し、幾つかの遺伝子をクローニングした。これらの遺伝子の解析を進めている。上述の実験に加えて、yeast two-hybrid systemを用いて、AtGPA1結合タンパク質の取得を試みた。野生型AtGPA1と変異を導入したAtGPA1QLを用いた。スクリーニングの結果、ATGPA1QLと相互作用するクローンとしてQL21を得た。QL21はキナーゼ領域を有し、データベース上ではMAPKKKファミリーに属していた。GαとMAPKKKの相互作用は報告例がなく、新たなシグナル伝達様式を構成する可能性を示唆しており、興味深く、その機能の解明を継続中である。
iPS細胞による癌幹細胞モデルを活用した全く新しいdecoy 療法開発の試み

研究目標を「癌幹細胞をターゲットとした治療方法の検討」から、正常細胞中には存在しないウイルスゲノムが発癌につながる「子宮頸癌の新たな治療戦略の検討」に変更している。子宮頸癌および前癌状態(cervical intraepithelial neoplasia:CIN)における進行度による血中ヒトパピローマウイルス(HPV)遺伝のreal time PCRを用いた検出系を確立し腫瘍マーカーとしての治療効果判定、再発診断へ応用できる可能性の検討を続けている。現時点では、リンパ節転移や遠隔転移を伴う比較的進行した症例では血中HPVゲノムが検出されているが、早期症例やCIN症例でのでの検出にはさらなる調整が必要である。また、HPV関連癌における、CRISPR/Cas9システムによるゲノム編集を利用した治療法についての検討を続けた。我々の検討中に、ゲノム編集を用いた癌治療の研究は広く実施されており、発癌にもっとも重要とされるHPVのE6、E7タンパク領域をターゲットとしたゲノム編集により、in vitroでHPV陽性ヒト子宮頸癌細胞株の増殖抑制とアポトーシス誘導が可能であることはすでに報告されており(Hu Z,etal. Biomed Res Int. 2014)、近年ではヌードマウスを用いたin vivo的な成果の報告もあり(Yoshiba T, et al. Oncol Lett. 2019)、より現実的な治療法となりつつある一方で、編集効率を正確に評価する指標として、精密な血中HPV遺伝子の計測系が有用となることが期待される。本研究は、癌の再発および転移には癌幹細胞の存在が重要であることに着目し、癌幹細胞の特性解析により、新しい治療法や再発の診断法を模索するものである。初年度は、癌幹細胞モデルの特性解析を行うこととしていたが、臨床検体から選定した細胞は、継代を繰り返していく経過で性質に変化をきたし、癌幹細胞としての特性解析に関して安定したデータを得ることが困難であった。そこで、癌幹細胞候補となる細胞の収集方法について見直しが必要となった。癌が遠隔転移をきたすにあたっては血中に遊離した癌幹細胞がきっかけとなるため、血中の癌幹細胞の特性について解析することが重要であると考えた。これにあたっては、血中には様々な幹細胞が混在していることから、癌由来の細胞を同定するために、癌特異的な遺伝子を発現するものが適しており、子宮頸癌はその発生にヒトパピローマウイルス(HPV)の感染と遺伝子のインテグレーションが必須とされていることから、末梢血中の子宮頸癌幹細胞は、幹細胞性質を有するとともに、HPV遺伝子を有するものとして、他の幹細胞と効率的に鑑別可能であると考えた。従って、平成27年度は進行子宮頸癌患者の末梢血を用いて型特異的HPV DNAをreal time PCRにより検出することを試み、血中HPV DNA陽性細胞の検出手法を確立した。本研究では、癌幹細胞候補となる細胞を得て特性解析が必要となるが、信頼できる癌幹細胞の選定方法について見直しが必要となった。平成27年度の研究により、末梢血中において、子宮頸癌特異的であるHPV DNAを発現する細胞の検出が可能となったため、今後は、この中から癌幹細胞性質を有する細胞の選出とその特性解析を進める。本研究は、癌幹細胞をターゲットとした新しい治療方法を見出すことを目的とし、開始当初は培養癌細胞及び臨床検体から分離培養した癌細胞を用いて癌幹細胞モデルを作成し、その特性解析を行いながら増殖能や浸潤能を調整したdecoy幹細胞を調製することを目指した。培養癌細胞については、遺伝子導入技術により幹細胞様細胞を得ることに成功し、オリジナルの癌細胞と比較して細胞形態や増殖能などの特性の変化が確認できた。前年度、正常体性幹細胞と癌幹細胞を区別して検証するために、子宮頸癌患者の末梢血中からヒトパピローマウイルス(HPV)遺伝子を保有し、かつ幹細胞様性質を有する細胞を回収し特性解析することを着想した。末梢血中にcell free DNAを証明することはできたが、細胞の検証については、その確立の低さから、網羅的な特性解析は難航し、研究の遂行は困難であると判断した。そこで、別の手法による癌幹細胞をターゲットとした治療法の可能性について検討した。子宮頸癌はHPVが子宮頸部上皮の中の、円柱上皮扁平上皮境界に存在する幹細胞様性質を有する予備細胞に感染することを契機として、持続感染を経て宿主ゲノムにウイルスゲノムの特定領域(E6およびE7領域)がインテグレーションすることでcervicalinteraepithelial neoplasia(CIN)という前癌状態を経て癌へと至る疾患である。E6あるいはE7領域を有する幹細胞は、他の正常体性幹細胞とは明確に区別することが可能であり、この特定領域に対してゲノム編集を施すことで腫瘍性性質の調製を図ることを着想し、検体とする癌細胞とゲノム編集技術の確立に向けた準備を開始した。当初着想した癌幹細胞モデルを利用した治療法の開発については、特性解析の段階で問題が生じたため、新規治療法の立案が必要となった。近年急速に技術が向上しているゲノム編集は、ウイルス性発癌の領域でも大いに注目されており、子宮頸癌領域についての研究も幾つか報告されている。一方で、本邦では若年者の子宮頸癌及びその前癌状態の罹患率が上昇していることが問題となっているが、若年者の前癌病変では子宮頸部の部分切除という妊孕性にも影響を及ぼす治療が施されることもあり、少子化問題をさらに深刻なものとする可能性を秘めている。

今回新たに着想した治療法は、前癌状態でE6およびE7領域のゲノムインテグレーションをきたしている幹細胞をも対象とすることが可能であり、外科的治療法しか存在しなかったCINの画期的な治療法の一つとなり得るものであり、確立へ向けて29年度以降多くの検証を続けていくことを予定している。癌幹細胞をターゲットとした治療法の検討において、HPV(ヒトパピローマウイルス)持続感染とホストゲノムへの組み込みが発癌の原因として明らかとなっている子宮頸癌を対象とすることに変更し、現在は血中のHPV遺伝子の検出レベルと病勢の進行程度、並びに再発マーカーとしての感度を標準化するために、real time PCRによるHPV遺伝子検出のための実験系の確立のための調整を行っている。また、HPVが感染した前癌状態(CIN:cervical intraepithelial neoplasia)から浸潤癌までの臨床検体におけるHPV遺伝の発現レベルの検討と、ゲノム編集技術を用いたHPV遺伝子保有細胞における特定の発癌領域(E6およびE7領域)の不活性化による子宮頸がん治療の可能性を模索するための準備をしている。研究費申請当初に着装していた癌幹細胞に対する治療を再検討し、子宮頸癌細胞にしか存在しないHPV遺伝子を非常に感度の高い腫瘍マーカーとして利用することを目指しており、PCRの条件調整と再現性、cut offレベルの調整に難航している。また、ゲノム編集については、研究代表者が所属する研究室としては初の試みであり、施設内の先行研究者の指導を仰いでいるところにある。研究目標を「癌幹細胞をターゲットとした治療方法の検討」から、正常細胞中には存在しないウイルスゲノムが発癌につながる「子宮頸癌の新たな治療戦略の検討」に変更している。子宮頸癌および前癌状態(cervical intraepithelial neoplasia:CIN)における進行度による血中ヒトパピローマウイルス(HPV)遺伝のreal time PCRを用いた検出系を確立し腫瘍マーカーとしての治療効果判定、再発診断へ応用できる可能性の検討を続けている。現時点では、リンパ節転移や遠隔転移を伴う比較的進行した症例では血中HPVゲノムが検出されているが、早期症例やCIN症例でのでの検出にはさらなる調整が必要である。また、HPV関連癌における、CRISPR/Cas9システムによるゲノム編集を利用した治療法についての検討を続けた。我々の検討中に、ゲノム編集を用いた癌治療の研究は広く実施されており、発癌にもっとも重要とされるHPVのE6、E7タンパク領域をターゲットとしたゲノム編集により、in vitroでHPV陽性ヒト子宮頸癌細胞株の増殖抑制とアポトーシス誘導が可能であることはすでに報告されており(Hu Z,etal. Biomed Res Int. 2014)、近年ではヌードマウスを用いたin vivo的な成果の報告もあり(Yoshiba T, et al. Oncol Lett. 2019)、より現実的な治療法となりつつある一方で、編集効率を正確に評価する指標として、精密な血中HPV遺伝子の計測系が有用となることが期待される。子宮頸癌患者における末梢血中HPV DNA陽性細胞の中から幹細胞性質を有する細胞を選別する手法を確立する。
機能性分子センサを備えたスマートマイクロ流路の開発

本研究では表面上における圧力分布を二次元的に計測可能な手法である感圧塗料(PSP)を基に,マイクロ流路そのものをセンサ化したスマートマイクロ流路を開発した.マイクロ流路の作製に広く用いられているソフトリソグラフィにおいて,材料にPSPを混ぜて流路を形成することで,流路そのものがいわばPSPとして機能するようになる.気体流れにおいて圧力,液体流れにおいて酸素濃度の二次元分布を,また,感温塗料(TSP)を用いることで温度分布計測を実現した.本研究では表面上の二次元圧力分布計測手法として確立された感圧塗料(PSP)を拡張し,マイクロ流路そのものをセンサ化したスマートマイクロ流路を開発することを試みる.ソフトリソグラフィによるマイクロ流路の素材として広く利用されているPDMSが酸素透過性を有していることに着目し,PDMSに色素分子を含有させることにより流路そのものがいわばPSPとして機能し,光照射による発光強度を撮像するだけで壁面上の分布が可視化できるような流路として開発する.さらには,酸素濃度や温度の計測や,これらの複数の物理量を同時計測可能なスマートマイクロ流路へと発展させる.マイクロ気体流れに適用する際には,PDMSが酸素透過性を有しているために,PSPとして利用できる利点とは裏腹に流路外との流体の流出入が流れ場を変化させてしまう恐れが考えられる.そこで,色素分子を含有する層の上に気体遮断性の層と組み合わせることで,流れ場への影響を排除した.気体遮断性の層の材料の調査を行い,最適な条件を探索した.さらに,障害物や曲がり管などの複雑な形状の流路における実証試験を試みた.マイクロ液体流れに適用するために,二流体の混合流路を作製して実証実験を実施した.窒素をバブリングすることにより酸素濃度に高低差をつけた二流体の混合状態を観察した.その結果,液体の場合においてもPDMSの酸素透過性の問題が明らかとなったため,気体の場合と同様に気体遮断性の層の材料の調査を行い,最適な条件を探索した.本研究では表面上の二次元圧力分布計測手法として確立された感圧塗料(PSP)を拡張し,マイクロ流路そのものをセンサ化したスマートマイクロ流路を開発することを試みる.ソフトリソグラフィによるマイクロ流路の素材として広く利用されているPDMSが酸素透過性を有していることに着目し,PDMSに色素分子を含有させることにより流路そのものがいわばPSPとして機能し,光照射による発光強度を撮像するだけで壁面上の分布が可視化できるような流路として開発する.さらには,酸素濃度や温度の計測や,これらの複数の物理量を同時計測可能なスマートマイクロ流路へと発展させる.まず,直線形状のマイクロ流路における圧縮性流れを対象として,スマートマイクロ流路による圧力分布計測の実証試験を行った.そして,入口・出口効果による流れ場への影響を従来手法では不可能であった圧力分布として計測することに成功した.さらに,スマートマイクロ流路として圧力のみならず温度に対する計測を行うために,PSPによる圧力分布計測に倣い感温塗料(TSP)を拡張した温度分布計測を行った.そのため,圧力分布計測開発時と同様にスマート流路製作に対する最適な条件の探索を行った.そして,超音速ノズル流れにおける実証実験を行い,ノズル下流における大幅な温度低下を確認するとともに,温度変化を伴う場に適用した際の圧力測定における問題点を明らかにした.本研究を通して,液体や気体を対象としたマイクロスケール流れ場における圧力,酸素濃度,温度などの分布計測が可能なスマートマイクロ流路の開発に成功したといえる.本研究では表面上における圧力分布を二次元的に計測可能な手法である感圧塗料(PSP)を基に,マイクロ流路そのものをセンサ化したスマートマイクロ流路を開発した.マイクロ流路の作製に広く用いられているソフトリソグラフィにおいて,材料にPSPを混ぜて流路を形成することで,流路そのものがいわばPSPとして機能するようになる.気体流れにおいて圧力,液体流れにおいて酸素濃度の二次元分布を,また,感温塗料(TSP)を用いることで温度分布計測を実現した.本研究では表面上の二次元圧力分布計測手法として確立された感圧塗料(PSP)を拡張し,マイクロ流路そのものをセンサ化したスマートマイクロ流路を開発することを試みる.ソフトリソグラフィによるマイクロ流路の素材として広く利用されているPDMSが酸素透過性を有していることに着目し,PDMSに色素分子を含有させることにより流路そのものがいわばPSPとして機能し,光照射による発光強度を撮像するだけで壁面上の分布が可視化できるような流路として開発する.さらには,酸素濃度や温度の計測や,これらの複数の物理量を同時計測可能なスマートマイクロ流路へと発展させる.まず,PSPの色素分子をPDMSに含有させた塗料が通常のPSPとして機能することを確認した後,色素分子の候補の特性調査を実施することで,色素の選択を行った.また,マイクロ流れに適用する際に特に重要となるのは,色素分子のPDMSに対する分散性であるため,作製したサンプルにおける凝集の程度を考慮しながら評価した.また,空間分解能について解析的に考察することで,定量的な評価が行えるようにした.さらに,圧力分布がない場においては酸素濃度に対する計測が可能であることを確認した.PDMSはガラス面と接着する際に表面を親水性にする処理が行われることが多いが,その処理による基礎特性への影響の有無を,流体を液体として調べた.その結果,表面処理を行っても問題なく測定できることを確認した.液体においてもPDMSの酸素透過性が問題になることは想定外であったが,気体における知見を適用することができたために,おおむね順調に進展している.色素の選択や液体への適用などを実施した結果,予想通りの結果が得られ,大きな問題もなく当初計画通りおおむね順調に進展している.

今後は,PDMSの酸素透過性の問題を解決した上でさらに発展させ,スマートマイクロ流路をマイクロ気体流れおよびマイクロ液体流れに適用して実証試験を進める.また,温度分布の測定も可能なように,感温塗料の適用も試みる.その後,圧力と温度に感度を持つ色素分子を同時に含有するスマートマイクロ流路を作製し,マイクロ気体流れにおける圧力と温度の同時計測を試みる.今後は,選択した色素分子をPDMSに含有させてマイクロ流路を作製し,流路形状・センサ機能の再現性の確認と色素分子の分散性を確認する.その後,顕微鏡下で観察するための光学系の構築を行う.スマートマイクロ流路をマイクロ気体流れに適用し,定量的に壁面上分布の可視化計測が可能であることを実証する.まずは,圧力分布計測を実施する.流路形状としては圧力分布を捉え易いように大きな圧力変動の生じるノズル形状とする.また,スマートマイクロ流路を形成したことによって基礎特性が変化しないことも確認する.次に液体の適用性を確認するために,二流体の混合流路を作製して実証実験を実施する.液体においては大きな圧力変動が期待できないため,酸素濃度の変動の大きい流れ場で検証を行う.マイクロ流路として多数のサンプルを作成するため,PDMS等の薬品類を購入する.そのため,研究費を繰り越して次年度の研究費と合わせて実施する.マイクロ流路として多数のサンプルを作成するため,PDMS等の薬品類を購入する.顕微鏡下で観察するための光学系を構築する.そのため,研究費を繰り越して次年度の研究費と合わせて実施する.
太陽系起源にかかわる惑星探査の基礎

個体惑星の探査方針に関しては,機会ある毎に関連研究者と討議を重ねており,わが国独自の探査方法であるペネトレータによる個体惑星内部構造の研究方法と,光学的なリモートセンシングを主体とする表面物質の探査方法の何れに重点を置くべきかについて検討を進めている.金星大気探査用観測装置のうち,ファブリペロー干渉計については,今年度は干渉フリンジの二次元記録についての基礎実験を行ない,良好な結果を得た.また紫外分光計については,光学系の基本設計を終り,それに基づいて装置を試作し真空チェンバー中での予備実験を進めている.また金星大気密度の変動を検出する目的で開発するマイクロ加速度計については先ずその準備として技術的資料を収集し,基本的な調査を終えている.金星電離層プラズマ測定用のリターディングポテンシァルトラップについても技術的検討を進めている.一方,惑星磁気圏探査に関しては,プラズマ粒子のエネルギー,質量,荷電状態の計測を行う装置と,粒子ビームを用いて電磁界を計測する装置の基礎実験を続けている.また太陽近傍プラズマの探査についても調査を開始した.個体惑星の探査方針に関しては,機会ある毎に関連研究者と討議を重ねており,わが国独自の探査方法であるペネトレータによる個体惑星内部構造の研究方法と,光学的なリモートセンシングを主体とする表面物質の探査方法の何れに重点を置くべきかについて検討を進めている.金星大気探査用観測装置のうち,ファブリペロー干渉計については,今年度は干渉フリンジの二次元記録についての基礎実験を行ない,良好な結果を得た.また紫外分光計については,光学系の基本設計を終り,それに基づいて装置を試作し真空チェンバー中での予備実験を進めている.また金星大気密度の変動を検出する目的で開発するマイクロ加速度計については先ずその準備として技術的資料を収集し,基本的な調査を終えている.金星電離層プラズマ測定用のリターディングポテンシァルトラップについても技術的検討を進めている.一方,惑星磁気圏探査に関しては,プラズマ粒子のエネルギー,質量,荷電状態の計測を行う装置と,粒子ビームを用いて電磁界を計測する装置の基礎実験を続けている.また太陽近傍プラズマの探査についても調査を開始した.
新規ホールゲノムジェノタイピング（GWGS）に基づいた有毒アオコ変動機構の解明

秋田県八郎湖の有毒アオコ変動機構の解明を最終目的として,八郎湖より分離したMicrocystis属を新規ホールゲノムジェノタイピング(GWGS)法で分類し,その分類に基づいてMicrocystis属培養株の増殖特性を調査した。低温適応株であった0824株は特徴的な遺伝子構造を有しており,GWGSに供したMicrocystis属10株との相同性は最大73.7%であった。また,0824株はmcy遺伝子群が欠損したミクロシスチン非産生株,N7株は保有する産生株であることが明らかになった。世界的に問題となっている有毒アオコの代表種であるMicrocystis属は、産生される毒素ミクロシスチンの種類や量だけでなく産生の有無も種(species)内で異なっている。また、細菌の分類に一般的に用いられる16S rRNA遺伝子では変異がないことから、より高精度なジェノタイピングに基づいて毒産生や増殖特性を明らかにする必要がある。本研究では、ホールゲノムジェノタイピング(GWGS)法を新たに開発し、Microcystis属培養株の分類と毒素産生特性の解明を目的としている。平成28年度は八郎湖より単離したN0824、5B、N7の3株を次世代シーケンサー(NGS)により配列解析した。特にN0824株のscaffoldsは79と極めて良好な結果が得られた。現在、N0824株のゲノム配列をアノテーション(機能付与)解析しており終了後にデータベースに登録予定である。八郎湖の水質モニタリングにおいて、平成28年度は6月から8月の降水量が少なく(270 mm,平年393 mm)アオコが頻発した。また、ミクロシスチンは8月から10月まで検出され、8月22日に最大となった。アオコ形成藻類を16S rRNAアンプリコン解析によりモニタリングした結果、7月はAnabaena属、8月以降はMicrocystis属とPlanktothrix属が優占していた。また、10月に発生した有毒アオコはMicrocystis属主体であり、改めて本研究の重要性が証明された。さらに、Microcystis属培養株の増殖及び毒産生特性の解析の結果、N0824株は15°Cで増殖する低温耐性株であった。また、N7株はミクロシスチン産生株であったが、他の湖沼で単離された株(NIES-843株)と比較して毒産生量が極めて少ない結果となった。特にN0824株のdenovoアッセンブルは極めて良好な結果が得られた。現在、N0824株のゲノム配列をアノテーション(機能付与)解析している。アノテーション解析は平成29年度の研究計画であり概ね順調に進んでいると言える。しかしながら、MCC-NIESより取り寄せたMicrocysits属八郎湖株は、DNA抽出を目的とした培養で他の細菌のコンタミネーションが確認された。そのため、2年間で目標である16株のシーケンスの半分を達成できていない。一方で、八郎湖の水質モニタリングにおいて、平成28度はアオコが頻発した。また、アオコ形成藻類を16S rRNAアンプリコン解析によりモニタリングした結果、10月に発生した有毒アオコはMicrocystis属主体であった。10月の八郎湖の水温は20°C未満であり低温耐性を持った特殊なMicrocysits属の存在が示唆される。まさに本研究が目的とする高精度なジェノタイピングに基づいて毒産生や増殖特性を明らかにする必要性が証明された。今後も継続したデータの補填を行っていく。さらに、Microcystis属培養株の増殖及び毒産生特性の解析の結果、N0824株が15°Cで増殖する低温耐性株であることが明らかとなり概ね順調な結果を得られた。今後さらに温度や照度がミクロシスチン産生に及ぼす影響を解析していく。ホールゲノム解析の結果、Microcystis属0824株はmcy遺伝子群が欠損したミクロシスチン非産生株、N7株は保有する産生株であることが明らかになった。低温適応株である0824株は、著者らが以前に解析した同じミクロシスチン非産生株であるM. aeruginosa NIES-44株とは異なり、3つの非リボソームペプチド合成酵素(NRPS)を保有していた。0824株は、NIES-44株間でも2,221の非共通遺伝子を有しており、特徴的な遺伝子構造を持つことが推察された。なお、Microcystis属0824株のWhole Genome Shotgunプロジェクトは、DDBJ/EMBL/GenBankにアクセッションNo. BDSM00000000として登録した。