hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光の放射圧を利用した有機分子の回転制御

光には物質を動かす力(光の放射圧)がある。本研究では、光により、溶液や液晶、柔粘性結晶中にある分子を運動・回転させられるようにすることを目的とした。単分子にまで剥離させた無機ナノシートを水中に分散させたコロイドにレーザー光を照射したところ、無機ナノシートをレーザー光の偏光方向に対して平行に配向させることができた。ナノシートに有機分子を吸着させるとよりたやすく配向変化がもたらされ、分極率、屈折率、そして照射した光渦の波長におけるモル吸収係数が大きい有機分子を吸着させるほど配向を容易に変化させられることもわかった。本研究は、軌道角運動量を持つ特別な光、「光渦」により、溶液や液晶、柔粘性結晶中にある分子を協奏的に同一方向に回転させられるようにすることを目的としている。そのために、●分子の同一方向への回転運動を感度良く検出する方法の確立、●光渦の放射圧を強く受ける分子の設計指針の導出、に取り組むことを計画している。平成27年度は、1光渦発生装置の製作、2顕微鏡で観察できるサイズの有機微粒子の回転制御に取り組んだ。1光渦発生装置の製作:現有のレーザー装置の中で、モード特性の良い光源であるNd:YAGレーザーの高調波である532 nmの光を、位相変調型空間光変調器(SLM)に入射させることにより光渦を発生させられるようにした。生成した光渦を、顕微鏡下で直径数μm程度のポリスチレン球に照射し、光マニピュレーション特性を検証した。その結果、光渦発生の最先端を走るグループと同等の質を有する光渦が生成していることを確認した。また、スパイラル位相板を用いて、波長1064 nmのNd:YAGレーザー光から光渦を発生させる光学系の構築にも着手した。2顕微鏡で観察できるサイズの有機微粒子の回転制御:形状とサイズが揃った有機化合物からなるナノ粒子を作製し、有機化合物の分極、屈折率、吸収係数と光渦との相互作用の強さとの間の関係を研究期間内に定量的に見積もれるようにするために、粘土鉱物を被覆したシリカ粒子に着目した。被覆された粘土鉱物に有機化合物を吸着させることで、有機化合物を含む形状とサイズが揃ったナノ粒子を作製することが出来た。有機化合物を含まないシリカ粒子と有機化合物を含むシリカ粒子との間で、作用する光の放射圧を比較したところ、有機化合物を含むシリカ粒子の方が光の放射圧を強く受けることを確認できた。光渦の発生装置については、当初計画した位相変調型空間光変調器を用いた系に加え、スパイラル位相板を用いた系も構築し、当初計画を上回る進展が得られた。また、分子の回転制御についても、有機化合物をドープした粘土鉱物が被覆されたシリカ球の回転制御に成功しており、このまま研究を進めれば、研究期間内に本研究の目的の1つである「光渦の放射圧と強く相互作用する分子の設計指針の確立」は可能であると予想される。さらに、無機高分子の一種であるニオブ酸ナノシートを試料に、無機ナノシート(高分子)一つ一つを協奏的に運動させ、特異的な分子配列をもたらすことにも予備的に成功している。本研究では、光の放射圧により、溶液や液晶、柔粘性結晶中にある分子を協奏的に同一方向に回転させられるようにすることを目的とした。そのために、●分子の同一方向への回転運動を感度良く検出する方法の確立、●光の放射圧を強く受ける分子の設計指針の導出にも取り組んだ。当初の計画では、有機化合物の微結晶を研究対象として考えていた。しかし、サイズが揃っていて真球に近い有機微結晶を得ることが難しいことが原因で、有機化合物の種類や微結晶の大きさと、回転しやすさとの関係を系統的に結びつけることはできなかった。そこで、光学顕微鏡でも回転が観察可能な、サイズがマイクロメーターオーダーの無機ナノシートのコロイド、および無機ナノシートに有機化合物を吸着させたハイブリッドのコロイドを試料に用い、回転制御を行う事とした。無機ナノシートは、適切な濃度でコロイドにするとリオトロピック液晶相を呈する。液晶状態にある無機ナノシートのコロイドに直線偏光のレーザー光を照射すると、無機ナノシートはレーザー光の偏光方向と平行になるように配向することがわかった。また、円偏光を作用すると、焦点付近のナノシートは、偏光の回転方向に回転することも見いだした。回転の速度は、コロイドの濃度、すなわち無機ナノシート液晶の粘性を低くすれば、また、分極率の大きな有機化合物を無機ナノシートに吸着させれば早くできることを明らかにできた。さらに、液晶相ならではの特徴として、焦点の周辺部では光による勾配力がドミノ倒し的に働き、焦点の直径に対して100倍にもおよぶ範囲にわたって、ナノシートやナノシートのハイブリッドが同心円状に配列することもわかった。

スパイラル位相板を用いた光渦発生装置も完成させ、光学系を複数にすることでマシンタイムの逼迫を緩和し、複数の大学院生が同時に実験できるようにする。このことにより、有機化合物をドープしたシリカ球の回転制御と同時に、当初計画していた「分子の同一方向への回転運動を感度良く検出する方法の確立」にも取り組めるようにし、研究期間内に「光の放射圧による有機化合物の運動制御」に関する基礎的な知見を明らかにしていく。機能物性化学集光用の対物レンズの購入を予定していたが、光渦生成装置の完成をみずに購入してしまうと、仕様が合わず無駄になる可能性もあったため、購入を延期した。購入を延期していた対物レンズの購入とともに、成果を国際学会で発表するための旅費に使用する。
電気浸透力と強磁性コロイド粒子の自己組織化過程を利用したマイクロ流体素子の開発

将来のマイクロバイオ分析チップ設計のための要素技術開発を行い、以下の結果を得た:1.電気浸透現象を理論的に解析し、電気浸透力、電気泳動、電気流体力学を全て盛り込んだマイクロ流体の運動解析プログラムおよびマイクロチャネルの設計プログラムを開発した。2.強磁性ナノ粒子分散系におけるクラスター成長、クラスター構造、レオロジー特性を解析し、以下の結果を得た:(1)せん断流場に交流磁場を施すことにより、ある周波数範囲で負粘性効果があらわれることがわかった。(2)交流磁場の周波数とナノ粒子の凝集過程の関係を明らかにした。(3)回転磁場中でのクラスター形成過程を解析し、マイクロ領域における反応促進法を開発した。(4)回転磁場によるナノ/マイクロ粒子マニピュレーション法を開発した。3.直流磁場中の常磁性粒子のクラスター形成過程および構造を明らかにした。4.シリコン基板、石英基板上の樹脂に10μm100μmのチャネル等のマイクロストラクチャーを形成する、レーザー加工法を開発した。5.3次元立体流路のレーザー加工法を開発し、流体混合が効率的に行えるようになった。6.マイクロバイオシステムを試作し、赤血球の変形能および表面粘性、血球計数の測定が行えることを確認し、また、微量血液吸入システムが正常に動作することが分かった。上記要素技術の特許出願を行い、近い将来のマイクロバイオシステム開発に大きく貢献できるものと考えている。磁性コロイド粒子によって形成されるクラスター構造について理論解析を行い、クラスターパターンに与える系の温度、粒子密度、粒子間相互作用、外部磁場、系のサイズの影響を明らかにした。また、交流磁場と磁性コロイド分散系のレオロジー特性について解析し、ある磁場周波数条件において見かけの粘性係数が負になることがわかった。つまり、マイクロ流体の流れをコントロールするのに、交流磁場が有効であることがわかる。今後、実験的に負粘性を検証し、実用化する必要がある。また、電気浸透力によってマイクロチャネル内に駆動される流体運動について、理論的定式化を行い、数値的解析を行った。電場を利用した流れの制御・物質混合方法を提案し、それを実証するための実験装置を組み立てた。今後、実験と理論解析により、効率の良いマイクロチャネル内の流動制御・混合方法について検討する。ポリマー表面上のマイクロチャネル構造のレーザー加工に関する実験的研究を行った。幅-100μmのチャネルが安定に加工できるようになった。今後、ポリマーと溶媒界面におけるゼータ電位を測定し、電気浸透力を見積もり、ポリマーマイクロチャネル内の流動制御方法について検討する。今年度は、マイクロ流体の流動制御/混合のための基礎要素技術およびマイクロチャネルの加工法を開発した。1.電気浸透効果を利用した、マイクロチャネル内の流体混合/流動制御方法について数値解析を行った。液体/壁界面にマイクロ電極を配置した場合の、最適電極間距離について検討した。2.浸透流速を決定するパラメターである、液体/壁界面のゼータ電位を測定し、ゼータ電位と液体中のイオン濃度(pH)との関係を明らかにした。3.体溶媒に強磁性コロイド粒子を分散させた系のレオロジー特性についてマイクロ数値解析を行い、外部磁場強度、磁場周波数、専断ずり速度と見かけの粘性係数の関係を明らかにした。ある周波数領域で負の粘性が現れることがわかった。強磁性粒子の混入と変動磁場によりマイクロチャネル内の流動が制御できる。4.液体溶媒に常磁性コロイド粒子を分散させ回転磁場をかけた場合のクラスター構造について解析した。磁場強度・回転周波数とクラスター構造との関係を明らかにした。特に、ある周波数において粒子マニピュレーションが可能となることがわかった。5.シリカガラスにラミネートフィルムを多層化し、その層を重ねた立体流路の要素を第4高調波YAGレーザ(266nm)で形成し、立体混合流路を作成した。流路の寸法は深さ45μm、幅90μmで、混合部は深さ135μm、幅300μmである。2方向から赤青の着色液を立体流路に送り混合が確認でき、流路スペースが確保されていることがわかった。

また流体導入部や合流部に亀裂や剥がれなどのダメージは確認されなかった。1.強磁性ナノ粒子が形成するクラスター構造の統計力学解析を行った。その結果、系の温度、双極子-双極子相互作用エネルギ、クラスター構成粒子数とクラスター構造の関係を明らかにした。ナノ領域ではゆらぎが本質的となり、様々な構造が形成される。まさに、構造形成が確率的となる。2.常磁性マイクロ粒子が形成するクラスター構造の統計力学解析を行った。その結果、系の温度、外部磁場強度、系のサイズとクラスター構造との関係を明らかにした。制御変数の値に敏感に依存して、様々な構造が確率的に形成される。3.交流磁場中の強磁性ナノ粒子の凝集過程について解析した。磁場周波数が増加するに従い、クラスター径が大きくなることがわかった。クラスターの内部ではBCT構造が形成され、また、磁気ドメインも形成され、それぞれの磁気ドメイン内では磁気モーメントが同じ方向に回転することがわかった。4.回転磁場中の強磁性/常磁性粒子の動力学を解析し、回転磁場強度・周波数とクラスター構造、動力学の関係を明らかにした。また、回転磁場を利用した磁性クラスターのマニピュレーション法を開発した。この方法により、磁性原子内包フーラレンやナノチューブのマニピュレーションが可能になると考えられる。また、磁性流体中の非磁性粒子(磁気ホール)もマニピュレートすることができる。磁性粒子表面には、アミノ基、カルボキシル基等が修飾できるので、生体分子・細胞等がマニピュレートできるようになると考えられる。5.レーザー微細加工により、様々な形状を有するマイクロチャネルが作製できるようになった。特に、3次元流路の形成が比較的簡単にできるようになった。本技術は医療分析用マイクロバイオシステム構築のために利用利用できる者である。
アディポカイン制御因子の解明に基づく動脈硬化診断法の開発

本研究は、新規アディポカイン制御因子(AKRF)を同定し、アディポネクチンやオメンチンとAKRFとの複合体による動脈硬化発症機序を明らかにすると共に、複合体測定による動脈硬化の診断法と、AKRFをターゲットとした治療法の開発につなげることを目的とする。2018年度は、ヒト血清およびヒト血管内皮細胞からAKRFとして複数のケモカイン(未発表のためCCLxと表記する)を同定した。そして、Mycタグを付加したアディポネクチン(myc-APN)とFLAGタグを付加したCCLx (FLAG- CCLx)を発現させたHEK293細胞溶解液を抗myc抗体で免疫沈降するとFLAG- CCLxはmyc-APNに共沈し、抗FLAG抗体で免疫沈降するとmyc-APNがFLAG- CCLxに共沈することから、両者の特異的な結合を確認した。次に、冠動脈疾患症例において、血清を抗APN抗体で免疫沈降し抗CCLx抗体でウエスタンブロットする系を用いてAPN-CCLx複合体を半定量した。血清CCLx量は、プラークのサイズと正の相関傾向を認め、症例数を増やして検討中である。アディポネクチン- Mac2 Binding Protein (M2BP)複合体を認識するモノクローナル抗体の作製に関しては、作製した抗体を検出抗体として構築したELISA系では免疫沈降とウエスタンブロットで半定量したアディポネクチン-M2BP複合体を検出できず、引き続き作製中である。複数のケモカインを新規アディポカイン制御因子(AKRF)として同定し、冠動脈疾患において動脈硬化との関連を検討し、新たな知見を得ている(未発表)。また、新規AKRFの同定や、複合体測定系の開発が進んでいる。今年度も引き続き、ヒト血清や培養細胞から免疫沈降と質量分析を用いたアディポカイン制御因子(AKRF)の同定を行う。並行してヒトゲノムデータベースを用いて同定したAKRFに共通するアミノ酸配列を含むcDNAの検索も行う。動脈硬化との関連が推定される分泌蛋白や受容体や機能が未知の分子を候補とし、候補分子のcDNAを用いて蛋白を発現させ、in vitroの系でアディポネクチンやオメンチンとの特異的な結合が確認されたものをAKRFとし、複合体測定系の開発と臨床意義の解明、動脈硬化モデルにおける機能解析を行う。昨年度にAKRFとして同定した複数のケモカインに関しては、血管内皮細胞傷害、マクロファージや血管平滑筋細胞の遊走といった動脈硬化促進作用に対するアディポカインとの相互作用を培養細胞系で検討する。また症例数を増やして、AKRFであるケモカイン血中濃度や、血清アディポカイン-ケモカイン複合体量と冠動脈プラークとの関連を検討する。冠動脈疾患で血中濃度が増加することを見出したアディポネクチン- M2BP複合体や、冠動脈プラーク性状と関連することを明らかにしたアディポネクチン-シスタチンC複合体を定量的に測定するELISA系の構築を行う。

また症例数を増やして、AKRFであるケモカイン血中濃度や、血清アディポカイン-ケモカイン複合体量と冠動脈プラークとの関連を検討する。冠動脈疾患で血中濃度が増加することを見出したアディポネクチン- M2BP複合体や、冠動脈プラーク性状と関連することを明らかにしたアディポネクチン-シスタチンC複合体を定量的に測定するELISA系の構築を行う。
温度応答性高分子を用いた包接型1細胞アレイチップの開発

温度によって体積を大きく変化させる温度応答性高分子に、感光性や熱架橋性を付与し、フォトリソグラフィーや熱ナノインプリント法によって直接微細加工可能な温度応答性高分子(バイオレジスト)を開発した。さらに、バイオレジストの微細パターンが可逆的に変形する特徴を利用して、包接型1細胞アレイチップを作製した。このチップでは、アレイ状に配置した各ウェル内部で、1細胞を自由に掴んだり放したりすることが可能である温度によって体積を大きく変化させる温度応答性高分子に、感光性や熱架橋性を付与し、フォトリソグラフィーや熱ナノインプリント法によって直接微細加工可能な温度応答性高分子(バイオレジスト)を開発した。このチップでは、アレイ状に配置した各ウェル内部で、1細胞を自由に掴んだり放したりすることが可能であるこれまでに、温度応答性高分子の体積変化を利用した包接型細胞チップの開発を行ってきた。このチップでは、チップの温度制御を行うことで、アレイ状に配置した各ウェルの内部で、細胞を自由に掴んだり放したりすることができる。H21年度は、2つの研究項目((1)細胞のアレイ化、培養、回収などの細胞操作に適した包接型細胞チップの開発、(2)特定の1細胞の出し入れが可能になる高機能な包接型細胞チップの開発)に対して、研究を実施した。(1)細胞のアレイ化、培養、回収などの細胞操作に適した包接型細胞チップの開発包接型細胞チップのウェル深さや穴径を変えて、種々の細胞のアレイ化、培養、回収実験を行い、各操作が行い易い最適なウェル形状を決定した。また、温度応答性高分子の化学組成を変更することで、膨潤時の体積増加率を調整し、細胞操作に適した膨潤量(細胞を潰さない柔らかさ)を導き出すことができた。(2)特定の1細胞の出し入れが可能になる高機能な包接型細胞チップの開発近赤外光を吸収するカーボン微粒子を分散させた包接型細胞チップを新たに開発した。近赤外レーザーによるスポット光をカーボン微粒子に吸収させることで局所的な加熱が行え、チップ上の任意の場所(ウェル)で、局所的な体積変化(ウェルの開閉)を瞬時に引き起こすことが可能になった。H22年度は、今年度に取り組んだ"細胞のアレイ化・培養・回収などの細胞操作"に加えて、特定の1細胞へのインジェクション操作・特定の1細胞同士の融合操作など、より高度な細胞操作が行える包接型細胞チップの開発を試みる。また、今年度に開発した"特定のウェルの開閉が行える包接型細胞チップ"を用いて、特定1ウェルの開閉による任意の1細胞の保持⇔解放操作を実証する。更には、電動XYステージと近赤外レーザーを連動させ、指定した複数個の細胞を連続で操作できる自動システムの構築を検討する。これまでに、温度応答性高分子の体積変化を利用した包接型細胞アレイチップの開発を行ってきた。この細胞チップでは、チップの温度制御を行うことで、アレイ状に配置した各ウェルの内部で、細胞を自由に掴んだり放したりすることができる。H22年度は、近赤外レーザーのスポット加熱を利用した特定の1細胞の出し入れが可能になる機能や、細いキャピラリーの突き刺しによる特定の1細胞への試薬の注入機能など、従来の包接型細胞チップの一層の高機能化を行った。1.特定定の1細胞の出し入れについて近赤外光を吸収するカーボン微粒子を分散させた包接型細胞チップを作製し、近赤外レーザーのスポット加熱によって、特定のウェルの開閉を瞬時に引き起こすことが可能になった。これにより、アレイ状に配置した数十万個の細胞や微粒子の中から、特定の1細胞だけを自由に取り出すことができるようになった。2.特定の1細胞への試薬の注入について温度応答性ポリマーの化学組成を変更することで、温度応答性ポリマーの膨潤時の柔らかさを調整し、細いキャピラリーを突き通せる柔らかさへと変更することができた。これにより、膨潤状態の温度応答性ポリマーに掴まれている細胞に対して、キャピラリーを突き刺し、直接、試薬を注入することが可能になった。H23年度は、今年度に取り組んだ"特定の1細胞の取り出し機能"、"特定の1細胞への試薬注入機能"を利用して、"特定の1細胞同士の融合操作"というより高度な細胞操作が行える細胞チップの開発を試みる。更には、電動XYステージと近赤外レーザーのシャッターを連動させ、指定した複数個の細胞を連続で操作できる自動システムの構築を試みる。本研究では、温度応答性高分子の体積変化を利用した包接型1細胞アレイチップの開発を行っている。この細胞チップでは、チップの温度制御を行うことで、アレイ状に配置した各ウェル(穴構造)の内部で、細胞を自由に掴んだり放したりすることができる。これまでの研究で、近赤外光を吸収するカーボン微粒子を分散させた改良型の包接型細胞チップを作製し、近赤外レーザーのスポット加熱によって、特定の1ウェルの開閉を瞬時に引き起こすことが可能になった。これにより、アレイ状に配置した数十万個の細胞の中から、特定の1細胞だけを自由に取り出すことが可能になる。H24年度は、上記の近赤外レーザーの照射をON-OFFできる電動シャッターを新たに組み込み、包接型細胞チップをセットした電動XYステージと連動させるシステムを構築した。これによって、顕微鏡観察下、指定した複数個の穴の開閉や細胞の取り出しを連続で操作できる自動システムへと機能を向上させることができた。

また、包接型細胞チップによる細胞操作が細胞の生存率に与える影響に対しても引き続き調査を行った。包接型細胞チップを用いて、細胞(Jurkat細胞:ヒトTリンパ腫由来)をアレイ化した後に、細胞培養を行い、細胞の生存率を調査したところ、生存率には影響を与えないことがわかった。これは、膨潤時のウェルの断面形状の観察結果から、細胞包接時においそも、各穴パターン底部には空隙が存在し、細胞が1個ずつ収まるスペースが確保されていること、また、ウェルを構成している温度応答性高分子の膨潤時のヤング率測定の結果から、細胞とほぼ同じ柔らかさを有していることなどが確認され、これによって、細胞が温度応答性高分子によって強く押し潰されることなく、生存し続けることが可能となっているものと推測される。
口腔癌の発生、増殖、浸潤における遺伝子変異の病理学的、分子生物学的研究。

口腔扁平上皮癌におけるEBウイルスおよびヒトパピローマウイルスとp53との関連性について検索を行った。p53遺伝子exon5から8までの突然変異をPCR-SSCP法にて検討した結果、扁平上皮癌47例中、p53遺伝子変異を20例(42.6%)に認めた。EBウイルスについては、Bam HI-W部のSouthern blot検索により、口腔扁平上皮癌47例中、7例(14.9%)にEBV-DNAを認めた。潜在EBV遺伝子産物の一つであるLMP-1を免疫組織化学染色により検索した結果、Southern blot法により確認された症例全てがLMP-1陽性を示し、その分布は腫瘍胞巣周辺の癌細胞膜上にみられ、癌胞巣の増殖・分化に影響を与えているものと推察された。p53とEBVに関連した局所再発、転移および生存率の予後については有意な差を認めなかった。従って、口腔扁平上皮癌ではp53遺伝子の構造的変化よりも、EBウイルス蛋白との複合体形成によるp53失活が起こっている可能性が高いと考えらた。扁平上皮癌47例のうち31例(66%)にHPV16あるいは18の感染を認め、さらにHPV陽性例とp53遺伝子の点突然変異の間に有意に関連性があることが示され、HPV感染がp53遺伝子の変異に関与していることが示唆された。HPV陽性例ではリンパ節転移例が有意に多く、癌の進展にもHPVが関与していることが示唆された。胃癌におけるカテプシンDおよびEの局在を免疫組織化学的に検索し、これらの酵素の癌細胞における局在様式が癌の局所浸潤およびリンパ節への転移と密接な関連性があることを示し、論文に発表した。乳癌におけるカテプシンD、EGF-receptor、PCNAについて免疫組織化学的に検索した結果、カテプシンDとEGF-receptor陽性率が、リンパ節転移や予後と相関性を示し、これらの蛋白が乳癌組織の増殖や進展に関与していることを示した。大腸腺癌における基底膜成分の局在様式をlaminin,type IV collagen,heparan sulphate proteoglycanの各基底膜成分に対する抗体を用いて免疫組織学的に検索し、癌組織の浸潤先端部の組織像と基底膜成分の局在に有意な差がみられ、またこれらはリンパ節転移とも有意に関連していたことより、基底膜成分の局在が大腸癌の増殖や進展に関与していることを示した。口腔粘膜上皮性異形成の細胞増殖活性度分析を行い、細胞増殖活性度が高値を示す上皮性異形成の病理組織学的構成要素の傾向を検討し、「基底細胞の極性の喪失」「核細胞質比の増大」「細胞の多形性」「核小体の腫大」が高度上皮性異形成において有意な所見として挙げる事ができ、論文として発表した。口腔粘膜上皮性異形成の細胞増殖活性度に関するp53の免疫組織化学染色による検索の結果、細胞増殖活性度の高い症例はp53の出現率も高く、従って細胞増殖抑制能もより高い活性化状態であると考えられた。

口腔扁平上皮癌におけるEBウイルスとp53との関連性について検索を行った。PCR法により口腔扁平上皮癌20例中11例(55%)にEBウイルスを検出した。EBウイルス陽性症例についてp53遺伝子exon5から8までの突然変異をPCR-SSCP法にて検討した結果、exon5に1例、exon7に1例およびexon8に1例認め、合計11例中3例に突然変異を認めた。しかしながら、残りの8例にはp53遺伝子の突然変異を認めない事より、口腔扁平上皮癌ではP53遺伝子の構造的変化よりも、EBウイルス蛋白との複合体形成によるp53失活が起こっている可能性が高いと考えられた。胃癌におけるカテプシンDおよびEの局在を免疫組織化学的に検索し、これらの酵素の癌細胞における局在様式が癌の局所浸潤およびリンパ節への転移と密接な関連性があることを示し、論文に発表した。大腸腺癌における基底膜成分の局在様式をlaminin, type IV collagen, heparan sulphate proteoglycanの各基底膜成分に対する抗体を用いて免疫組織学的に検索し、基底膜成分の局在様式は、腫瘍胞巣内において組織分化度が高いものによく基底膜成分が見られ、高分化と低分化の症例群との間に有意な差が認められた。また、転移を伴う症例に基底膜成分の陽性率が低い傾向が見られ、特に固有筋層以下に浸潤した症例でIIIo型の浸潤様式を呈する症例は、腫瘍胞巣内の各基底膜成分は有意に陽性率が低かった。口腔扁平上皮癌におけるEBウイルスおよびヒトパピローマウイルスとp53との関連性について検索を行った。p53遺伝子exon5から8までの突然変異をPCR-SSCP法にて検討した結果、扁平上皮癌47例中、p53遺伝子変異を20例(42.6%)に認めた。EBウイルスについては、Bam HI-W部のSouthern blot検索により、口腔扁平上皮癌47例中、7例(14.9%)にEBV-DNAを認めた。潜在EBV遺伝子産物の一つであるLMP-1を免疫組織化学染色により検索した結果、Southern blot法により確認された症例全てがLMP-1陽性を示し、その分布は腫瘍胞巣周辺の癌細胞膜上にみられ、癌胞巣の増殖・分化に影響を与えているものと推察された。p53とEBVに関連した局所再発、転移および生存率の予後については有意な差を認めなかった。従って、口腔扁平上皮癌ではp53遺伝子の構造的変化よりも、EBウイルス蛋白との複合体形成によるp53失活が起こっている可能性が高いと考えられた。扁平上皮癌47例のうち31例(66%)にHPV16あるいは18の感染を認め、さらにHPV陽性例とp53遺伝子の点突然変異の間に有意に関連性があることが示され、HPV感染がp53遺伝子の変異に関与していることが示唆された。HPV陽性例ではリンパ節転移例が有意に多く、癌の進展にもHPVが関与していることが示唆された。乳癌におけるカテプシンD、EGF-receptor、PCNAについて免疫組織化学的に検索した結果、カテプシンDとEGF-receptor陽性率が、リンパ節転移や予後と相関性を示し、これらの蛋白が乳癌組織の増殖や進展に関与していることを示した。
生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現の研究推進のための国際活動支援

本領域は領域発足当初より、分野間の垣根を超えた共同研究を推進するとともに、国内外への情報発信を広く実施してきた。本年度は、本領域の成果報告を行うとともに、引き続き海外の卓越した研究者との活発な意見交換を通じて、本領域の活動を国際的により一層進展させた。また、共同研究のための消耗品等の購入や旅費など、国際共同研究にかかる経費の一部を国際活動支援班の経費から援助することで効果的に研究を推進し、国際的ネットワークの発展に務めた。さらに、国際共同研究を加速するための国際ワークショップを開催し、本領域の研究を海外にも波及させた。本年度はFrontier Bioorganization Forum 2018を岡崎にて主催し、日本・韓国・台湾の3国を中心に、アジアにおける研究者ネットワークの拡大および本領域の成果を広く発信することが出来た。さらに、若手による異分野融合型の国際共同研究企画としてYoung Scientists Forum 2018を開催し、若手研究者間における国際連携の強化、および若手を通じた本領域研究活動の啓発にも取り組んだ。本領域は平成25年の発足当初より、異分野間の垣根を超えた共同研究を推進するとともに、関連シンポジウムの開催等を通した国内外への情報発信を広く実施してきた。こうした活動の結果、既に100件を超える領域内共同研究が進行している。さらに、海外の卓越した研究者との活発な意見交換を通して、本領域の活動を国際的に進展させる土壌も生まれつつある。そこで、上述の当初計画をさらに発展させ、国際的に活躍できる若手人材の育成や国際的な共同研究の推進に一層努めた。1.若手研究者の海外派遣本領域研究に関わる最新技術の習得、及び普及を行うために、若手研究者の海外派遣を行なった。平成27年度は、計画研究班、岡本祐幸グループに所属する榮慶丈特任助教を共同研究先の海外グループへ3ヶ月間派遣した。2.国際共同研究の推進共同研究のための消耗品等の購入や、大型研究施設の利用、打ち合わせのための旅費など、国際共同研究にかかる経費の一部を国際活動支援班の経費から援助することで効果的に研究を推進し、国際的ネットワークの迅速な立ち上げを図った。さらに、領域内外の連携を牽引し国際共同研究の萌芽を育てるための具体的な施策として、共同研究促進のための国際ワークショップを開催し、本領域研究を海外にも波及させた。異分野融合の促進と、海外の研究者を交えた研究者間の強固な協力体制を築くため、自由討論の時間を十分に設けグループ討議を行う機会を積極的に設けることで、分野を異にする研究者が相互に理解を深めるための場を提供した。平成27年度は特に、アジア諸国を対象に、本領域の趣旨を共有する研究者連携を広げた。1.若手研究者の海外派遣予定通り、海外の先端的研究グループへ3ヶ月派遣し、共同研究を実施することができ、期待以上の成果が得られ、国際活動の成果はニュースレターで発信された。2.国際共同研究の推進主に研究打ち合わせのための旅費など、国際共同研究にかかる経費の一部を国際活動支援班の経費から援助することで効果的に研究を推進し、国際的ネットワークの迅速な立ち上げを図った。さらに、共同研究促進のための国際ワークショップを開催し、本領域研究を海外にも波及させた。平成27年度は特に、アジア諸国を対象に、本領域の趣旨を共有する研究者連携を広げることができた。本領域は領域発足当初より、異分野間の垣根を超えた共同研究を推進するとともに、関連シンボジウムの開催等を通した国内外への情報発信を広く実施してきた。こうした活動の結果、領域内共同研究は100件を超えて年々増加してきている。本年度は、更なる海外の卓越した研究者との活発な意見交換を通じて、本領域の活動を国際的に進展させてきている。また、国際的に活躍できる若手人材の育成のために長期間に渡って若手研究者を海外に派遣し、国際的な共同研究の推進に一層努めた。1.若手研究者の海外派遣本領域研究に関わる最新技術の習得、及び普及を行うために、若手研究者の海外派遣を行った。平成28年度は、計画研究班、加藤グループに所属する福田真吾研究員を海外のグループに1年間派遣し、共同研究と技術取得を推進した。2.国際共同研究の推進共同研究のための消耗品等の購入や、大型研究施設の利用、打ち合わせのための旅費など、国際共同研究にかかる経費の一部を国際活動支援班の経費から援助することで効果的に研究を推進し、国際的ネットワークの発展に務めた。さらに、領域内外の連携を牽引し、国際共同研究を加速するための具体的な施策として、共同研究促進のための国際ワークショップを開催し、本領域の研究を海外にも波及させた。異分野融合の促進と、海外の研究者を交えた研究者間の強固な協力体制を築くため、自由討議の時間を十分に確保し、グループ討論を行う機会を積極的に設けることで、分野を異にする研究者が相互に理解を深めるための場を提供した。平成28年度は特に関連分野の国際学会にてワークショップを開催し、本領域の認知と啓蒙に努めた。また、平成29年度に行う、若手による異分野融合型の共同研究の企画のためのワーキンググループの立ち上げを行った。

1.若手研究者の海外派遣予定通り、海外の先端的研究グループへ1年に渡って若手研究者を派遣し、共同研究を実施することができ、期待以上の成果が得られた。国際活動の成果はニュースレターで発信された。2.国際共同研究の推進主に研究打ち合わせのための旅費など、国際共同研究にかかる経費の一部を国際支援班の経費から援助することで、効果的に研究を推進し、国際的ネットワークの発展に務めた。さらに、国際共同研究を加速するための具体的な施策として、共同研究促進のための国際ワークショップを開催し、本領域の研究を海外にも波及させた。異分野融合の促進と、海外の研究者を交えた研究者間の強固な協力体制を築くため、自由討議の時間を十分に確保し、グループ討論を行う機会を積極的に設けることで、分野を異にする研究者が相互に理解を深めるための場を提供した。平成28年度は特に関連分野の国際学会にてワークショップを開催し、本領域の認知と啓蒙に努め、平成29年度に行う、若手による異分野融合型の共同研究の企画のためのワーキンググループの立ち上げを行った。本領域は領域発足当初より、分野間の垣根を超えた共同研究を推進するとともに、国内外への情報発信を広く実施してきた。本年度は、引き続き海外の卓越した研究者との活発な意見交換を通じて、本領域の活動を国際的により一層進展させた。また、国際的に活躍できる若手人材の育成のために長期間に渡って若手研究者を海外に派遣し、国際的な共同研究の推進に努めた。1.若手研究者の海外派遣本領域研究に関わる最新技術の習得、及び普及を行うために、計画研究班、加藤グループに所属する福田真吾研究員を海外のグループに1年間派遣し、本領域活動の啓発を推進した。2.国際共同研究の推進共同研究のための消耗品等の購入や旅費など、国際共同研究にかかる経費の一部を国際活動支援班の経費から援助することで効果的に研究を推進し、国際的ネットワークの発展に務めた。さらに、国際共同研究を加速するための国際ワークショップを開催し、本領域の研究を海外にも波及させた。異分野融合の促進と、海外の研究者を交えた研究者間の強固な協力体制を築くため、グループ討論を行う機会を積極的に設けることで、分野を異にする研究者が相互に理解を深めるための場を提供した。平成29年度は特にアカデミアシニカ(台湾)にてFrontier Bioorganization Forum 2017を開催し、アジアにおける研究者ネットワークの拡大と、本領域の認知を高めることが出来た。また、若手による異分野融合型の国際共同研究企画Germany-Japan Young Scientist Meeting on "Dynamic ordring of biomolecular systems for creation of integrated function"をドイツのマックスプランク研究所にて開催し、若手研究者間における国際連携の強化に取り組んだ。本年度は、本領域の成果報告を行うとともに、引き続き海外の卓越した研究者との活発な意見交換を通じて、本領域の活動を国際的により一層進展させた。
染色体運動,染色体構造形成を介した減数分裂期組換えの制御メカニズム

DNA鎖の交換反応である相同組換えは、ゲノムの多様性を生み出すばかりでなく、減数分裂期には相同染色体の分配に重要な役割を果たす。減数分裂期組換えの起きる時期には、相同染色体が対合した特殊な染色体構造であるシナプトネマ複合体形成が起こる。一方、減数分裂前期には劇的な染色体運動が起き、それと共役しながら、核内で染色体の再配置が起きる。本研究は、減数分裂期特異的な染色体構造形成や染色体運動には核膜タンパク質Mps3のリン酸化が重要な役割を果たすことを明らかにした。核膜が染色体の機能を制御する点で新しい発展と言える。減数分裂期の組換えは、体細胞分裂期の組換えと大きく異なり,交叉型組換え体を生じること,姉妹染色体間より相同染色体間で高頻度起きること,その数と分布が染色体あたりで制御を受けているといった様々な特徴がある。このような減数分裂期の組換えの特徴は減数分裂期に特異的に発現する蛋白質の機能により賦与されている。さらに、減数分裂期の組換え反応は染色体構造、染色体配置の劇的な変化を伴う。相同染色体が対合したシナプトネマ複合体,あるいはテロメアが中心体の近傍にクラスタリングしたブーケ構造がその代表である。このような染色体構造、配置の機能についても不明な点が多い。出芽酵母をモデル生物として,減数分裂期のおける染色体構造と組換え反応の関係について解析を行っている。減数分裂期のテロメアの運動の分子機構を知るために、細胞周期の調節に関わる2つのキナーゼ,cyclin-dependet kinase, Dbf4-dependent kinaseの影響を調べたところ、この2つのキナーゼがテロメアの動きに重要であることが分かった。特にテロメア運動に関わる核膜構成因子の1つMps3の局在に影響があることも分かった。この結果から2つの細胞周期キナーゼはMps3をリン酸化することで、テロメアの動きを制御していると考えられる.減数分裂期の組換えは、体細胞分裂期の組換えと大きく異なり,交叉型組換え体を生じること,姉妹染色体間より相同染色体間で高頻度起きること,その数と分布が染色体あたりで制御を受けているといった様々な特徴がある。組換えが高頻度で起こるばかりでなく、減数分裂期の組換え反応は染色体構造、染色体配置の劇的な変化と劇的な動きを伴う。出芽酵母をモデル生物として,減数分裂期のおける染色体構造,動きの制御と組換え反応の関係について解析を行っている。減数分裂期のテロメアの運動の分子機構を知るために、細胞周期の調節に関わる2つのキナーゼcyclin-dependet kinase, Dbf4-dependent kinaseの影響を調べたところ、この2つのキナーゼがテロメアの動きに重要であることが分かった。2つの細胞周期キナーゼがMps3をリン酸化することも確認した。さらに、このリン酸化がテロメア結合タンパク質とMps3どの結合に大切であることを示した。これらの結果から、リン酸化制御により核膜の動的状態を変え、染色体の動きを制御すると言う新しいモデルを提唱した。減数分裂期の組換えは、体細胞分裂期の組換えと大きく異なり,交叉型組換え体を生じること,姉妹染色体間より相同染色体間で高頻度起きること,その数と分布が染色体あたりで制御を受けているといった様,々な特徴がある。このような染色体構造、配置の仕組みや、機能についても不明な点が多い。本研究は、出芽酵母をモデル生物として,減数分裂期のおける染色体構造,動きの分子レベルでの制御と組換え反応の関係について解析を行っている。減数分裂期のテロメアを介した染色体の運動の分子機構を知るために、細胞周期の調節に関わる2つのキナーゼcyclin-dependent kinase, Dbf4-dependent kinaseの影響を調べたところ、この2つのキナーゼがテロメアの動きに重要であることが分かった。2つの細胞周期キナーゼがMps3を直接リン酸化することも確認した。リン酸化が出来なくなるMps3の変異株では染色体運動に欠損を持つ。

さらに、Mps3のリン酸化がテロメア結合タンパク質やDbf4-dependent kinaseとの結合に大切であることを示した。これらの結果から、細胞周期特異的なリン酸化制御により核膜の動的状態を変え、染色体の動きを制御すると言う減数分裂期特異的染色体の運動の新しいモデルを提唱した。
遺伝子損傷とその修復の分子疫学的研究

目的:本研究は、放射線による損傷とその修復の分子疫学という新しい分野の開拓をめざし、その分野でもっともすぐれた研究成果を挙げているサセックス大学との共同研究を計画した。分子疫学とは、病気の発生の原因として遺伝子レベルの異常が関与していることを、患者の調査から推定し、分子レベルの研究で証明するとともに、その遺伝子の変化や、関与している遺伝子の分布を調べる学問である。放射線の損傷は、主として遺伝子の損傷としてあらわれるが、それを生じやすい人が存在することが知られている。その原因として放射線損傷の修復能の欠損や低下による場合があり、それを疫学的調査で解明したい。具体的には、(1)DNA修復異常が疑われる病気の欧米と日本の分布の比較とそれに関与した遺伝子の解析、(2)放射線損傷を受けやすい人の検索とその分子レベルの解析、を目的とする。研究成果:(1)DNA修復欠損を伴う遺伝病の代表例である色素性乾皮症(XP)のうち、日本に多いA群について、イギリスの患者の細胞の提供を受け、遺伝子の変化の部位を比較した。日本とイギリスではすべて遺伝子の変化の部位が異なっていた。このことが症状の差にも反映し、日本のXPA患者にくらべ、イギリスのXPA患者が一般に軽症であるのは、遺伝子の重要度の低い部位の変化(突然変異)によることがわかった。(2)放射線のDNA損傷を高感度に検出する手法の一つとして、コメット法をサセックス大学より技術指導を受けた。(3)サセックス大学を中心に研究されていた、原子力施設従業員の子供の白血病多発について、放射線が原因でないことが、放射線量の詳しい推定によって明らかになったが、その詳細な研究経過を学んだ。(4)電磁場の生体影響に関する京都大学の研究について、サセックス大学の環境要因による遺伝子損傷の研究成果と対比させて、検討を行ない、人体影響はほとんどないと結論づけた。国際学術研究としての意義:サセックス大学のブリッジェス教授の研究グループは、英国医学研究機構(Medical Research Council)の細胞突然変異部門(Cell Mutation Unit)をも兼ねており、長年の研究実績を有する。研究代表者とは、約20年前から交流があり、研究テーマ、研究内容にも多くの共通点がある。3年間の国際学術研究を通じて得た最大の成果は、両研究室相互の研究材料(ヒト細胞)及び研究技術の自由な相互提供であった。研究代表者からは、サセックス大学グループが保有していない電磁場装置による研究成果を提供し、サセックス大学からは、彼らが開発したコメット法の指導を受けた。色素性乾皮症A群患者については、初めて本格的な分子レベルの比較ができ、分子疫学の手法が確立できた。これらの成果は、国際学術研究の制度によって初めて可能となったものである。中でも、世界的に放射線損傷が遺伝するのかと注目された白血病の例では、ブリッジェス教授が、イギリスの調査委員長であったことから、詳細な検討経過を3年間にわたって教示、提供され、きわめて明確に疫学的研究での結果が原因と結果の関係を示すものではなかったことが示された。このことは第3年度にブリッジェス教授を招へいして、長時間にわたって討論して十分理解できた。サセックス大学は京都大学と交流協定を結んでおり、本研究に関連して、医学部学生2名、薬学部学生1名が研究留学(各2ヵ月)し。技術取得をも行なった。その結果、実質的に共同実験研究としても進めることができた。問題点:招へい予定者の1人が第2年次に病気で来ることができず、代りに派遣を1名増やして研究を行なった他は、ほぼ当初の計画通り実施できた。派遣者はサセックス大学において講演(延3回)を行ない、招へい者も京都大学において講演(延2回)するなど、本組織以外の研究者にも研究成果を広く知らせることができた。研究代表者、研究分担者とも多忙で、派遣、招へいはいずれも短期間になったが、本研究経費以外でも、研究代表者及び分担者は延3回相互に訪問し、より密接な交流を行なうことができた。3年間を通じきわめて実り多い国際学術研究ができたことを感謝している。

(3)サセックス大学を中心に研究されていた、原子力施設従業員の子供の白血病多発について、放射線が原因でないことが、放射線量の詳しい推定によって明らかになったが、その詳細な研究経過を学んだ。(4)電磁場の生体影響に関する京都大学の研究について、サセックス大学の環境要因による遺伝子損傷の研究成果と対比させて、検討を行ない、人体影響はほとんどないと結論づけた。国際学術研究としての意義:サセックス大学のブリッジェス教授の研究グループは、英国医学研究機構(Medical Research Council)の細胞突然変異部門(Cell Mutation Unit)をも兼ねており、長年の研究実績を有する。研究代表者とは、約20年前から交流があり、研究テーマ、研究内容にも多くの共通点がある。3年間の国際学術研究を通じて得た最大の成果は、両研究室相互の研究材料(ヒト細胞)及び研究技術の自由な相互提供であった。研究代表者からは、サセックス大学グループが保有していない電磁場装置による研究成果を提供し、サセックス大学からは、彼らが開発したコメット法の指導を受けた。色素性乾皮症A群患者については、初めて本格的な分子レベルの比較ができ、分子疫学の手法が確立できた。これらの成果は、国際学術研究の制度によって初めて可能となったものである。中でも、世界的に放射線損傷が遺伝するのかと注目された白血病の例では、ブリッジェス教授が、イギリスの調査委員長であったことから、詳細な検討経過を3年間にわたって教示、提供され、きわめて明確に疫学的研究での結果が原因と結果の関係を示すものではなかったことが示された。このことは第3年度にブリッジェス教授を招へいして、長時間にわたって討論して十分理解できた。サセックス大学は京都大学と交流協定を結んでおり、本研究に関連して、医学部学生2名、薬学部学生1名が研究留学(各2ヵ月)し。技術取得をも行なった。その結果、実質的に共同実験研究としても進めることができた。問題点:招へい予定者の1人が第2年次に病気で来ることができず、代りに派遣を1名増やして研究を行なった他は、ほぼ当初の計画通り実施できた。派遣者はサセックス大学において講演(延3回)を行ない、招へい者も京都大学において講演(延2回)するなど、本組織以外の研究者にも研究成果を広く知らせることができた。研究代表者、研究分担者とも多忙で、派遣、招へいはいずれも短期間になったが、本研究経費以外でも、研究代表者及び分担者は延3回相互に訪問し、より密接な交流を行なうことができた。3年間を通じきわめて実り多い国際学術研究ができたことを感謝している。(目的)サセックス大学(連合王国)のB.ブリッジェス教授のグループは、放射線に高い感受性を示すヒト細胞の研究で長年すぐれた成果を挙げている。本国際学術研究は、そのような細胞を用いて遺伝子損傷とその修復の分子機構を明らかにすることを目的とする。合わせて、日本人とヨーロッパ人の遺伝子の違いを明らかにする分子疫学の確立をめざす。
開花フェノロジー構造の形成メカニズム：送粉系生物間相互作用の機能評価

社会性ハナバチが欠如するニュージーランドの高山生態系では、日本の高山植物群集に比べて個々の植物種の開花様式が不明瞭であり、群集内で開花時期の種間重複が大きい。これは、訪花活性の季節性がハナバチに比べてルーズな双翅目昆虫に花粉媒介を依存しているために、個々の植物種の開花時期に作用する選択圧が低いためと考えられた。また、ニュージーランドの高山植物は日本の高山植物に比べて花形態の多様性が低く、花色の多様性も顕著に低いことが明らかとなった。これら花形質の多様性の低さは、ハナバチ類の不在によってもたらされたものであることが示唆された。季節性の明瞭な中高緯度生態系において、植物群集の季節的開花パタンは、花蜜や花粉を資源として利用する動物群集にとって重要な生態系の構造である。開花パタンは温度や日長などの非生物的要因のみならず、受粉成功を高めるための花粉媒介者(ポリネーター)誘引や、ポリネーターを巡る生物間相互作用によっても影響を受ける。群集スケールの開花フェノロジー構造が生物間相互作用によってどのように形成されるのかを明らかにするには、似通った気候環境にありながらポリネーター相が異なる生態系間の比較が有効である。本研究は、赤道を隔てて同じような気候帯に位置する日本とニュージーランドの高山生態系で、高山植物群集の開花フェノロジー構造と訪花性昆虫の生活環を比較し、開花フェノロジー構造が形成される過程で植物一昆虫相互作用が選択圧として作用し得るのかを検証する。社会性ハナバチを欠くニュージーランド高山植物群集ではポリネーターへの依存度は一般に低く、開花時期の季節性は全体的に希薄となり、社会性ハナバチを有する日本の高山植物群集とは異なったフェノロジー構造が期待される。初年度は、日本(大雪山と立山)とニュージーランド(南島オタゴ地方)の高山植物群集において、送粉系ネットワークと植物群集の開花構造を比較するための調査プロットの設定を行い、調査を開始した。日本の山岳域での調査は、69月にかけてそれぞれの山域で78回行った。ニュージーランドでの調査は、12、1、2月にそれぞれ1014日間行った。初年度の植物群集開花フェノロジーを比較すると、ニュージーランドの高山植物群集では日本の高山植物群集に比べて個々の種の開花期間が長く、群落全体としては明瞭な開花ピークが見られなかった。これは、当初予想したパタンと類似した結果であり、高山植物の開花時期に作用する自然選択圧が、両地域間で異なっている可能性が示唆された。赤道を隔てて同じような気候帯に位置する日本とニュージーランド(NZ)の高山生態系で、高山植物群集の開花構造と訪花性昆虫の生活環を比較し、開花構造が形成される過程で植物ー昆虫相互作用が選択圧として作用し得るのかについて研究した。社会性ハナバチを欠くNZ高山植物群集では、季節変動の少ないハエ類に受粉を依存するために、開花の季節性は希薄となり、日本の高山植物群集とは異なった開花構造を有していることを明らかにした。最終年度は、日本(大雪山と立山)とNZ南島(オタゴ地方)の高山植物群集において、送粉系ネットワークと植物群集の開花構造調査、花形質の調査、花粉媒介昆虫の訪花頻度ならびに訪花行動観察を継続し、3年間の調査データの解析を行い、研究の総括を行った。日本の山岳域での調査は、69月にかけてそれぞれの山域で10数回行った。NZでの調査は、12、1、2月にそれぞれ720日間行った。NZの高山植物群集では、日本の高山植物群集に比べて個々の種の開花期間が長く、群落全体としては開花の種間重複が大きく、訪花昆虫の季節性は日本に比べて不明瞭であることが明らかにされた。また、NZでは不定期な大量開花現象が見いだされた。日本の高山帯で得られた植物群集の開花フェノロジーと訪花昆虫の季節変動を、ハエ媒・ハチ媒花植物ならびにハエ目・ハチ目昆虫に分割して解析した結果、ハエ類の季節性ならびにハエ媒花植物の開花構造は、ハチ類の季節性やハチ媒花植物の開花構造と大きく異なることが示された。ハエ目昆虫ならびにハエ媒花植物のみを抽出すると、NZで観察された季節パタンと似通った傾向が再現されたことから、季節性の明瞭な社会性ハナバチの存在が北半球の高山生態系では植物の開花構造の重要な決定要因になっていることが強く示唆された。以上の研究成果は生態学会の企画集会で発表し、国際学術誌へ投稿準備中である。

開花パタンは温度や日長などの非生物的要因のみならず、受粉成功を高めるための花粉媒介昆虫誘引を巡る生物間相互作用によっても影響を受ける。本研究は、赤道を隔てて同じような気候帯に位置する日本とニュージーランド(NZ)の高山生態系で、高山植物群集の開花フェノロジー構造と訪花性昆虫の生活環を比較し、開花フェノロジー構造が形成される過程で植物ー昆虫相互作用が選択圧として作用し得るのかを検証する。社会性ハナバチを欠くNZ高山植物群集ではポリネーターへの依存度は一般に低く、開花時期の季節性は全体的に希薄となり、社会性ハナバチを有する日本の高山植物群集とは異なったフェノロジー構造が期待される。当該年度は初年度同様、日本(大雪山と立山)とNZ南島(オタゴ地方)の高山植物群集において、送粉系ネットワークと植物群集の開花構造調査、花形質の調査、花粉媒介昆虫の訪花頻度ならびに訪花行動観察を継続した。さらに、NZ南島のカンタベリー地方2山域でも新たに調査地を設定し、同様の調査を行った。日本の山岳域での調査は、69月にかけてそれぞれの山域で78回行った。NZ南島での調査は、12、1、2月にそれぞれ1014日間行った。NZ南島の高山植物群集では、昨年同様、日本の高山植物群集に比べて個々の種の開花期間が長く、群落全体としては明瞭な開花ピークが見られなかった。また、訪花昆虫の季節性も日本に比べて不明瞭であることが明らかにされた。さらに、生育期間を通した気温変化等の気象条件が両地域で大きく異なっており、高山植物の開花時期に作用する自然選択圧が、両地域間で異なっていることが明らかにされた。国内の調査地においては、調査地の設定、フェノロジーデータの収集、訪花昆虫調査など必要なデータの収集を開始した。国内データに関しては、大雪山と立山の山域比較に足りうる厚みのあるデータが収集できた。海外の調査地においては、2カ所の調査地を設定し、フェノロジー調査を開始した。この2カ所の海外調査地においては、生育シーズンを通した開花データのを収集することができ、初年度の成果としては、予定通りに進行している。25年度が最終年度であるため、記入しない。国内の調査地においては、複数年に渡るフェノロジーデータの収集、訪花昆虫調査データの収集により、送粉系を巡る生物間相互作用に季節特性を明らかにすることができ、研究成果の一部を学会発表や学術誌に公表することができた。海外の調査地においても、2カ所の調査地で2年分のデータ収集が終わり、さらに新たに2山域でフェノロジーデータを収集することができた。また、多くの植物の花形態や花色の計測が完了し、気温データの計測も順調に進んでおり、地域間の比較を行う情報が整ってきた。今後、国内で同様の調査を継続する。海外の調査地ではさらに2山域を加え、より広域からのフェノロジーデータを収集する。また、前年度設置した2カ所のサイトについては、今後訪花昆虫相、柱頭付着花粉解析を行い、植物の開花フェノロジーと訪花昆虫との相互関係についての解析を行うためのデータを集積する。また、解析データに関しては、速やかに論文として発表していく。次年度は本課題の最終年度であり、これまで蓄積されたデータ解析と、成果の公表を積極的に行う。野外調査は継続し、開花構造や訪花昆虫の季節活性・訪花習性について、年度間の変動解析を行う。