Ehime University Institutional Repository

Ehime University (愛媛大学)博士(農学)thesi

加納, 多佳留

KANO, Takeru

（第５号様式）
学位論文審査の結果の要旨
氏 名 
審 査 委 員 
論 文 名 つり下げ型多元的植物生体画像情報計測ロボットの開発 
審査結果の要旨
太陽光植物工場などの先端的な施設園芸では、気温・湿度・CO2濃度等の環境要因を高度に
制御することにより作物の安定生産を実現しつつある。ただし、高度化した環境制御技術の
性能を十分に発揮させるためには、植物の生育状態に合わせて環境制御の設定値を適切に更
新し続ける必要がある。近年の画像計測デバイスの低廉化、および、IoT 技術とロボット技
術の普及によって、植物生体情報計測技術の農業生産現場への実装が進んでいる。一方で、
既往の研究で開発された植物生体情報計測装置では、1 台の装置で作物個体群全体を対象と
した複数種類の生体画像情報を同時に取得することができなかったり、小型・土耕温室への
導入が困難であったりなど、当該技術の普及拡大を阻害する要因が残されたままであった。
そこで本研究では、太陽光植物工場、小型・土耕温室、人工光植物工場に導入可能であり、
かつ、植物個体群の茎頂部から基部までの全植物体領域を対象としたカラー画像・クロロフ
ィル(Chl)蛍光画像・NDVI 画像の計測を全自動で行うことができるつり下げ型植物生体画像
情報計測ロボットの開発を行っている。 
第１章では、本研究の背景と目的を述べている。 
第 2 章では、トマト栽培を行う高軒高ガラス温室に実装することを念頭においたつり下げ
型ロボットの開発を行っている。つり下げ型ロボットは、画像計測部、垂直移動部、水平移
動部で構成され、これらの移動部をプログラムで制御することで画像計測部を水平方向と垂
直方向の任意の位置に移動させることができる。画像計測部には、白色光、青色光、赤色光、
近赤外光を発する LED 光源を配置し、シングルボードコンピュータと CMOS カメラ 2台を用い
て、カラー画像・Chl 蛍光画像・NDVI 画像の計測が可能である。本装置を国内有数の商業的
加 納  多 佳 留
主 査 　 　 髙 山 　 弘 太 郎
副 査 　 　 羽 藤 　 堅 治
副 査 　 　 和 田 　 博 史
副 査 　 　 奥 田 　 延 幸
副 査 　 　 河 野 　 俊 夫
 
 
トマト生産太陽光植物工場（2 圃場）に設置して計測試験を実施し、トマト個体群の茎頂部
から基部までの全植物体領域のカラー画像・Chl 蛍光画像・NDVI 画像の日次計測が可能であ
ることを確認した。 
第 3 章では、キュウリ栽培を行う小型土耕温室に実装することを念頭においたつり下げ型
ロボットの開発を行っている。走行用レールを温室補強用部材(ブレース)に設置したが、ブ
レースを超えるキュウリの茎頂部を撮像するために、画像計測部をブレースより上に移動さ
せる機構を開発した。さらに、リミットスイッチを用いてブレースを検知し、ブレースを回
避しながら温室内を移動することにも成功した。毎日の連続計測により、キュウリ個体群の
成長と栽培管理作業による茎頂部の移動のモニタリングが可能であることを確認した。 
第 4 章では、高設水耕栽培イチゴを対象としたつり下げ型ロボットの開発を行っている。
計測試験で得られたカラーパノラマ画像を用いて、AI（ディープラーニング）により赤色果
実・未成熟果実・花の自動検出が可能であることを確認した。また、約 3 ヶ月半の連続計測
では、草高・葉量（植物体投影面積）の季節変化についても確認した。 
第 5 章では、コンテナ型人工光植物工場に実装することを念頭においたつり下げ型ロボッ
トを開発し、レタスを対象とした計測を行っている。つり下げ型ロボットの画像計測部は、
栽培棚の向きに合わせて長辺を水平に設置した。レタス個体群を対象として、定植から出荷
までの20日間連続計測を行った結果、レタス個体群を側方から画像計測することで、個体群
上方からの俯瞰画像計測では困難な栽培終盤の成長量の変化の把握が可能であることを確認
した。 
 
以上の結果から、本研究において、太陽光植物工場、小型・土耕温室、人工光植物工場に
導入可能なつり下げ型多元的植物生体画像情報計測ロボットを開発するに至ったと認められ
た。なお、本ロボットを様々な栽培形式・品目に広く適用することで、施設栽培される農作
物を対象とした高精度な生体情報計測が広く普及するものと期待される。 
 
本論文に関する公開審査会は、令和４年２月１日にリモートシステムを利用して開催され、
申請者の論文発表と質疑応答が行われた。引き続き開催された学位論文審査会で、本論文の
内容を慎重に審議した結果、審査委員全員一致して博士（農学）の学位を授与するものと判
定した。 


Japanese

つり下げ型多元的植物生体画像情報計測ロボットの開発

Ehime University (愛媛大学)博士(医学)doctoral thesi

宇都宮, 健

UTSUNOMIYA, Takeshi

（第３号様式） 
 
 
学 位 論 文 要 旨 
 
 
 
            氏   名  宇都宮 健 
 
 
 
            論 文 名 
膵 IPMN 術前悪性診断における FDG-PET/CT での腫瘍部 SUVmax と肝 SUV mean の比の有用性に関す
る検討 
 
学位論文要旨 
【背景】 膵管内乳頭粘液性腫瘍（IPMN）は、膵嚢胞性疾患の中で最も頻度が高く、画像診断の
進歩により偶然発見される症例が増加している。IPMN は良性から悪性まで存在する疾患で、悪性
症例の早期発見は治療予後に直結する。本研究では、腺腫(IPMA)を良性、高度異型性(HGD)と癌
(IPMC)を悪性と定義した。悪性を示唆する重要な所見として high risk stigmata（HRS）が定義
されているが、これは主に形態学的な特徴による。 
以前から、Positron Emission Tomography（FDG-PET）/CT は、IPMN の悪性診断に高い特異度
と感度を有すると報告されている。腫瘍の FDG 最大取り込み値（SUVmax）は有用なパラメータで
あるが、装置や撮影条件など様々な要因に影響される。そういった要因の影響を軽減するために、
腫瘍の SUVmax と他の部位の FDG 平均集積値(SUV mean)の比を用いることを試みた。悪性予測に、
より普遍的なパラメータを明らかにすることを目的として FDG-PET/CT の術前所見と病理診断の
関係を検討した。 
【倫理的配慮】本研究は、愛媛大学医学部附属病院の施設審査委員会の承認を得て実施されたも
のである。 
【方法】＜対象＞2009 年 4 月から 2020 年 12 月までの期間で、愛媛大学医学部附属病院外科およ
び愛媛県立中央病院外科を受診し、術前に FDG-PET/CT を施行され、手術を行った患者で、術後
病理検査結果が IPMN であった 88 名を対象とした。 
＜サブグループ＞施設と FDG-PET/CT 装置により 3 つのサブグループに分類した。愛媛大学では
2020 年 3 月まで 33 名（A 群）、愛媛県立中央病院では 2018 年 12 月まで 35 名（B 群）、愛媛県立
病院では 2019 年 1 月から 2020 年 12 月まで 18 名（C 群）とした。 
2020 年 4 月から 2020 年 12 月まで愛媛大学医学部附属病院で新 PET/CT 装置で検査した患者は 2
名のみであり、サブグループから除外した。 
＜プロトコール＞検査データ：末梢血球分画、アルブミン、CRP、腫瘍マーカー等を用いた。末
梢血球分画と CRP については、術前で炎症所見が最も改善されているものを使用した。   
 
氏名   宇都宮 健      
術前の画像検査：内視鏡的超音波（EUS）、CT、MRI、FDG-PET/CT を実施した。IPMN は術前所見に
より主膵管型（MD）と分枝膵管型（BD）に分類した。混合型（MT）は、より優勢な成分によって
MD または BD に分類した。HRS の有無を評価した。 
FDG-PET/CT 検査と所見：IPMN 部の SUVmax、および IPMN 部 SUVmax と血液プール平均 FDG 集積の
比（TBR）、IPMN 部 SUVmax と肝臓平均 FDG 集積の比（TLR）を計測した。血液プールと肝臓の SUVmean
計測は、それぞれ大動脈弁の直上と肝右葉で測定領域：Volume of Interest（VOI）を設定し測
定した。VOI は、血液プールで約 2.5 cm3、肝臓で約 12 cm3とした。また、複数の IPMN 病変患者
には、最も高い FDG の取り込みを示す病変の値を採用した。以上の、術前各検査データに関し良
性群と悪性群での比較を行った。また、FDG-PET/CT での SUVmax、TBR、TLR に関しては各サブグ
ループにおいて良悪性鑑別でのカットオフ値の比較を行った。更に、悪性群の中でも HGD群と IPMC
群鑑別での FDG-PET/CT の有用性に関しても検討を行った。 
【結果】＜IPMA 群と HGD+IMPC 群との比較＞単変量解析では，HGD+IPMC 群では IPMA 群に比べ、
MD 型と HRS の頻度が高く、大きな壁在結節を有していた（それぞれ P=0.018、P<0.001、P<0.001）。
SUVmax、TBR、TLR はいずれも HGD+IPMC 群で IPMA 群に比べ有意に高値であった（全て P＜0.001）。
悪性度を予測するための SUVmax、TBR、TLR の ROC 曲線下面積（AUC）は、それぞれ 0.804、0.792、
0.807 であった。SUVmax、TBR、TLR の至適カットオフ値はそれぞれ 2.5、1.6、1.3 であった。感
度および特異度はそれぞれ 72.9%および 77.5%、85.4%および 62.5%、70.8%および 77.5%であった。 
また、各サブグループ間で SUVmax、TBR、TLR の分布を比較すると SUVmax の分布は大きく異なり、
TBR と TLR の分布は比較的類似していた。良性 IPMN と悪性 IPMN の鑑別のためのカットオフ値は
SUVmax ではサブグループ間で最も大きく異なっていた（それぞれ 1.9、2.5、3.3）。一方、TLR で
は最も差が少なく、ほぼ同じ値（1.2 または 1.3）であった。この結果を踏まえ、TLR を多変量解
析に使用する方針とした。他に、壁在性結節の大きさについて、ROC 曲線による悪性 IPMN の予測
カットオフ値は 5.0mm であり、HRS の診断基準に合致しており、多変量解析には HRS の有無を因
子として採用した。MD 型か否か、HRS の有無、TLR≧1.3 の因子に関し多変量解析を行った結果、
HRS と TLR≧1.3 が悪性 IPMN の独立した予測因子であることがわかった（それぞれハザード比：
4.106，5.954，95％CI：1.464 -11.513，2.146 -16.518，p=0.007，p=0.001）。また、HRS と TLR
≧1.3 の両方が存在する場合、陽性適中率は 88.2％であった。これは、HRS のみと比較して陽性
適中率が 16.5％増加していた。 
＜HGD 群と IPMC 群における TLR の意義＞IPMC 群（n=22）では TLR 値は HGD 群（n=26）より有意
に高値を示した（単変量解析で p=0.039）。しかしながら、IPMC 患者での再発群と非再発群での
検討では TLR 値に有意差を認めなかった。 
【結論】TLR は形態学的特徴とは異なり、FDG 集積による悪性予測因子であり、既存の悪性診断
に加えることでより正確な IPMN の良悪性鑑別につながると言える。また、HGD 群と IPMC 群の鑑
別においても有用であり、これらを鑑別することで悪性を疑う患者にはより積極的に手術治療を
提案する根拠となりうる。 
 
キーワード（３～５） IPMN, FDG-PET/CT, SUV, NLR, high-risk stigmata 


English

膵IPMN術前悪性診断におけるFDG-PET/CTでの腫瘍部SUVmaxと肝SUV meanの比の有用性に関する検討

内田, 健志

1471

UCHIDA, Kenji

（第５号様式）
学位論文審査の結果の要旨
氏 名 
審 査 委 員 
論  文  名
スケソウダラタンパク質の機能性研究
審査結果の要旨
 近年健康寿命の延伸に向けて、数々のロコモティブシンドローム（骨、関節、筋肉の劣化）対策が提
唱されている。これに伴い身体的フレイル（筋肉減少による虚弱）の概念も、注目され始め、医療診断
が行われるようになった。身体的フレイル状態は、タンパク質の低栄養状態から筋肉量の低下、活動量
の低下、さらなる低栄養状態へと負のスパイラルが起ることにより、筋肉量が大幅に減少した状態と言
われている。その状態は、適切なタンパク質栄養の提供と運動負荷により、健常な状態へと戻すことが
可能な状況でもあると言われているため、不健康な期間の短縮には、要介護に至らぬよう身体的フレイ
ル状態で留まらせる、または、健常な状態に戻すことが、重要と言われている。
これまでに、申請者らは、脂質代謝改善効果を中心としたスケソウダラタンパク質（APP）の機能性
を検索する中で、56 日間の比較的長期な飼育実験において、高脂肪食摂取下における筋重量の増加効果、
特に速筋に対する顕著な効果を見出している。さらに、そのメカニズムとして、筋合成の阻害作用のあ
る Myostatin の減少や、ユビキチン系の筋タンパク質分解の制御に関わるユビキチンリガーゼである
MuRF1 や Atorgin-1 などの産生抑制効果があることが示されている。また、APP 投与による筋肉の性状
に関する研究では、速筋遅筋の筋繊維の肥大、特に速筋繊維の肥大が起きることが確認されている。本
研究では、APP の適用範囲の拡大として、MuRF1 および Atorgin-1 の増加が原因として言われている廃
用性筋委縮抑制への有用性と、通常食における筋肥大効果について検討を行った。
 肢体固定により誘発された廃用性筋委縮からの回復を促進することは、最適な健康状態を維持するた
めに重要である。本研究では、ギプス固定技術を使用して、後肢の固定によって誘発された萎縮後の骨
格筋重量に対する APP 摂取の影響を検討した。ラットの左後肢は、麻酔下でギプスを用いて固定された。
2 週間後、ギプスを取り除き、高脂肪-カゼイン（Cas）群、および高脂肪 APP 群に分け飼育し、投与開
始 3 週間後、骨格筋（ヒラメ筋、長指伸筋、および腓腹筋）を採材した。固定された左後肢のヒラメ筋、
腓腹筋、および長趾伸筋の重量は、Cas 群と比較して、APP 群で有意に増加した。APP 群において、固
定された左後肢のヒラメ筋で、IGF-1 および Myogenin の遺伝子発現が増加した。IGF-1 は筋肉において
内 田 健 志
主 　 査 　 　 岸 田 　 太 郎
副 　 査 　 　 小 川 　 雅 廣
副 　 査 　 　 藤 谷 　 美 菜
副 　 査 　 　 島 村 　 智 子
副 　 査 　 　 菅 原 　 卓 也
 
 
は筋タンパク質合成を促す因子を正に、分解を促す因子を負に制御し、筋重量を増加させることが知ら
れている。また、Myogenin は、サテライト細胞からの筋繊維形成において、増殖した筋芽細胞が融合し
筋管細胞を経て筋繊維となる過程を促すことが知られており、APP 摂取が筋タンパク質合成と筋繊維形
成を促進していることが示唆された。 
 次に、APP 摂取が、通常食を与えられたラットにおいて、短期間で持続的に骨格筋の肥大を起こすか
について検討した。ラットを高脂肪-Cas 群、高脂肪-APP 群、通常-Cas 群、通常-APP 群に分け飼育した。
APP 群は、餌の脂肪含有量に関係なく、2、7 日間の給餌後、腓腹筋量を有意に増加させた。Cas または
APP を含む通常食を 7 日間、56 日間与えたところ、APP 摂取群は 7 日後、56 日後に腓腹筋量を有意に
増加させた。APP 摂取は、7 日後に腓腹筋骨格筋とコラーゲンに富む筋内結合組織の断面積を大幅に増
加させた。APP 摂取は、7 日後に Myostatin、MuRF1、および Atrogin-1 の遺伝子発現を減少させたが、
それ以外の筋タンパク質合成・分解に関わる遺伝子発現や、血清 IGF-1 は減少させなかった。 7 日後の
腓腹筋切片のミオシン ATPase 染色で、遅筋繊維であるタイプ I、速筋繊維だがやや遅筋よりの性質も持
つタイプ IIA、および速筋繊維であるタイプ IIX または IIB 繊維の割合を検討したが、Cas 群と APP 群
の間に違いはなかった。ピューロマイシン標識ペプチドによる筋合成能の測定では、2 日後の Cas 群と
APP 群の間に差はなかった。これらの結果は、APP 摂取が餌の脂肪含有量に関係なく、ラットに短期間
で持続的な骨格筋肥大を起こすことを示した。 
  
 以上一連の結果から、APP が廃用性筋委縮後の回復期の筋肥大に有用であること、通常食摂取時にも
筋肥大を起こすことが明らかとなり、非トレーニング下で短期間に筋肥大を起こす素材として、広い範
囲で有用である可能性が示された。申請者の今後の研究の推進により作用機構が明示されればヒトの健
康栄養への利用も期待される。 
学位論文の公開審査会は 2022 年 7 月 30 日愛媛大学農学部で実施され、口頭発表と質疑応答が行なわ
れた。続いて学位論文審査委員会を開催して本論文の内容を審査した。その結果、全員一致して本論文
が博士（農学）の学位を授与するに値するものと判定した。 


スケソウダラタンパク質の機能性研究

Ehime University (愛媛大学)博士(工学)thesi

REGILME, MARIA ANGENICA FULO

1478

（第３号様式）(Form No. 3) 
学 位 論 文 要 約 
Dissertation Abstract
氏   名 (Name) REGILME, MARIA ANGENICA FULO 
論 文 名： 節足動物の集団遺伝学的アプローチとマイクロバイオーム
(Dissertation Title) POPULATION GENETIC APPROACH IN ARTHROPOD VECTORS AND ITS MICROBIOME 
Vector-borne diseases (VBDs) are a complex interaction of the 
vector-host-pathogen in an environment. VBDs are transmitted by arthropod vectors such 
as mosquitoes and ticks that parasitize humans and animals. The most frequently 
occurring arthropod vectors are mosquitoes and ticks, the main vectors of the top 10 
most common VBDs distributed worldwide.  
In this study, we focused on two top VBDs: mosquito-borne diseases such as 
dengue and tick-borne diseases such as Japanese spotted fever. Mosquito borne-diseases 
such as dengue fever caused by the bite of female Aedes albopictus or Aedes aegypti and 
the tick-borne diseases commonly caused by Ixodid ticks Ixodes ovatus and Haemaphysalis 
flava are a public health concern in endemic countries. The main goal of this study is to 
understand how the interactions between the vector-host-pathogen in an environment 
can influence disease transmission. Due to the low quality and quantity of the Aedes sp. 
RNA, the pathogen detection of dengue virus were not performed. This dissertation 
focused on the (a) population genetic structure of (Chapter I) dengue vector Ae. aegypti as 
influenced by the environment (e.g roads) and (Chapter II) Ixodid ticks I. ovatus and H. 
flava and its relationship with the host mobility and the vector's (b) microbiome, (Chapter 
III) Wolbachia in Ae. albopictus and Ae. aegypti that can be used as a potential dengue
vector control strategy, and the (Chapter IV) ticks' pathogen Rickettsia causing tick-borne
disease. Population genetic studies on these arthropod vectors can provide information
about the basic biology of the arthropod vectors through the estimation of their
movement and their potential to spread the pathogens. Meanwhile, studies on the vector
microbiome are also essential in understanding the biology of the pathogen causing
 
 
disease and discovering potential biocontrol agents against VBDs. 
Dengue is transmitted mainly by Aedes aegypti and is endemic in tropical countries 
such as the Philippines. The movement of the arthropod vector, Ae. aegypti can be 
influenced by the environment, such as human-made structures (e.g., roads). The 
population genetic structure of Ae. aegypti can be affected by roads that can act as a 
barrier to mosquito movement. Thus, in this dissertation, the genetic structure and gene 
flow of the dengue vector, Ae. aegypti as influenced by a primary road in Manila, the 
Philippines, was investigated. Mosquitoes were collected along a 2000-meter-long stretch 
and 24-meters-wide in a very-fine spatial scale of España Boulevard (EB road). Since roads 
can act as a barrier to mosquito movement, the Ae is expected. aegypti populations 
separated by EB road will differ due to the limited gene flow. In this dissertation, a total of 
376 adults and larval Ae. aegypti collected during the rainy season from June to 
September 2017 in 21 sites across the North and South of EB road were analyzed. A total 
of 211 and 165 individuals comprised the North (N1-N11) and South (S1-S10), respectively. 
The AMOVA FST  (0.0321 at p<0.05) revealed significant genetic differentiation across the 
North and South of EB roads. Our constructed UPGMA dendrogram displayed four genetic 
groups that revealed the clear separation across the North and South sites of the EB road. 
The Bayesian cluster analysis revealed four genetic clusters at K=4, indicating that each 
mosquito has no distinct genetic cluster showing genetic admixture. Overall, our results 
suggest that human-made structures such as roads are potential barriers to mosquito 
movement, thus limiting its gene flow across the road. We can use this information to 
implement an effective dengue mosquito control program on a very fine-spatial scale.  
Tick-borne diseases are a public health concern in Japan, commonly caused by 
arthropod vectors such as Ixodes ovatus and Haemaphysalis flava ticks, the most 
frequently occurring ticks in Japan. For this reason, in this dissertation the population 
genetic structure and genetic divergence of two Ixodid ticks, I. ovatus and H. flava as 
influenced by the ticks' host mobility was investigated. It can be expected that there will 
be contrasting genetic structures between I. ovatus and H. flava because of the low 
mobility of small rodent hosts of immature I. ovatus. In contrast, immature H. flava has 
highly mobile avian-mediated dispersal. We analyzed 307 adult I. ovatus and 220 H. flava 
collected from 17 locations across Niigata Prefecture, Japan. We found significant genetic 
variation among populations from the pairwise FST and analysis of molecular variance 
(AMOVA) analyses using the I. ovatus cox1 sequences. For H. flava, both the cox1 and the 
16S rRNA markers revealed non-significant genetic variation among sites. The haplotype 
network and Bayesian tree from the cox1 I. ovatus revealed three genetic groups. Most 
haplotypes from group 2 were from low altitudinal sites. The results also revealed cryptic 
species and reference sequences from China were added to the phylogenetic analysis. 
Overall, the results support the hypothesis and suggest that the host mobility of the ticks 
during the immature stage influences its genetic structure. This information can be 
utilized to understand better the interaction between the ticks and their host in the field, 
giving insights into the transmission of tick-borne diseases and designing effective tick 
control program.   
Vector-borne disease control programs usually focus on eradicating or controlling 
the arthropod vector. In dengue-endemic countries such as the Philippines, they utilize 
traditional methods such as fogging and insecticides to control the dengue vector, Ae. 
aegypti. However, another novel approach is using biocontrol agents for mosquito control, 
such as Wolbachia. It is a bacterial endosymbiont of arthropods such as Ae. albopictus and 
 
 
was recently detected in Ae. aegypti. The use of Wolbachia can alter the host's 
reproduction, thus limiting its ability to transmit the dengue virus. In this study, we aim to 
provide additional support for the presence of Wolbachia in field-collected Ae. albopictus 
and Ae. aegypti by detection using Wolbachia-specific markers, wsp, and 16S. A total of 12 
adult Ae. albopictus and 359 Ae. aegypti were collected and were also used in the 
previous population genetic study mentioned. Larval Ae. aegypti (n=509) from 17 
water-holding containers from 11 households were also analyzed for the presence of 
Wolbachia. Using these samples, polymerase chain reaction (PCR) using the wsp and 16S 
markers was analyzed, and after PCR amplification, Wolbachia positive samples were 
sequenced. The results revealed three out of the 359 (0.84%) adult Ae. aegypti and 12 out 
of 12 (100%) adult Ae. albopictus as Wolbachia positive. Six Wolbachia-positive Ae. 
albopictus were found using the wsp marker. On the other hand, a total of three Ae. 
aegypti and 10 Ae. albopictus were Wolbachia positive using the 16S marker. All larvae 
were Wolbachia negative. In summary, results showed that Wolbachia supergroups A and 
B are currently infecting the natural populations of Ae. albopictus and Ae. aegypti in 
Manila, Philippines 
Tick-borne diseases such as Japanese spotted fever caused by Rickettsia sp. 
pathogen are reported in Niigata Prefecture, Japan. The Ixodid ticks, Ixodes ovatus, and 
Haemaphysalis flava, the causative agent of the Japanese spotted fever, are widely 
distributed in Niigata. In this study, we described the population genetic structure and 
gene flow in I. ovatus and H. flava, in relation to its Rickettsia infection rate along an 
altitudinal gradient. We hypothesized that a heterogenous Rickettsia infection rate would 
be observed in a highly genetically divergent I. ovatus due to the limited gene flow 
compared to the homogenized population genetic structure in H. flava. A total of 347 
adult I. ovatus and 245 H. flava were tested for the presence of Rickettsia using the 
primers: 17kDA, gltA, rOmpA, and rOmpB and for population genetic structure using the 
mitochondrial cox1 marker. The Rickettsia infection rate is 46/347 (13.26%) in I. ovatus and 
15/243 (6.17%) in  H. flava. For I. ovatus, the global FST value revealed significant genetic 
differentiation among populations, while H. flava showed non-significant genetic 
differentiation. The cox1 I. ovatus cluster dendrogram showed 2 cluster groups while the 
haplotype network and phylogenetic tree showed three genetic groups. The 2 cluster 
groups and the three genetic groups found in I. ovatus showed a significant difference in 
their Rickettsia infection rate and mean altitude per group. Meanwhile, no significant 
differences were found in the mean altitude and Rickettsia infection rate in H.flava. The 
results imply that the low gene flow in I. ovatus populations along an altitudinal gradient 
have caused spatially heterogenous Rickettsia infection rates. This information is essential 
in understanding the relationship between the tick vector and its pathogen, Rickettsia, as 
influenced by environmental factors such as altitude.  
In conclusion, this dissertation successfully contributed to population genetic 
studies of medically-important arthropod vectors, dengue mosquito Ae. aegypti and 
Ixodid ticks, I. ovatus and H. flava and the role of its microbiome as potential vector 
control agent and as a pathogen causing bacteria. In summary, gene flow pattern among 
arthropod vector (e.g. mosquitoes and ticks) populations can be influenced by 
environmental factors (e.g.roads and altitude) and the hosts affecting the pathogen 
transmission. These studies will significantly benefit the scientific community and the 
medical legislators and policymakers involved in designing and planning effective 
arthropod vector control programs to reduce the transmission of vector-borne diseases in 
 
 
endemic areas.  
 


POPULATION GENETIC APPROACH IN ARTHROPOD VECTORS AND ITS MICROBIOME

Ehime University (愛媛大学)博士(理学)thesi

YANG, MIN

1481

（第６号様式）   
学位論文審査の結果の要旨 
氏 名   
審査委員 
論 文 名  Simulations of PCBs in the Northwestern Pacific Ocean with a Three-Dimensional 
High-Resolution Hydrodynamic-Ecosystem-PCB Coupled Model 
審査結果の要旨 
外洋における PCB(Poly Chlorinated Biphenyl、ポリ塩化ビフェニル) の主なソースは、海面
における拡散フラックスだと報告されている。この拡散フラックスは大気中の PCB 濃度だけでは
なく、表層海水中の溶存態 PCB 濃度と水温、さらに風速にも依存する。大気中の PCB 濃度は陸上
からの排出量や大気中の移流拡散などに依存し、一方、海水中の溶存態 PCB 濃度は生物粒子の付
着と沈降、海流による移流、渦拡散などに影響される。大気中の PCB 濃度が高ければ、大気から
海洋への拡散フラックスが生じるが、何らかの原因で海水中の PCB 濃度が直上の大気中の PCB
濃度より高ければ、海洋から大気への拡散フラックスも生じる。 
日本周辺海域では、黒潮や対馬暖流が流れている。これらの海流は海岸の近くを流れるため、
陸上から大気へ放出された PCB はこれらの海流に溶け込んで太平洋の中心部に運ばれる様子が
想像できる。太平洋の中心部になると、大気中の PCB 濃度が低下するため、これらの海流によっ
て運ばれてきた海水中の PCB は大気中に放出される可能性もある。このように、陸上から出され
る PCB は大気中の直接な輸送ルールに加えて、海流という輸送ルートも持つ可能性がある。 
一方、世界各地の深海生物から高濃度の PCB が検出されている事実から、深海に PCB が蓄積さ
れていることが推測される。深海の PCB は千年スケールの海洋深層循環によって表層海洋に運ば
れ、将来大気に放出されることが懸念されている。このような状況において、深海にある PCB
の動態を予測することは重要であるが、その前に、深海への PCB の蓄積過程を把握する必要があ
る。 
Yang Min 氏は、本学位論文において、海洋における PCB 輸送に関わる物理過程と生物過程を
把握するために、北西太平洋の 3 次元流動・低次生態系モデルに PCB 計算モジュールを導入し、 
流動・低次生態系・PCB の結合モデルを開発した。PCB に多数の同族体があるが、本研究では 4
つの代表的な同族体（CB28、CB101、CB153、CB180）を選んで計算を行った。PCB モジュールの
入力条件には全球 PCB モデルで得られた PCB の大気濃度を利用した。モデル結果から、大気海洋
間の PCB 拡散フラックスに対する海流の調節効果を解明し、さらに PCB の日本海中深層への蓄積
過程を解析した。研究成果の詳細は以下の通りである。 
Yang Min
主　査　　郭　　新宇
副　査　　日向　博文
副　査　　森本　昭彦
副　査　　国末　達也
（１）北西太平洋表層海水における PCB 濃度の季節変動と空間分布 
モデル結果から得られた表層海水における溶存態 PCB の濃度は、亜熱帯地域から亜寒帯地域に、
縁辺海から外洋域にかけて増加している。粒子態 PCB の濃度は、亜寒帯地域で高い値が見られる
が、溶存態 PCB 濃度より低い。溶存態 PCB 濃度の季節変動は、基本的に冬に高く、夏に低くなる
が、季節変動の幅は低緯度海域より高緯度海域の方が高い。 
（2）大気海洋間の PCB 拡散フラックスに対する海流の調節効果 
 モデル結果に日本南岸の黒潮流域から黒潮続流域にかけて PCB 拡散フラックスの符号は正か
ら負になることが見られる（正のフラックスは大気から海洋へと意味する）。また、このような
符号の逆転は黒潮流域に限られている。このような分布を理解するために、海流の流速をゼロに
設定した計算を行い、このケースでは黒潮流域における PCB 拡散フラックスの方向逆転は生じな
いことが分かった。海流がなければ表層海水中の PCB 濃度は大気中の PCB 濃度とほぼ平衡状態を
保ち、その水平分布は大気中の PCB 濃度に強く依存することになる。海流が存在すると、表層海
水中の PCB 濃度は海流の上流側の PCB 濃度に影響され、その影響の強さは海流の方向の PCB 濃度
の水平勾配と海流の速度に比例する。黒潮は西岸境界流であり、海流の中で流速は一番速い。さ
らに、黒潮は PCB の濃度勾配が大きくなる海岸付近を流れるため、海流の PCB 拡散フラックスに
対する調節効果が最も顕著になると考えられる。 
本研究の計算領域は北西太平洋に限られているが、黒潮のような海岸付近を流れる西岸境界流
はほかの海にもあるために、この現象は普遍的に存在すると考えられる。そのため、本研究の成
果から、海水流動を十分に考慮していない PCB の全球モデルは西岸境界流を表現できるように改
善する必要があるとも言える。 
（3）日本海の中深層における CB153 の蓄積 
本研究から、PCB モデルの計算を 21 年継続しても、日本海の中深層の CB153 濃度は上昇し続
けることが分かった。日本海における CB153 は鉛直方向に 3 層構造を持つ。表層（0-100m）と
深層（>600m）は濃度が低く、中層（100-600m）の濃度が高くなっている。顕著な季節変動は表
層の CB153 濃度にしか見られない。中層と深層の CB153 平均濃度は 0.01 と 0.013 pg L-1 year-1 
の上昇速度を持つことから、日本海の中深層において未だ PCB の蓄積が続いている可能性がある
と考えられる。 
 
 提出された学位論文の研究成果の一部は、国際学術雑誌に 1編の論文が公表されている。日本
海における PCB153 蓄積過程に関する研究成果は投稿準備中である。 
本学位論文の公聴会は令和 4年 10 月 12 日にオンライン形式で開催し、約 50 分の英語による
論文発表と 25 分の質疑応答が行われた。引き続いて、学位論文審査委員会を開き、本論文の内
容を厳正に審議した結果、審査委員が全員一致で、博士（理学）の学位を授与するのに値するも
のと判定した。 
 


Simulations of PCBs in the Northwestern Pacific Ocean with a Three-Dimensional High-Resolution Hydrodynamic-Ecosystem-PCB Coupled Model

青木, 理奈

鈴木, 静

福井, 秀樹

小佐井, 良太

石坂, 晋哉

池, 貞姫

十河, 宏行

中川, 未来

コロナ禍における法文学部の被災記録の収集と保存IV ─2021年度学生を対象としたアンケート調査の単純集計結果─

村上, 由実子

四国遍路と白山信仰 -「菅生寺」の分析を中心として-

加藤, 祐子

中核市行政の効果と課題に関する一考察

秋山, 英治

愛媛県東中予方言における複合名詞のアクセント

鈴木, 靜

太田, 響子

コロナ禍における法文学部の被災記録の収集と保存VI ─ 2021 年度学生手記の分析─

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