| 研究課題/領域番号 |
16KT0020
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 特設分野 |
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| 研究分野 |
連携探索型数理科学
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| 研究機関 | 東京工業大学 (2017-2018)
国立研究開発法人理化学研究所 (2016) |
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研究代表者 |
小谷野 仁 東京工業大学, 生命理工学院, 特任助教 (10570989)
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| 研究分担者 |
緒方 博之 京都大学, 化学研究所, 教授 (70291432)
矢野 孝次 京都大学, 理学研究科, 准教授 (80467646)
林田 守広 松江工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (40402929)
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| 研究期間 (年度) |
2016-07-19 – 2019-03-31
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| キーワード | 文字列の位相半群 / DNA 配列の集団 / ダイナミクス / 統計的推定 / 制御 / バイオレメディエーション |
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| 研究成果の概要 |
アルファベット A = {a, c, g, t} 上の文字列がなす非可換位相半群 A* 上で、DNA 配列の集団の進化を記述する偏微分方程式を導出し、モデルの数理解析を行った。その混合モデルを用いて、ある環境中の DNA 配列の集団にその環境から掛かる淘汰圧の分布を表すよう設計された Laplace 様分布という分布を A* 上に導入し、その混合モデルのパラメーターを推定する方法を開発し、それに対して数理的基礎付けを与え、数値実験を行ってその有効性を確かめた。1 つの環境中の DNA 配列の集団の動態解析の方法を開発し、それを植物の周辺環境中の微生物群集に応用して、有効性を確かめた。
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| 自由記述の分野 |
応用数学、数理統計学、バイオインフォマティクス
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
1990 年代の前半に微生物を利用する環境浄化技術の研究が始まり、2000 年代半ばに、微生物によるバイオレメディエーション利用指針が制定された。このガイドラインでは、1 つの環境中の生物群集の時間発展を長期先まで予測することが求められているが、現在の数理・情報科学的技術では、このことを忠実に実行することは出来ない。本研究により、1 つの環境中の微生物群集の時間発展をコンピューターで計算することが出来るようになってきた。また、微生物群集のダイナミクスの特徴を抽出することも可能になった。今後は、本研究の結果を基礎にして、環境再生微生物工学の立案と制御のための体系的な技術の開発を目指す。
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