2024/11/28 更新

お知らせ

 

写真a

ノシタ コウジ
野下 浩司
NOSHITA KOJI
所属
理学研究院 生物科学部門 助教
植物フロンティア研究センター (併任)
理学部 生物学科(併任)
システム生命科学府 システム生命科学専攻(併任)
マス・フォア・イノベーション連係学府 (併任)
職名
助教
連絡先
メールアドレス
プロフィール
生物や生物のつくる構造物のかたちを進化形態学的,形態測定学的観点から,幅広く興味をもって研究をしています. 特に,動物(腹足類(巻貝),マウス),植物(ダイズ,コムギ,キャッサバ),人工物(土器)などを対象に数理モデルや画像解析,計測手法の開発を活用した解析を進めています.
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研究分野

  • 環境・農学 / 農業環境工学、農業情報工学

  • ライフサイエンス / 生態学、環境学

  • ライフサイエンス / 形態、構造

  • 自然科学一般 / 地球生命科学

学位

  • 博士(理学) 九州大学

  • 修士(理学) 九州大学

  • 学士(理学) 静岡大学

経歴

  • 九州大学 理学研究院 助教 

    2018年4月 - 現在

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研究テーマ・研究キーワード

  • 研究テーマ: 貝類学

    研究キーワード: 貝類学

    研究期間: 2024年

  • 研究テーマ: 理論形態学

    研究キーワード: 理論形態学

    研究期間: 2024年

  • 研究テーマ: 植物フェノタイピング

    研究キーワード: 植物フェノタイピング

    研究期間: 2024年

  • 研究テーマ: 数理生物学

    研究キーワード: 数理生物学

    研究期間: 2024年

  • 研究テーマ: 形態測定学

    研究キーワード: 形態測定学

    研究期間: 2024年

受賞

  • 日本数理生物学会研究奨励賞

    2024年8月   日本数理生物学会  

    野下 浩司

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論文

  • Possible roles of Wnt in the shell growth of the pond snail Lymnaea stagnalis

    Ohta S., Noshita K., Kimoto K., Ishikawa A., Sato H., Shimizu K., Endo K.

    Scientific Reports   14 ( 1 )   26488   2024年11月   eISSN:2045-2322

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Scientific Reports  

    Although the mechanisms of molluscan shell growth have been studied using mathematical models, little is known about the molecular basis underpinning shell morphogenesis. Here, we performed Wnt activation experiments to elucidate the potential roles of Wnt signaling in the shell growth of Lymnaea stagnalis. In general, we observed following three types of shell malformations in both dose- and developmental stage-dependent manners: (i) cap-shaped shell, (ii) cap-shaped shell with hydropic soft tissues, and (iii) compressed shell with a smaller number of coiling. We analyzed the morphologies of these malformed shells using the growing tube model, revealing that the compressed malformations show significantly larger values for T (torsion), with no significant changes in the values for the remaining parameters E (expansion) and C (curvature). We also found that cap-shaped malformations have significantly larger values for E, suggesting that the effects of BIO on shell formation may change during growth. Since the changes in T and/or E parameter values can greatly alter the shell morphologies from a planispiral or a cap-shaped one to various three-dimensional helices, changes in shell developmental processes possibly controlled by Wnt signaling may account for at least a part of the evolution of diverse shell forms in molluscs.

    DOI: 10.1038/s41598-024-74794-7

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s41598-024-74794-7

  • Three-Dimensional Leaf Edge Reconstruction Combining Two- and Three-Dimensional Approaches 査読

    Murata, H; Noshita, K

    PLANT PHENOMICS   6   0181   2024年5月   ISSN:2643-6515

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Plant Phenomics  

    Leaves, crucial for plant physiology, exhibit various morphological traits that meet diverse functional needs. Traditional leaf morphology quantification, largely 2-dimensional (2D), has not fully captured the 3-dimensional (3D) aspects of leaf function. Despite improvements in 3D data acquisition, accurately depicting leaf morphologies, particularly at the edges, is difficult. This study proposes a method for 3D leaf edge reconstruction, combining 2D image segmentation with curve-based 3D reconstruction. Utilizing deep-learning-based instance segmentation for 2D edge detection, structure from motion for estimation of camera positions and orientations, leaf correspondence identification for matching leaves among images, and curve-based 3D reconstruction for estimating 3D curve fragments, the method assembles 3D curve fragments into a leaf edge model through B-spline curve fitting. The method's performances were evaluated on both virtual and actual leaves, and the results indicated that small leaves and high camera noise pose greater challenges to reconstruction. We developed guidelines for setting a reliability threshold for curve fragments, considering factors occlusion, leaf size, the number of images, and camera error; the number of images had a lesser impact on this threshold compared to others. The method was effective for lobed leaves and leaves with fewer than 4 holes. However, challenges still existed when dealing with morphologies exhibiting highly local variations, such as serrations. This nondestructive approach to 3D leaf edge reconstruction marks an advancement in the quantitative analysis of plant morphology. It is a promising way to capture whole-plant architecture by combining 2D and 3D phenotyping approaches adapted to the target anatomical structures.

    DOI: 10.34133/plantphenomics.0181

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  • Macro-Scale Population Patterns in the Kofun Period of the Japanese Archipelago: Quantitative Analysis of a Larger Sample of Three-Dimensional Data from Ancient Human Crania 査読

    Hisashi Nakao, Akihiro Kaneda, Kohei Tamura, Koji Noshita, Tomomi Nakagawa

    Humans   4 ( 2 )   131 - 147   2024年4月   eISSN:2673-9461

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    記述言語:その他   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:MDPI AG  

    The present study collected a larger set of three-dimensional data on human crania from the Kofun period (as well as from previous periods, i.e., the Jomon and Yayoi periods) in the Japanese archipelago (AD 250 to around 700) than previous studies. Three-dimensional geometric morphometrics were employed to investigate human migration patterns in finer-grained phases. These results are consistent with those of previous studies, although some new patterns were discovered. These patterns were interpreted in terms of demic diffusion, archaeological findings, and historical evidence. In particular, the present results suggest the presence of a gradual geological cline throughout the Kofun period, although the middle period did not display such a cline. This discrepancy might reflect social changes in the middle Kofun period, such as the construction of keyhole-shaped mounds in the peripheral regions. The present study implies that a broader investigation with a larger sample of human crania is essential to elucidating macro-level cultural evolutionary processes.

    DOI: 10.3390/humans4020008

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  • Demic Diffusion of the Yayoi People in the Japanese Archipelago 査読

    Hisashi Nakao, Tomomi Nakagawa, Akihiro Kaneda, Kohei Tamura, Koji Noshita

    Letters on Evolutionary Behavioral Science   14 ( 2 )   2023年11月   eISSN:1884-927X

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    記述言語:その他   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Human Behavior and Evolution Society of Japan  

    The present study examines the 3-dimensional data of human crania from the Yayoi period (800 BC to AD 250) of the Japanese archipelago by geometric morphometrics to investigate demic diffusion patterns. This is the first study on the Yayoi crania using their 3D data and geometric morphometrics with a much larger number of skeletal remains outside of the Kyushu regions than previous studies. The comparative results between the Jōmon and Yayoi samples show that the Yayoi people not only in the eastern parts but also in the western parts of the archipelago are significantly different from the final Jōmon people and the Yayoi people were not strongly affected by the Jōmon people. A relatively gradual geological cline is also found among the Yayoi population, suggesting that the immigrants from the continental East Asia moved from the western parts to the eastern parts of the archipelago though the causes of the morphological changes are unclear.

    DOI: 10.5178/lebs.2023.111

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  • Network feature-based phenotyping of leaf venation robustly reconstructs the latent space 査読

    Iwamasa, K; Noshita, K

    PLOS COMPUTATIONAL BIOLOGY   19 ( 7 )   e1010581   2023年7月   ISSN:1553-734X eISSN:1553-7358

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    記述言語:その他   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PLoS Computational Biology  

    Despite substantial variation in leaf vein architectures among angiosperms, a typical hierarchical network pattern is shared within clades. Functional demands (e.g., hydraulic conductivity, transpiration efficiency, and tolerance to damage and blockage) constrain the network structure of leaf venation, generating a biased distribution in the morphospace. Although network structures and their diversity are crucial for understanding angiosperm venation, previous studies have relied on simple morphological measurements (e.g., length, diameter, branching angles, and areole area) and their derived statistics to quantify phenotypes. To better understand the morphological diversities and constraints on leaf vein networks, we developed a simple, high-throughput phenotyping workflow for the quantification of vein networks and identified leaf venation-specific morphospace patterns. The proposed method involves four processes: leaf image acquisition using a feasible system, leaf vein segmentation based on a deep neural network model, network extraction as an undirected graph, and network feature calculation. To demonstrate the proposed method, we applied it to images of non-chemically treated leaves of five species for classification based on network features alone, with an accuracy of 90.6%. By dimensionality reduction, a one-dimensional morphospace, along which venation shows variation in loopiness, was identified for both untreated and cleared leaf images. Because the one-dimensional distribution patterns align with the Pareto front that optimizes transport efficiency, construction cost, and robustness to damage, as predicted by the earlier theoretical study, our findings suggested that venation patterns are determined by a functional trade-off. The proposed network feature-based method is a useful morphological descriptor, providing a quantitative representation of the topological aspects of venation and enabling inverse mapping to leaf vein structures. Accordingly, our approach is promising for analyses of the functional and structural properties of veins.

    DOI: 10.1371/journal.pcbi.1010581

    Web of Science

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  • Theoretical morphological analysis of differential morphospace occupation patterns for terrestrial and aquatic gastropods 査読

    Amane Araki, Koji Noshita

    Evolution   2023年7月

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    記述言語:その他   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/evolut/qpad110

  • Smoking enhances the expression of angiotensin‐converting enzyme 2 involved in the efficiency of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 infection 招待 査読 国際誌

    Suzuki, R., Ono, Y., Noshita, K., Kim, K.S., Ito, H., Morioka, Y., Tamura, T., Okuzaki, D., Tagawa, T., Takenaka, T., Yoshizumi, T., Shimamura, T., Iwami, S., Fukuhara, T.

    Microbiol Immunol. (2022) . https://doi.org/   67   22 - 31   2023年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1111/1348-0421.13034

  • Theoretical morphological analysis of differential morphospace occupation patterns for terrestrial and aquatic gastropods 査読 国際誌

    #Araki, A., Noshita, K.

    Evolution   2023年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Despite the morphological diversity of organisms, they only occupy a fraction of the theoretically possible spectrum (i.e., morphospace) and have been studied on several taxa. Such morphospace occupation patterns are formed through evolutionary processes under multiple constraints. In this study, we discovered a differential morphospace occupation pattern between terrestrial and aquatic gastropods and subsequently attempted to quantitatively understand these differences through morphospace analysis. These differential occupation patterns between terrestrial and aquatic species were observed in the morphospace of spire height and aperture inclination, including a bimodal distribution of shell height in terrestrial species alongside the absence of high-spired shells with high aperture inclination. Although terrestrial species were distributed along optimal lines of shell instability and shell hindrance to locomotion, aquatic species were distributed not only along this line but also within a suboptimal region of the low spire with low inclination. Based on numerical simulation and biometric analysis, here we propose the hypothesis that this difference was caused by the aquatic species being able to adopt a posture with the growth direction perpendicular to the substrate due to reduced functional demands. Our results provided an ultimate explanation for the differential occupation patterns between habitats alongside an overview of the morphospace.

    DOI: 10.1093/evolut/qpad110

  • 特集 未病の科学 Ⅰ.未病の数理研究 "かたち"のフェノーム数理解析への汎用形態記述子によるアプローチ

    野下 浩司

    生体の科学   74 ( 2 )   123 - 128   2023年4月   ISSN:03709531 eISSN:18835503

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   出版者・発行元:株式会社医学書院  

    DOI: 10.11477/mf.2425201656

    CiNii Research

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  • The Process of 3D Digitization and Data Sharing in Archaeology: A Case Study of Ongagawa-Style Pottery and Skeletal Remains in Japan

    Tamura, K; Nakagawa, T; Noshita, K; Kaneda, A; Nakao, H

    AMERICAN JOURNAL OF BIOLOGICAL ANTHROPOLOGY   180   174 - 174   2023年4月   ISSN:2692-7691

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  • 喫煙はSARS-Cov-2感染効率に関与するアンジオテンシン変換酵素2発現を亢進させる(Smoking enhances the expression of angiotensin-converting enzyme 2 involved in the efficiency of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 infection)

    Suzuki Rigel, Ono Yuki, Noshita Koji, Kim Kwang Su, Ito Hayato, Morioka Yuhei, Tamura Tomokazu, Okuzaki Daisuke, Tagawa Tetsuzo, Takenaka Tomoyoshi, Yoshizumi Tomoharu, Shimamura Teppei, Iwami Shingo, Fukuhara Takasuke

    Microbiology and Immunology   67 ( 1 )   22 - 31   2023年1月   ISSN:0385-5600

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    記述言語:英語   出版者・発行元:John Wiley & Sons Australia, Ltd  

    喫煙歴とSARS-Cov-2感染性との関係性について検討した。2013年1月~2019年12月までの期間内に、著者等の医療施設で外科治療で採取した肺組織試料を用い、喫煙者、喫煙歴ありの非喫煙者、非喫煙者肺から検出されるアンジオテンシン変換酵素2(ACE2)の遺伝子発現を調査した。その結果、禁煙期間6ヵ月未満の患者ではACE2遺伝子発現量が、非喫煙者や禁煙期間6ヵ月以上の患者から検出された発現量に比べ高発現であった。また、SARS-Cov-2の感染効率はACE2発現量に依存して亢進し、喫煙者肺のRNA-seq解析では、炎症シグナル伝達に関与する遺伝子発現がACE2遺伝子発現と相関することが明らかにされた。なかでも、過去に喫煙歴がある患者では、禁煙期間が長いほどACE2遺伝子発現量のみならず、炎症シグナル伝達に関与する遺伝子発現量でも低下が認められた。以上より、喫煙はACE2遺伝子と炎症シグナル伝達に関与する遺伝子発現量を亢進させ、SARS-Cov-2への感染効率は、喫煙を介したACE2遺伝子発現量のアップレギュレーションにより増強されることが示唆された。

  • Exploring the mechanical and morphological rationality of tree branch structure based on 3D point cloud analysis and the finite element method 査読

    Tsugawa, S; Teratsuji, K; Okura, F; Noshita, K; Tateno, M; Zhang, JY; Demura, T

    SCIENTIFIC REPORTS   12 ( 1 )   4054   2022年12月   ISSN:2045-2322 eISSN:2045-2322

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Scientific Reports  

    <jats:title>Abstract</jats:title><jats:p>Trees are thought to have acquired a mechanically optimized shape through evolution, but a scientific methodology to investigate the mechanical rationality of tree morphology remains to be established. The aim of this study was to develop a new method for 3D reconstruction of actual tree shape and to establish a theoretical formulation for elucidating the structure and function of tree branches. We obtained 3D point cloud data of tree shape of Japanese zelkova (<jats:italic>Zelkova serrata</jats:italic>) and Japanese larch (<jats:italic>Larix kaempferi</jats:italic>) using the NavVis Lidar scanner, then applied a cylinder structure extraction from point cloud data with error estimation. We then formulated the mechanical stress of branches under gravity using the elastic theory, and performed finite element method simulations to evaluate the mechanical characteristics. Subsequently, we constructed a mechanics-based theoretical formulation of branch development that ensures constant bending stress produces various branching patterns depending on growth properties. The derived theory recapitulates the trade-off among branch growth anisotropy, stress-gravity length, and branch shape, which may open the quantitative way to evaluate mechanical and morphological rationality of tree branches.</jats:p>

    DOI: 10.1038/s41598-022-08030-5

    Web of Science

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s41598-022-08030-5

  • Smoking enhances the expression of angiotensin-converting enzyme 2 involved in the efficiency of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 infection. 査読 国際誌

    Rigel Suzuki, Yuki Ono, Koji Noshita, Kwang Su Kim, Hayato Ito, Yuhei Morioka, Tomokazu Tamura, Daisuke Okuzaki, Tetsuzo Tagawa, Tomoyoshi Takenaka, Tomoharu Yoshizumi, Teppei Shimamura, Shingo Iwami, Takasuke Fukuhara

    Microbiology and immunology   67 ( 1 )   22 - 31   2022年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Smoking is one of the risk factors most closely related to the severity of coronavirus disease 2019 (COVID-19). However, the relationship between smoking history and severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infectivity is unknown. In this study, we evaluated the ACE2 expression level in the lungs of current smokers, ex-smokers, and nonsmokers. The ACE2 expression level of ex-smokers who smoked cigarettes until recently (cessation period shorter than 6 months) was higher than that of nonsmokers and ex-smokers with a long history of nonsmoking (cessation period longer than 6 months). We also showed that the efficiency of SARS-CoV-2 infection was enhanced in a manner dependent on the angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) expression level. Using RNA-seq analysis on the lungs of smokers, we identified that the expression of inflammatory signaling genes was correlated with ACE2 expression. Notably, with increasing duration of smoking cessation among ex-smokers, not only ACE2 expression level but also the expression levels of inflammatory signaling genes decreased. These results indicated that smoking enhances the expression levels of ACE2 and inflammatory signaling genes. Our data suggest that the efficiency of SARS-CoV-2 infection is enhanced by smoking-mediated upregulation of ACE2 expression level.

    DOI: 10.1111/1348-0421.13034

  • A proposal of a new automated method for SfM/MVS 3D reconstruction through comparisons of 3D data by SfM/MVS and handheld laser scanners 査読 国際誌

    @Kaneda, A., @Nakagawa, T., @Tamura, K., Noshita, K., @Nakao, H.

    PLoS ONE   17   e0270660   2022年7月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1371/journal.pone.0270660

  • A proposal of a new automated method for SfM/MVS 3D reconstruction through comparisons of 3D data by SfM/MVS and handheld laser scanners 査読

    Akihiro Kaneda, Tomomi Nakagawa, Kohei Tamura, Koji Noshita, Hisashi Nakao

    PLOS ONE   17 ( 7 )   e0270660 - e0270660   2022年7月

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    記述言語:その他   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    SfM/MVS photogrammetry has received increasing attention due to its convenience, broadening the range of its applications into archaeology and anthropology. Because the accuracy of SfM/MVS depends on photography, one important issue is that incorrect or low-density point clouds are found in 3D models due to poor overlapping between images. A systematic way of taking photographs solve these problems, though it has not been well established and the accuracy has not been examined either, with some exceptions. The present study aims to (i) develop an efficient method for recording pottery using an automated turntable and (ii) assess its accuracy through a comparison with 3D models made by laser scanning. We recorded relatively simple pottery manufactured by prehistoric farmers in the Japanese archipelago using SfM/MVS photogrammetry and laser scanning. Further, by measuring the Hausdorff distance between 3D models made using these two methods, we show that their difference is negligibly small, suggesting that our method is sufficiently accurate to record pottery.

    DOI: 10.1371/journal.pone.0270660

  • 遠賀川式土器の形態に関する数理的考察 ―田村 遺跡、矢野遺跡、綾羅木郷遺跡を中心に―. 査読

    野下 浩司, 金田 明大, 田村 光平, 中尾 央

    奈文研論叢   3   65 - 82   2022年

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  • 遠賀川式土器を例とした三次元モデルと二次元 実測図データの比較 査読

    野下 浩司, 金田 明大, 田村 光平, 中尾 央

    情報考古学   27   1 - 10   2022年

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  • Tracing founder haplotypes of Japanese apple varieties: application in genomic prediction and genome-wide association study 査読 国際誌

    Mai F. Minamikawa, Miyuki Kunihisa, Koji Noshita, Shigeki Moriya, Kazuyuki Abe, Takeshi Hayashi, Yuichi Katayose, Toshimi Matsumoto, Chikako Nishitani, Shingo Terakami, Toshiya Yamamoto, Hiroyoshi Iwata

    Horticulture Research   8 ( 1 )   49 - 49   2021年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    <title>Abstract</title>Haplotypes provide useful information for genomics-based approaches, genomic prediction, and genome-wide association study. As a small number of superior founders have contributed largely to the breeding history of fruit trees, the information of founder haplotypes may be relevant for performing the genomics-based approaches in these plants. In this study, we proposed a method to estimate 14 haplotypes from 7 founders and automatically trace the haplotypes forward to apple parental (185 varieties) and breeding (659 F1 individuals from 16 full-sib families) populations based on 11,786 single-nucleotide polymorphisms, by combining multiple algorithms. Overall, 92&#37; of the single-nucleotide polymorphisms information in the parental and breeding populations was characterized by the 14 founder haplotypes. The use of founder haplotype information improved the accuracy of genomic prediction in 7 traits and the resolution of genome-wide association study in 13 out of 27 fruit quality traits analyzed in this study. We also visualized the significant propagation of the founder haplotype with the largest genetic effect in genome-wide association study over the pedigree tree of the parental population. These results suggest that the information of founder haplotypes can be useful for not only genetic improvement of fruit quality traits in apples but also for understanding the selection history of founder haplotypes in the breeding program of Japanese apple varieties.

    DOI: 10.1038/s41438-021-00485-3

  • Detection of significant antiviral drug effects on COVID-19 with reasonable sample sizes in randomized controlled trials: A modeling study 査読

    Shoya Iwanami, Keisuke Ejima, Kwang Su Kim, Koji Noshita, Yasuhisa Fujita, Taiga Miyazaki, Shigeru Kohno, Yoshitsugu Miyazaki, Shimpei Morimoto, Shinji Nakaoka, Yoshiki Koizumi, Yusuke Asai, Kazuyuki Aihara, Koichi Watashi, Robin N. Thompson, Kenji Shibuya, Katsuhito Fujiu, Alan S. Perelson, Shingo Iwami, Takaji Wakita

    PLOS Medicine   18 ( 7 )   e1003660 - e1003660   2021年7月

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    記述言語:その他   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    <sec id="sec001"><title>Background</title>Development of an effective antiviral drug for Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) is a global health priority. Although several candidate drugs have been identified through in vitro and in vivo models, consistent and compelling evidence from clinical studies is limited. The lack of evidence from clinical trials may stem in part from the imperfect design of the trials. We investigated how clinical trials for antivirals need to be designed, especially focusing on the sample size in randomized controlled trials.</sec><sec id="sec002"><title>Methods and findings</title>A modeling study was conducted to help understand the reasons behind inconsistent clinical trial findings and to design better clinical trials. We first analyzed longitudinal viral load data for Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) without antiviral treatment by use of a within-host virus dynamics model. The fitted viral load was categorized into 3 different groups by a clustering approach. Comparison of the estimated parameters showed that the 3 distinct groups were characterized by different virus decay rates (<italic>p</italic>-value < 0.001). The mean decay rates were 1.17 d−1 (95&amp;#37; CI: 1.06 to 1.27 d−1), 0.777 d−1 (0.716 to 0.838 d−1), and 0.450 d−1 (0.378 to 0.522 d−1) for the 3 groups, respectively. Such heterogeneity in virus dynamics could be a confounding variable if it is associated with treatment allocation in compassionate use programs (i.e., observational studies).Subsequently, we mimicked randomized controlled trials of antivirals by simulation. An antiviral effect causing a 95&amp;#37; to 99&amp;#37; reduction in viral replication was added to the model. To be realistic, we assumed that randomization and treatment are initiated with some time lag after symptom onset. Using the duration of virus shedding as an outcome, the sample size to detect a statistically significant mean difference between the treatment and placebo groups (1:1 allocation) was 13,603 and 11,670 (when the antiviral effect was 95&amp;#37; and 99&amp;#37;, respectively) per group if all patients are enrolled regardless of timing of randomization. The sample size was reduced to 584 and 458 (when the antiviral effect was 95&amp;#37; and 99&amp;#37;, respectively) if only patients who are treated within 1 day of symptom onset are enrolled. We confirmed the sample size was similarly reduced when using cumulative viral load in log scale as an outcome.We used a conventional virus dynamics model, which may not fully reflect the detailed mechanisms of viral dynamics of SARS-CoV-2. The model needs to be calibrated in terms of both parameter settings and model structure, which would yield more reliable sample size calculation.</sec><sec id="sec003"><title>Conclusions</title>In this study, we found that estimated association in observational studies can be biased due to large heterogeneity in viral dynamics among infected individuals, and statistically significant effect in randomized controlled trials may be difficult to be detected due to small sample size. The sample size can be dramatically reduced by recruiting patients immediately after developing symptoms. We believe this is the first study investigated the study design of clinical trials for antiviral treatment using the viral dynamics model.</sec>

    DOI: 10.1371/journal.pmed.1003660

  • GIS-Based Analysis for UAV-Supported Field Experiments Reveals Soybean Traits Associated With Rotational Benefit 査読

    Yuya Fukano, Wei Guo, Naohiro Aoki, Shinjiro Ootsuka, Koji Noshita, Kei Uchida, Yoichiro Kato, Kazuhiro Sasaki, Shotaka Kamikawa, Hirofumi Kubota

    Frontiers in Plant Science   12   2021年5月

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    記述言語:その他   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Recent advances in unmanned aerial vehicle (UAV) remote sensing and image analysis provide large amounts of plant canopy data, but there is no method to integrate the large imagery datasets with the much smaller manually collected datasets. A simple geographic information system (GIS)-based analysis for a UAV-supported field study (GAUSS) analytical framework was developed to integrate these datasets. It has three steps: developing a model for predicting sample values from UAV imagery, field gridding and trait value prediction, and statistical testing of predicted values. A field cultivation experiment was conducted to examine the effectiveness of the GAUSS framework, using a soybean–wheat crop rotation as the model system Fourteen soybean cultivars and subsequently a single wheat cultivar were grown in the same field. The crop rotation benefits of the soybeans for wheat yield were examined using GAUSS. Combining manually sampled data (n = 143) and pixel-based UAV imagery indices produced a large amount of high-spatial-resolution predicted wheat yields (n = 8,756). Significant differences were detected among soybean cultivars in their effects on wheat yield, and soybean plant traits were associated with the increases. This is the first reported study that links traits of legume plants with rotational benefits to the subsequent crop. Although some limitations and challenges remain, the GAUSS approach can be applied to many types of field-based plant experimentation, and has potential for extensive use in future studies.

    DOI: 10.3389/fpls.2021.637694

  • Phylogeography and shell morphology of the pelagic snail Limacina helicina in the Okhotsk Sea and western North Pacific 査読

    Keisuke Shimizu, Koji Noshita, Katsunori Kimoto, Takenori Sasaki

    Marine Biodiversity   51 ( 2 )   2021年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The pelagic snail Limacina helicina Phipps, 1774 is widely distributed in high-latitude seas and is a sensitive bioindicator of ocean acidification. It is known that the response patterns to ocean acidification differ among populations within or among species. Thus, it is important to understand their genetic population structure and identify the cryptic species. L. helicina displays different shell morphotypes, called "formae," in different regions (North Atlantic, L. helicina forma helicina Phipps, 1774; Northwest Pacific, L. helicina f. acuta Spoel, 1967; Northeast Pacific, L. helicina f. pacifica Dall, 1871; Okhotsk Sea, L. helicina f. ochotensis Shkoldina, 1999: Spoel, 1967, pp. 257, 349). A recent study by Shimizu et al. (Journal of Molluscan Studies 84:30-37, 2018) showed clear genetic differentiation between two formae, L. helicina forma helicina (Svalbard in the Arctic Ocean) and L. helicina f. acuta (station K2 in the western North Pacific) (phi CT = 0.59282), using partial mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I (COI) gene sequences. However, whether other formae of this species are genetically distinct remain unknown. Here we focused on L. helicina f. ochotensis, which inhabits the Sea of Okhotsk, and compared its shell morphology and partial mitochondrial COI gene sequences with another forma, L. helicina f. acuta, which is found in the western North Pacific. We found differences in the shell morphology of L. helicina f. ochotensis collected from the Sea of Okhotsk (off the coast of Monbetsu, Hokkaido, Japan) and L. helicina f. acuta collected from the western North Pacific (station K2). However, molecular analysis of an mtDNA COI region (503 bp) revealed that most individuals collected from Monbetsu (Sea of Okhotsk) were haplotype 1 (75.5&#37;), which is also the major haplotype found in L. helicina f. acuta (western North Pacific). Our results suggest that individuals of L. helicina are frequently dispersed between the Sea of Okhotsk and the western North Pacific by ocean currents. Thus, the two formae, L. helicina f. acuta and L. helicina f. ochotensis, are more likely to be attributable to phenotypic plasticity in response to different environmental parameters, such as temperature and salinity, than to differences in their genetic backgrounds.

    DOI: 10.1007/s12526-021-01166-z

  • Climate-smart crops: key root anatomical traits that confer flooding tolerance 査読

    Takaki Yamauchi, Koji Noshita, Nobuhiro Tsutsumi

    Breeding Science   71 ( 1 )   51 - 61   2021年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Plants require water, but a deficit or excess of water can negatively impact their growth and functioning. Soil flooding, in which root-zone is filled with excess water, restricts oxygen diffusion into the soil. Global climate change is increasing the risk of crop yield loss caused by flooding, and the development of flooding tolerant crops is urgently needed. Root anatomical traits are essential for plants to adapt to drought and flooding, as they determine the balance between the rates of water and oxygen transport. The stele contains xylem and the cortex contains aerenchyma (gas spaces), which respectively contribute to water uptake from the soil and oxygen supply to the roots; this implies that there is a trade-off between the ratio of cortex and stele sizes with respect to adaptation to drought or flooding. In this review, we analyze recent advances in the understanding of root anatomical traits that confer drought and/or flooding tolerance to plants and illustrate the trade-off between cortex and stele sizes. Moreover, we introduce the progress that has been made in modelling and fully automated analyses of root anatomical traits and discuss how key root anatomical traits can be used to improve crop tolerance to soil flooding.

    DOI: 10.1270/jsbbs.20119

  • Field‐based individual plant phenotyping of herbaceous species by unmanned aerial vehicle 査読

    Wei Guo, Yuya Fukano, Koji Noshita, Seishi Ninomiya

    Ecology and Evolution   10 ( 21 )   12318 - 12326   2020年11月

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    記述言語:その他   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/ece3.6861

  • Field‐based individual plant phenotyping of herbaceous species by unmanned aerial vehicle 査読 国際誌

    Guo, W., Fukano, Y., Noshita, K., Ninomiya, S.

    Ecology and Evolution   10   12318 - 12326   2020年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/ece3.6861

  • A theoretical morphological model for quantitative description of the three-dimensional floral morphology in water lily (Nymphaea) 査読

    Shiryu Kirie, Hideo Iwasaki, Koji Noshita, Hiroyoshi Iwata

    PLOS ONE   15 ( 10 )   e0239781 - e0239781   2020年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Water lilies (Nymphaeaspp.) have diverse floral morphologies. Water lilies are not only commonly used as ornamental plants, but they are also important for understanding the diversification of basal angiosperms. Although the diversity in floral morphology of water lily provides useful information for evolutionary biology, horticulture, and horticultural science, it is difficult to describe and analyze the three-dimensional morphology of flowers. In this study, we propose a method to describe the floral morphology of water lily using a three-dimensional theoretical morphological model. The theoretical model was constructed based on three components, i.e., (1) the gradual change in size of floral organs, (2) spiral phyllotaxis, and (3) the interpolation of elevation angles, which were integrated into the model. We generated three-dimensional representation of water lily flowers and visualized theoretical morphospaces by varying each morphological parameter. The theoretical morphospace is a mathematical space of morphological spectrum generated by a theoretical morphological model. These morphospaces seems to display the large part of morphological variations of water lily. We measured morphological parameters of real flowers based on our theoretical model and display the occupation pattern of morphological parameters. We also surveyed the relation between morphological parameters and flower shape descriptions found in a catalog. In some parameters, we found breeders' description can link to our morphological model. In addition, the relationship between the global features of floral morphology and the parameters of the theoretical model was calculated with flower silhouettes simulated with a range of parameter values and the global features of the silhouette. We used two simple indices to assess the global morphological features, which were calculated with the convex hull. The results indicated that our method can effectively provide an objective and quantitative overview of the diversity in the floral morphology of water lily.

    DOI: 10.1371/journal.pone.0239781

  • Comparison of shape quantification methods for genomic prediction, and genome-wide association study of sorghum seed morphology 査読

    Lisa Sakamoto, Hiromi Kajiya-Kanegae, Koji Noshita, Hideki Takanashi, Masaaki Kobayashi, Toru Kudo, Kentaro Yano, Tsuyoshi Tokunaga, Nobuhiro Tsutsumi, Hiroyoshi Iwata

    PloS one   14 ( 11 )   2019年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Seed shape is an important agronomic trait with continuous variation among genotypes. Therefore, the quantitative evaluation of this variation is highly important. Among geometric morphometrics methods, elliptic Fourier analysis and semi-landmark analysis are often used for the quantification of biological shape variations. Elliptic Fourier analysis is an approximation method to treat contours as a waveform. Semi-landmark analysis is a method of superimposed points in which the differences of multiple contour positions are minimized. However, no detailed comparison of these methods has been undertaken. Moreover, these shape descriptors vary when the scale and direction of the contour and the starting point of the contour trace change. Thus, these methods should be compared with respect to the standardization of the scale and direction of the contour and the starting point of the contour trace. In the present study, we evaluated seed shape variations in a sorghum (Sorghum bicolor Moench) germplasm collection to analyze the association between shape variations and genome-wide single-nucleotide polymorphisms by genomic prediction (GP) and genome-wide association studies (GWAS). In our analysis, we used all possible combinations of three shape description methods and eight standardization procedures for the scale and direction of the contour as well as the starting point of the contour trace; these combinations were compared in terms of GP accuracy and the GWAS results. We compared the shape description methods (elliptic Fourier descriptors and the coordinates of superposed pseudo-landmark points) and found that principal component analysis of their quantitative descriptors yielded similar results. Different scaling and direction standardization procedures caused differences in the principal component scores, average shape, and the results of GP and GWAS.

    DOI: 10.1371/journal.pone.0224695

  • Application of deep learning for the occupational health of VDT workers 査読

    Mitsuo Uchida, Koji Noshita, Hiroshi Koyama

    Sangyo eiseigaku zasshi = Journal of occupational health   61 ( 6 )   256 - 260   2019年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1539/sangyoeisei.2018-040-C

  • What is cost-efficient phenotyping? Optimizing costs for different scenarios 査読

    Daniel Reynolds, Frederic Baret, Claude Welcker, Aaron Bostrom, Joshua Ball, Francesco Cellini, Argelia Lorence, Aakash Chawade, Mehdi Khafif, Koji Noshita, Mark Mueller-Linow, Ji Zhou, François Tardieu

    Plant Science   282   14 - 22   2019年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Progress in remote sensing and robotic technologies decreases the hardware costs of phenotyping. Here, we first review cost-effective imaging devices and environmental sensors, and present a trade-off between investment and manpower costs. We then discuss the structure of costs in various real-world scenarios. Hand-held low-cost sensors are suitable for quick and infrequent plant diagnostic measurements. In experiments for genetic or agronomic analyses, (i) major costs arise from plant handling and manpower; (ii) the total costs per plant/microplot are similar in robotized platform or field experiments with drones, hand-held or robotized ground vehicles; (iii) the cost of vehicles carrying sensors represents only 5–26% of the total costs. These conclusions depend on the context, in particular for labor cost, the quantitative demand of phenotyping and the number of days available for phenotypic measurements due to climatic constraints. Data analysis represents 10–20% of total cost if pipelines have already been developed. A trade-off exists between the initial high cost of pipeline development and labor cost of manual operations. Overall, depending on the context and objsectives, “cost-effective” phenotyping may involve either low investment (“affordable phenotyping”), or initial high investments in sensors, vehicles and pipelines that result in higher quality and lower operational costs.

    DOI: 10.1016/j.plantsci.2018.06.015

  • Genotype-aggregated planting improves yield in Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus) due to self/non-self-discrimination 査読

    Yuya Fukano, Wei Guo, Koji Noshita, Shoko Hashida, Shotaka Kamikawa

    Evolutionary Applications   12 ( 3 )   508 - 518   2019年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Accumulating evidence indicates that plants are capable of self/non-self and kin/stranger discrimination. Plants increase biomass of and resource allocation to roots when they encounter roots of conspecific non-self-neighbors, but not when they encounter self roots. Root proliferation usually occurs at the expense of reproductive investment. Therefore, if clonal crops are capable of self/non-self-discrimination, spatially aggregated planting with seedlings of the same genotype may decrease root proliferation and produce a higher yield than planting without considering seedling genotype. To test this idea, we grew Helianthus tuberosus (Jerusalem artichoke) in pot and field conditions and examined self/non-self-discrimination and the effectiveness of genotype-aggregated planting. Plants grown in self pairs allocated less to root biomass than plants grown in non-self pairs in both pot and field conditions; in field conditions, the self pairs produced 40% more tubers by weight than the non-self pairs. When six sprouts from seed tuber of two different genotypes were grown together, with the two genotypes planted aggregately (AGG) or alternately (ALT), plants in the AGG group produced 14% more tubers than plants in the ALT group. These results suggest that spatial aggregation of genotypes increases tuber production in H. tuberosus. Because we found no evidence for trade-offs between root biomass and tuber production, suppression of root proliferation may not be the only mechanism behind the benefits of genotype aggregation. By applying the concept of self/non-self-discrimination, farmers can increase crop production without additional external inputs or expansion of agricultural land use.

    DOI: 10.1111/eva.12735

  • Application of a deep learning for occupational health and safety recognition a pilot study in a logistics industry 査読

    Mitsuo Uchida, Koji Noshita, Yasuhiro Tsutsui, Hiroshi Koyama

    Sangyo eiseigaku zasshi = Journal of occupational health   60 ( 6 )   191 - 195   2018年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1539/sangyoeisei.2018-022-C

  • Characterization of peach tree crown by using high-resolution images from an unmanned aerial vehicle 査読

    Yue Mu, Yuichiro Fujii, Daisuke Takata, Bangyou Zheng, Koji Noshita, Kiyoshi Honda, Seishi Ninomiya, Wei Guo

    Horticulture Research   5 ( 1 )   2018年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    In orchards, measuring crown characteristics is essential for monitoring the dynamics of tree growth and optimizing farm management. However, it lacks a rapid and reliable method of extracting the features of trees with an irregular crown shape such as trained peach trees. Here, we propose an efficient method of segmenting the individual trees and measuring the crown width and crown projection area (CPA) of peach trees with time-series information, based on gathered images. The images of peach trees were collected by unmanned aerial vehicles in an orchard in Okayama, Japan, and then the digital surface model was generated by using a Structure from Motion (SfM) and Multi-View Stereo (MVS) based software. After individual trees were identified through the use of an adaptive threshold and marker-controlled watershed segmentation in the digital surface model, the crown widths and CPA were calculated, and the accuracy was evaluated against manual delineation and field measurement, respectively. Taking manual delineation of 12 trees as reference, the root-mean-square errors of the proposed method were 0.08 m (R
    2
    = 0.99) and 0.15 m (R
    2
    = 0.93) for the two orthogonal crown widths, and 3.87 m
    2
    for CPA (R
    2
    = 0.89), while those taking field measurement of 44 trees as reference were 0.47 m (R
    2
    = 0.91), 0.51 m (R
    2
    = 0.74), and 4.96 m
    2
    (R
    2
    = 0.88). The change of growth rate of CPA showed that the peach trees grew faster from May to July than from July to September, with a wide variation in relative growth rates among trees. Not only can this method save labour by replacing field measurement, but also it can allow farmers to monitor the growth of orchard trees dynamically.

    DOI: 10.1038/s41438-018-0097-z

  • Phylogeography of the pelagic snail Limacina helicina (Gastropoda Thecosomata) in the subarctic western North Pacific 査読

    Keisuke Shimizu, Katsunori Kimoto, Koji Noshita, Masahide Wakita, Tetsuichi Fujiki, Takenori Sasaki

    Journal of Molluscan Studies   84 ( 1 )   30 - 37   2018年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The genetic diversity of one of the most abundant species in the Arctic and subarctic oceans, the pelagic snail Limacina helicina, has not yet been characterized in the north Pacific. This species has different â €? forma' (L. helicina forma helicina, acuta, pacifica and ochotensis), but whether or not the morphological differences between these forma are caused by phenotypic plasticity or genetic differentiation remains unclear. Here, we analysed partial nucleotide sequences of the mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I gene in L. helicina from the subarctic western North Pacific Ocean (SWNP; L. helicina f. acuta) and compared them with those from Svalbard (L. helicina f. helicina) and other localities (Beaufort Sea, eastern Pacific, northern Sea of Japan and western Atlantic). The results show clear genetic differentiation between populations in the SWNP and Svalbard (? ▪ CT = 0.59282, P < 0.001). These genetic differences are consistent with the previous description of the two forma L. h. f. acuta (SWNP) and L. h. f. helicina (Svalbard) based on shell morphology.

    DOI: 10.1093/mollus/eyx040

  • Aerial imagery analysis – Quantifying appearance and number of sorghum heads for applications in breeding and agronomy 査読

    Wei Guo, Bangyou Zheng, Andries B. Potgieter, Julien Diot, Kakeru Watanabe, Koji Noshita, David R. Jordan, Xuemin Wang, James Watson, Seishi Ninomiya, Scott C. Chapman

    Frontiers in Plant Science   871   2018年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Sorghum (Sorghum bicolor L. Moench) is a C4 tropical grass that plays an essential role in providing nutrition to humans and livestock, particularly in marginal rainfall environments. The timing of head development and the number of heads per unit area are key adaptation traits to consider in agronomy and breeding but are time consuming and labor intensive to measure. We propose a two-step machine-based image processing method to detect and count the number of heads from high-resolution images captured by unmanned aerial vehicles (UAVs) in a breeding trial. To demonstrate the performance of the proposed method, 52 images were manually labeled; the precision and recall of head detection were 0.87 and 0.98, respectively, and the coefficient of determination (R
    2
    ) between the manual and new methods of counting was 0.84. To verify the utility of the method in breeding programs, a geolocation-based plot segmentation method was applied to pre-processed ortho-mosaic images to extract >1000 plots from original RGB images. Forty of these plots were randomly selected and labeled manually; the precision and recall of detection were 0.82 and 0.98, respectively, and the coefficient of determination between manual and algorithm counting was 0.56, with the major source of error being related to the morphology of plants resulting in heads being displayed both within and outside the plot in which the plants were sown, i.e., being allocated to a neighboring plot. Finally, the potential applications in yield estimation from UAV-based imagery from agronomy experiments and scouting of production fields are also discussed.

    DOI: 10.3389/fpls.2018.01544

  • A heart-brain-kidney network controls adaptation to cardiac stress through tissue macrophage activation 査読

    Katsuhito Fujiu, Munehiko Shibata, Yukiteru Nakayama, Fusa Ogata, Sahohime Matsumoto, Koji Noshita, Shingo Iwami, Susumu Nakae, Issei Komuro, Ryozo Nagai, Ichiro Manabe

    Nature medicine   23 ( 5 )   611 - 622   2017年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Heart failure is a complex clinical syndrome characterized by insufficient cardiac function. In addition to abnormalities intrinsic to the heart, dysfunction of other organs and dysregulation of systemic factors greatly affect the development and consequences of heart failure. Here we show that the heart and kidneys function cooperatively in generating an adaptive response to cardiac pressure overload. In mice subjected to pressure overload in the heart, sympathetic nerve activation led to activation of renal collecting-duct (CD) epithelial cells. Cell-cell interactions among activated CD cells, tissue macrophages and endothelial cells within the kidney led to secretion of the cytokine CSF2, which in turn stimulated cardiac-resident Ly6C lo macrophages, which are essential for the myocardial adaptive response to pressure overload. The renal response to cardiac pressure overload was disrupted by renal sympathetic denervation, adrenergic β2-receptor blockade or CD-cell-specific deficiency of the transcription factor KLF5. Moreover, we identified amphiregulin as an essential cardioprotective mediator produced by cardiac Ly6C lo macrophages. Our results demonstrate a dynamic interplay between the heart, brain and kidneys that is necessary for adaptation to cardiac stress, and they highlight the homeostatic functions of tissue macrophages and the sympathetic nervous system.

    DOI: 10.1038/nm.4326

  • Geometric analysis and estimation of the growth rate gradient on gastropod shells 査読

    Koji Noshita, Keisuke Shimizu, Takenori Sasaki

    Journal of Theoretical Biology   389   11 - 19   2016年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The morphology of gastropod shells provides a record of the growth rate at the aperture of the shell, and molecular biological studies have shown that the growth rate gradient along the aperture of a gastropod shell can be closely related to gene expression at the aperture. Here, we develop a novel method for deriving microscopic growth rates from the macroscopic shapes of gastropod shells. The growth vector map of a shell provides information on the growth rate gradient as a vector field along the aperture, over the growth history. However, it is difficult to estimate the growth vector map directly from the macroscopic shape of a specimen, because the degree of freedom of the growth vector map is very high. In order to overcome this difficulty, we develop a method of estimating the growth vector map based on a growing tube model, where the latter includes fewer parameters to be estimated. In addition, we calculate an aperture map specifying the magnitude of the growth vector at each location, which can be compared with the expression levels of several genes or proteins that are important in morphogenesis. Finally, we show a concrete example of how macroscopic shell shapes evolve in a morphospace when microscopic growth rate gradient changes.

    DOI: 10.1016/j.jtbi.2015.10.011

  • Quantification and geometric analysis of coiling patterns in gastropod shells based on 3D and 2D image data 査読

    Koji Noshita

    Journal of Theoretical Biology   363   93 - 104   2014年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The morphology of gastropod shells has been a focus of analyses in ecology and evolution. It has recently emerged as an important issue in developmental biology, thanks to recent advancements in molecular biological techniques. The growing tube model is a theoretical morphological model for describing various coiling patterns of molluscan shells, and it is a useful theoretical tool to relate local tissue growth with global shell morphology. However, the growing tube model has rarely been adopted in empirical research owing to the difficulty in estimating the parameters of the model from morphological data. In this article, I solve this problem by developing methods of parameter estimation when (1) 3D Computed Tomography (CT) data are available and (2) only 2D image data (such as photographs) are available. When 3D CT data are available, the parameters can be estimated by fitting an analytical solution of the growing tube model to the data. When only 2D image data are available, we first fit Raup's model to the 2D image data and then convert the parameters of Raup's model to those of the growing tube model. To illustrate the use of these methods, I apply them to data generated by a computer simulation of the model. Both methods work well, except when shells grow without coiling. I also demonstrate the effectiveness of the methods by applying the model to actual 3D CT data and 2D image data of land snails. I conclude that the method proposed in this article can reconstruct the coiling pattern from observed data.

    DOI: 10.1016/j.jtbi.2014.08.010

  • Functional constraints on coiling geometry and aperture inclination in gastropods 査読

    Koji Noshita, Takahiro Asami, Takao Ubukata

    Paleobiology   38 ( 2 )   322 - 334   2012年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    We studied the morphological diversity of gastropod shell forms from the viewpoint of theoretical morphology, emphasizing the relationships of shell form to postural stability and the available space for soft body, which we assessed in terms of the moment of force and soft-tissue ratio calculations, respectively. The results of computer simulations suggest a functional trade-off between postural stability and available space for soft body: a compact shell possessing a low spire and small umbilicus exhibits high postural stability, whereas a less overlapped shell form with a high spire and large umbilicus makes available space for soft body. A functional morphospace analysis using theoretical models reveals that outward and downward inclination of the aperture moderates the functional trade-off between these parameter values and permits compatibility between stable posture and efficient shell construction. The hypothetical optimum that realizes this compatibility is consistent with the observed range of forms estimated from 359 extant gastropod species. The biometric results also suggest that land snails are more highly constrained than marine species in achieving a balance between postural stability and available space for soft body.

    DOI: 10.1666/10060.1

  • Spiral Shell Form A computer software package for theoretical morphological analysis of spiral shell form 査読

    Koji Noshita

    Geoscience Reports of the Shizuoka University   ( 37 )   57 - 73   2010年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The Spiral Shell Form was developed as an original computer software package designed for theoretical morphological analysis of gastropod shell forms using the Raup's model. It is composed of the following three programs. Spiral Shell Measure is a software for capturing coordinate data of the points of interest on computer image files of a specimen. Raup's Parameter Calculator is a Mathematica program for calculation of Raup's parameters from coordinate data that were collected using the Spiral Shell Measure. Spiral Shell Properties is a Mathematica program for computing physical properties of a theoretical model such as shell volume, area of the aperture, center of gravity, soft-body ratio and length of trajectory of centroid of aperture.

  • Model-based plant phenomics on morphological traits using morphometric descriptors 招待 査読 国際誌

    Noshita, K; Murata, H; Kirie, S

    Breeding Science   72 ( 1 )   19 - 30   1900年   ISSN:13447610 eISSN:13473735

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:日本育種学会  

    The morphological traits of plants contribute to many important functional features such as radiation inter-ception, lodging tolerance, gas exchange efficiency, spatial competition between individuals and/or species, and disease resistance. Although the importance of plant phenotyping techniques is increasing with advances in molecular breeding strategies, there are barriers to its advancement, including the gap between measured data and phenotypic values, low quantitativity, and low throughput caused by the lack of models for repre-senting morphological traits. In this review, we introduce morphological descriptors that can be used for pheno-typing plant morphological traits. Geometric morphometric approaches pave the way to a general-purpose method applicable to single units. Hierarchical structures composed of an indefinite number of multiple elements, which is often observed in plants, can be quantified in terms of their multi-scale topological characteristics using topological data analysis. Theoretical morphological models capture specific anatomical structures, if recognized. These morphological descriptors provide us with the advantages of model-based plant phenotyping, including robust quantification of limited datasets. Moreover, we discuss the future possi-bilities that a system of model-based measurement and model refinement would solve the lack of morphological models and the difficulties in scaling out the phenotyping processes.

    DOI: 10.1270/jsbbs.21078

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書籍等出版物

  • カタチの由来、データの未来 : 三次元計測の人類史学

    中尾, 央

    勁草書房  2024年2月 

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    担当ページ:総ページ数:xii, 194p   記述言語:日本語  

  • カタチの由来、データの未来 : 三次元計測の人類史学

    中尾, 央(担当:分担執筆 範囲:三次元データによる研究:方法, 三次元データを用いて研究する:具体例)

    勁草書房  2024年2月    ISBN:9784326248544

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    総ページ数:xii, 194p   記述言語:日本語  

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  • 植物の超階層生物学 : ゲノミクス×フェノミクス×生態学でひもとく多様性

    種生物学会, 佐藤, 安弘, 村中, 智明

    文一総合出版  2023年8月 

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    担当ページ:総ページ数:339p, 図版ivp   記述言語:日本語  

  • 植物の超階層生物学 : ゲノミクス×フェノミクス×生態学でひもとく多様性

    種生物学会, 佐藤, 安弘, 村中, 智明(担当:分担執筆 範囲:植物3次元形態のデータ化,定量化,モデル化)

    文一総合出版  2023年8月    ISBN:9784829962107

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    総ページ数:339p, 図版ivp   記述言語:日本語  

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  • Stream Fish Biodiversity and the Effects of Plantations in the Bintulu Region, Sarawak

    Yuichi Kano, Jason Hon, Khairulazman Sulaiman Mohd Khairulazman Sulaiman, Mitsuhiro Aizu, Koji Noshita, Hiromitsu Samejima

    Springer International Publishing  2020年1月 

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    担当ページ:235-274   記述言語:英語  

    The biodiversity of stream-dwelling fish and the effects of oil palm and acacia plantations on this biodiversity were evaluated by field research conducted in the Bintulu region of central Sarawak, Malaysia. A quantitative survey was conducted at 61 locations by electrofishing. These 61 locations included 16 sites in oil palm plantations, five sites in acacia plantations, four sites in local community-protected forests (called pulau or pulau galau by local communities) and 36 sites in natural forests. The protected forests had the highest species richness (average ± standard deviation: 9.3 ± 2.6) followed by natural forests (7.4 ± 3.1). The species richness of oil palm (3.3 ± 1.9) and acacia (4.0 ± 1.9) plantations was approximately half that of protected and secondary forests. Cluster analysis suggests that the fish fauna was largely divided into two main groups: the plantation group and the forest group. Statistical analysis by a generalised linear model also suggests that plantations have a negative impact on fish diversity as species richness, the number of individuals and Shannon’s diversity index were all negatively affected by both oil palm and acacia plantations. The models included topographical parameters, such as slope and altitude, but the effect of plantations was much stronger than the effects of these parameters, indicating that there was no spurious relationship between plantations and fish communities. In this chapter, we evaluate the negative effect of plantations on fish biodiversity. The mechanisms by which plantations affect fish biodiversity need to be investigated in the future.

    DOI: 10.1007/978-981-13-7513-2_13

  • 新スマート農業 : 進化する農業情報利用

    農業情報学会

    農林統計出版  2019年5月 

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    担当ページ:総ページ数:xxiv, 500p   記述言語:日本語  

  • 3D Visualization of Calcified and Non-calcified Molluscan Tissues Using Computed Tomography. in Biomineralization

    Sasaki, T., Maekawa, Y., Takeda, Y., Atsushiba, M., Chen, C., Noshita, K., Uesugi, K. and Hoshino, M.(担当:共著)

    Springer, Singapore  2018年10月 

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    担当ページ:pp. 83-93.   記述言語:日本語   著書種別:学術書

    DOI: 10.1007/978-981-13-1002-7_9

  • 幾何学的形態測定学とRを使った解析例 in 文化進化の考古学(中尾 央,松木 武彦,三中 信宏 編)

    野下 浩司,田村 光平(担当:共著)

    勁草書房  2017年8月 

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    記述言語:日本語   著書種別:学術書

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講演・口頭発表等

  • Plant phenotyping methods using image analysis, machine learning, mathematics, and morphometrics 招待 国際会議

    Noshita, K.

    ICIAM WIS2023  2023年9月 

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    開催年月日: 2024年5月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  • ktch: モデルベース形態測定学向けPythonパッケージ

    野下 浩司

    数理生物学会  2023年9月 

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    開催年月日: 2024年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  • ktch: モデルベース形態測定学向けPythonパッケージ

    野下 浩司

    生態学会  2024年3月 

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    開催年月日: 2024年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  • Three-dimensional leaf edge reconstruction using a combination of two- and three-dimensional phenotyping approaches 招待 国際会議

    Noshita, K.

    Summit on the Frontiers of Plant Phenomics  2023年12月 

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    開催年月日: 2024年5月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  • 葉輪郭再構築への2次元-3次元協調的アプローチ

    #村田 英和,野下 浩司.

    生態学会  2023年3月 

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    開催年月日: 2023年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン,ホスト:東北大学   国名:日本国  

  • Characterization of foliage structures using persistent homology analysis 国際会議

    Noshita, K.

    IPPS2022  2022年9月 

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    開催年月日: 2023年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Wageningen, Nederland   国名:日本国  

  • 細胞形状と動きの形態測定学的解析

    野下 浩司

    数理生物学会  2022年9月 

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    開催年月日: 2023年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン,ホスト:明治大学   国名:日本国  

  • 腹足類殻の異なる形態空間占有パターンの理論形態学的解析

    #荒木 周,野下 浩司

    第172回古生物学会例会  2023年2月 

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    開催年月日: 2023年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:九州大学 馬出キャンパス,福岡   国名:日本国  

  • フェノタイピングの問題としての「かたち」の定量化:暗黙知の形式化へ向けて 招待

    野下 浩司

    社会課題は数理科学で解決できる!? -試みと課題-  2021年10月 

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    開催年月日: 2021年10月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(公募)  

    開催地:名古屋大学   国名:日本国  

  • 「かたち」のモデル化・定量化のための幾何学 招待

    野下 浩司

    生命医科学における数理科学の最前線:データサイエンスから代数・幾何・記号学まで - さらなる展開を目指して  2021年10月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年10月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(公募)  

    国名:日本国  

  • 輪郭形状解析におけるレジストレーション:軸と対称不整合についての比較

    野下 浩司

    数理生物学会  2021年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン,ホスト:宮崎大学   国名:日本国  

  • 草姿・草型のフェノタイピング:3次元計測と「かたち」の数理モデル化 招待

    野下 浩司

    日本植物学会 第85回大会 シンポジウム 植物科学を変える先端分析技術と大規模データ統合解析  2021年9月 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(公募)  

    開催地:オンライン,ホスト:東京都立大学   国名:日本国  

  • Morphometrics and its applications 招待 国際会議

    Noshita, K.

    Mathematical methods for the studies of flow, shape, and dynamics  2021年8月 

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    開催年月日: 2021年8月

    記述言語:英語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(公募)  

    開催地:online   国名:日本国  

  • 植物の「かたち」を測る・モデル化する:数理モデルの構築・定量化の理論提案・植物フェノタイピング技術の開発

    野下 浩司

    超分野植物科学研究会(TDPS) 第1回研究会  2021年6月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • 葉群の空間パターンとしての草姿・草型の定量的表現:相同性が自明でない場合の形態測定学に向けて.

    野下 浩司

    第16回 生物数学の理論とその応用 ~生命現象の定量的理解に向けて~  2020年1月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:京都大学 数理解析研究所   国名:日本国  

  • Quantitative Representation of Plant Style as Spacial Pattern of Foliage for Morphometrics on ill-defined Homology 国際会議

    Noshita, K.

    Phenome2020  2020年2月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Tucson, AZ   国名:アメリカ合衆国  

  • “異常巻き”を含む貝殻巻きパタンの定量的解析・モデル化

    野下 浩司

    2020年度日本数理生物学会年会  2020年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン,ホスト:名古屋大学   国名:日本国  

  • kaigara:貝殻理論形態学Pythonパッケージ

    野下 浩司

    古生物学会  2021年2月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン,ホスト:横浜国立大学   国名:日本国  

  • 3次元空間における植物葉面再構築と輪郭形状解析

    野下 浩司

    日本生態学会第68回全国大会  2021年3月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン,ホスト:岡山   国名:日本国  

  • 草姿・草型の数理モデル化と高効率フェノタイピングへの応用 招待

    野下 浩司

    農業情報学会2021年度 年次大会  2021年5月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年5月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(公募)  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • 軟体動物殻形態の理論モデルによる「かたち」と「かたち作り」の定量化 招待

    野下 浩司

    第14回バイオミネラリゼーションワークショップ  2019年11月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  • 植物フェノタイピング向け仮想データセットの生成と解析

    野下 浩司

    定量生物学の会 北海道キャラバン2019  2019年11月 

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    開催年月日: 2019年11月

    記述言語:日本語  

    開催地:北海道   国名:日本国  

  • A unified framework for image-based plant phenotyping under controlled growth environment: From image acquisition to phenotype interpretation 国際会議

    Toda, Y., Noshita, K., Fujita M., Nakamichi N., Okura, F., Kinoshita T., Shinozaki K.

    6th International Plant Phenotyping Symposium  2019年10月 

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    開催年月日: 2019年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Nanjing   国名:中華人民共和国  

  • Outline-based morphometrics and geometric analysis for leaf shapes in a three-dimensional space 国際会議

    Noshita, K., Guo, W.

    6th International Plant Phenotyping Symposium  2019年10月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年10月

    記述言語:英語  

    開催地:Nanjing   国名:中華人民共和国  

  • 3D high through-put phenotyping for Smart agriculture 招待 国際会議

    Noshita, K

    International Smart Agriculture Symposium  2019年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Tokyo   国名:日本国  

  • 植物形態の計測とモデル化

    野下 浩司

    日本数理生物学会  2019年9月 

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    開催年月日: 2019年9月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(公募)  

    開催地:東京   国名:日本国  

  • 貝殻巻きパタンの定量化:”異常巻き”への拡張

    野下 浩司

    日本生態学会  2019年3月 

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    開催年月日: 2019年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:神戸   国名:日本国  

  • 3D Point Cloud Phenotyping of Soybean Growth in Early Stage 国際会議

    Noshita, K., Guo, W., Kaga A. and Iwata, H.

    PAG XXV  2017年1月 

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    開催年月日: 2019年6月

    記述言語:英語  

    開催地:Town & Country Hotel, San Diego, CA   国名:アメリカ合衆国  

  • An image processing pipeline for acquiring 3D morphological information from “noisy” point cloud data 招待 国際会議

    Noshita, K., Guo, W., Kaga A. and Iwata, H.

    2017 CIGR World Workshop in Matsuyama  2017年9月 

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    開催年月日: 2019年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Ehime Univ.   国名:日本国  

  • 生物を通して読み解く形態と機能の関係性 招待

    野下 浩司

    日本ロボット学会  2018年7月 

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    開催年月日: 2019年6月

    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

    国名:日本国  

  • Model-based morphometrics for plant phenotyping 国際会議

    Noshita, K. and Guo, W.

    SMB-JSMB 2018  2018年7月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:University of Sydney, Sydney   国名:オーストラリア連邦  

  • 野外における植物3次元形態の再構築と計測 招待

    野下浩司,郭  威

    電気学会 電子・情報・システム部門大会  2018年9月 

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    開催年月日: 2019年6月

    記述言語:日本語  

    国名:日本国  

  • Model-based phenotyping of soybean canopies in early stage under a field condition with a photogrammetry studio 国際会議

    Noshita, K., Guo, W.

    IPPS2018  2018年10月 

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    開催年月日: 2019年6月

    記述言語:英語  

    開催地:National Wine Centre of Australia, Adelaide   国名:オーストラリア連邦  

  • 3D field phenotyping of canopy development in soybean 招待 国際会議

    Noshita, K.

    PBIO Seminar  2018年11月 

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    開催年月日: 2019年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:UGA, Athens, GA   国名:アメリカ合衆国  

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MISC

  • “かたち”のフェノーム数理解析への汎用形態記述子によるアプローチ

    野下 浩司

    生体の科学   2023年4月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    DOI: 10.11477/mf.2425201656

  • 【未病の科学】未病の数理研究 "かたち"のフェノーム数理解析への汎用形態記述子によるアプローチ

    野下 浩司

    生体の科学   74 ( 2 )   123 - 128   2023年4月   ISSN:0370-9531

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(公財)金原一郎記念医学医療振興財団  

    <文献概要>本稿では,"かたち"のフェノーム解析に役立つであろう数理解析手法を紹介する。最初に,比較したい対象間に部位ごとの相同性を認識できる場合を想定し,幾何学的形態測定学における形状・形態の解析のための理論と方法を示す。また,比較したい対象間で相同性が認識しづらい均一な多数の構成要素から成る構造への位相的データ解析によるアプローチにも触れる。

  • 日本列島の先史時代縄文狩猟採集民における継続的かつ広範な相互作用:三次元データの幾何形態学的分析

    中尾央, 中川朋美, 金田明大, 田村光平, 野下浩司, 吉田真優

    日本進化学会大会プログラム・講演要旨集(Web)   25th   2023年

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  • 考古学における三次元計測の応用 遠賀川式土器の形態に関する数理的考察-田村遺跡,矢野遺跡,綾羅木郷遺跡を中心に-

    野下浩司, 野下浩司, 金田明大, 田村光平, 中川朋美, 中尾央

    奈文研論叢   ( 3 )   2022年   ISSN:2435-452X

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  • 社会医学研究におけるAIの活用例 (研究者の最新動向)

    内田 満夫, 野下 浩司, 浅尾 高行, 小山 洋

    Precision medicine = プレシジョンメディシン   2020年5月

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    記述言語:日本語  

    Application of AI in the field of social medicine

  • .植物科学の「人工知能」との関わり方を考える 査読

    大倉 史生, 水谷 未耶, 野下 浩司, 戸田 陽介

    植物科学の最前線   2020年1月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    DOI: 10.24480/bsj-review.11c2.00191

  • 社会医学領域において進めるAI研究

    内田 満夫, 野下 浩司, 浅尾 高行, 小山 洋

    アグリバイオ = Agricultural biotechnology   2020年1月

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    記述言語:日本語  

    AI research in the field of social medicine

  • 社会医学領域において進めるAI研究 (研究者の最新動向)

    内田 満夫, 野下 浩司, 浅尾 高行, 小山 洋

    Precision medicine = プレシジョンメディシン   2019年11月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    AI research in the field of social medicine

  • Topics from special edition 社会医学におけるAI研究

    内田 満夫, 野下 浩司, 渡辺 由佳子, 小山 洋

    細胞   2019年6月

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    記述言語:日本語  

    AI in social medicine

  • 深層学習の利活用による植物表現型解析技術の展望

    大倉 史生, 野下 浩司, 木下 俊則, 戸田 陽介

    植物科学の最前線   2019年1月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    DOI: 10.24480/bsj-review.10b7.00160

  • 野外における作物の3次元形態の再構築. in アグリバイオ

    野下 浩司

    2018年3月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

  • 野外における作物の3次元形態の再構築 (特集 植物Phenotyping)

    野下 浩司

    アグリバイオ = Agricultural biotechnology   2018年3月

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

    3D reconstruction of crop architecture under field environment

  • 巻貝殻形態の理論形態学的解析パッケージ--Spiral Shell Form

    野下 浩司

    静岡大学地球科学研究報告   2010年7月

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    記述言語:日本語  

    Spiral shell form: a computer software package for theoretical morphological analysis of spiral shell form

    DOI: 10.14945/00005294

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Works(作品等)

  • ktch

    Noshita, K.

    2023年3月

所属学協会

  • The Society for the Study of Evolution

  • 日本古生物学会

  • 日本数理生物学会

  • 日本生態学会

  • 日本育種学会

  • 日本進化学会

  • 農業情報学会

  • 日本古生物学会

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  • 農業情報学会

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  • 日本進化学会

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  • 日本育種学会

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  • 日本生態学会

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  • 日本数理生物学会

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委員歴

  • 古生物学会   幹事   国内

    2023年4月 - 2025年3月   

  • 古生物学会   広報幹事   国内

    2023年4月 - 2025年3月   

  • 超分野植物科学研究会   幹事   国内

    2021年1月 - 現在   

  • 日本植物フェノタイピングネットワーク   幹事   国内

    2019年1月 - 現在   

学術貢献活動

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2023年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:4

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2022年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:3

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2020年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:4

    日本語雑誌 査読論文数:1

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2019年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:7

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • マルチスケール計測・計算技術の融合による高スループットデバイス開発支援プラットフォーム

    2024年 - 2028年

    未来社会創造事業 「共通基盤領域」 本格研究

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    担当区分:研究分担者  資金種別:受託研究

  • ヘパラン硫酸プロテオグリカンを標的とした、遺伝性脳小血管病の包括的治療方法の開発

    2024年 - 2026年

    日本医療研究開発機構 難治性疾患実用化研究事業

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    担当区分:研究分担者  資金種別:受託研究

  • 感染症対策が駆動する新型コロナウイルスの進化予測とウィズコロナ

    研究課題/領域番号:23K28187  2023年4月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    岩見 真吾, 野下 浩司, 山口 諒

      詳細を見る

    資金種別:科研費

    ウィズコロナを目指した現在、COVID-19に対する感染症対策では、ソーシャルディスタンスの確保や感染者隔離、大規模イベントの取り止め等の行動制限が重要な位置を占めることは明らかである。このようなヒトを含む宿主の行動変容は、接触パターンに代表されるように感染宿主の周辺環境を急激に変えることに直結する。本研究課題では、数理情報科学の視点から『環境と宿主とウイルス』の3者が階層をまたぎ、複雑に相互作用することで織りなす進化動態を最先端数理科学技術と人工知能技術を融合することで網羅的かつ定量的に解明していく。

    CiNii Research

  • 感染症対策が駆動する新型コロナウイルスの進化予測とウィズコロナ

    研究課題/領域番号:23H03497  2023年 - 2025年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

      詳細を見る

    担当区分:研究分担者  資金種別:科研費

  • 作物の水輸送効率の最適化に向けた根の通過細胞数の遺伝学的解析

    研究課題/領域番号:23K23574  2022年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    山内 卓樹, 田中 佑, 野下 浩司

      詳細を見る

    資金種別:科研費

    国連の気候変動に関する政府間パネルでは干ばつと洪水が農業による食料供給を阻害する最も大きな要因であることを報告している. これらの 課題を解決するためには, 土壌の乾燥や冠水に対して高い耐性をもつ気候変動耐性型作物の開発が求められる. そこで本研究では, 世界人口の 約半数の主食であるイネの根を対象として, 高い乾燥耐性や冠水耐性をもつ作物を開発するための新しいアプローチを提案する. 具体的には, ゲノム解析と画像解析を利用して, 水の輸送効率に関連する通過細胞数を制御する遺伝子を同定する. その上で, 通過細胞数と光合成活性の関 連性や遺伝子の機能を解明し, 将来の育種への応用の足掛かりとする.

    CiNii Research

  • サイバーフィジカルシステムを利用した作物強靭化による食料リスクゼロの実現

    2022年 - 2025年

    生物系特定産業技術研究支援センター(BRAIN) ムーンショット型研究開発事業

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    担当区分:研究分担者  資金種別:受託研究

  • 作物の水輸送効率の最適化に向けた根の通過細胞数の遺伝学的解析

    研究課題/領域番号:22H02308  2022年 - 2024年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

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    担当区分:研究分担者  資金種別:科研費

  • 植物器官の周期的出現パタンとその変調による個体の「かたち」の多様性の統合的理解

    研究課題/領域番号:22H04727  2022年 - 2023年

    日本学術振興会・文部科学省  科学研究費助成事業  新学術領域研究(研究領域提案型)

    野下 浩司

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

    植物の3次元的な形態は機能や適応度に結びつく重要な形質であるため,植物体の3次元形態の定量化や機能性評価は幅広い分野において重要な課題の一つといえる.植物個体の3次元形態は複数の器官が空間的周期性をもちつつ階層的に組み合わさった複雑な形質であり,そのフェノーム(表現型の総体)を過不足なく得ることは難しい.本研究では,器官形態計測手法の開発と階層性をつなぐ数理モデルの提案を通し,植物器官の3次元空間における植物個体の「かたち」の多様性の統合的理解を目指す.

    CiNii Research

  • 植物3次元形態の数理モデル化によるフェノタイピング基盤技術の開発

    研究課題/領域番号:21K14947  2021年 - 2023年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究

    野下 浩司

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

    表現型の総体であるフェノームのデータ蓄積は,それを適切に表現する数理モデルの欠如や未だ労働集約的な定量化手法のため進んでいない.結果,その予測・制御への活用も限定的である.特に,植物の3次元形態のフェノームデータはゲノムワイド関連解析や効率的な育種の実現などに重要であり,解析のための理論・技術的基盤が求められている.本研究では個別構成要素のフェノタイピングの高速化,階層性をつなぐフェノタイピングを実現する数理モデルの開発を通し,植物3次元形態を適切に定量化する数理モデルとデータ取得の基盤を提供し, 植物3次元形態のフェノーム解析を高効率に可能にする基盤理論・技術の開発を目指す.

    CiNii Research

  • 大規模画像データに基づくゲノムと環境の相互作用を考慮した成長予測モデルの構築

    2021年

    戦略的創造研究推進事業 (文部科学省)

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    担当区分:研究分担者  資金種別:受託研究

  • 3次元形態計測と数理モデル化による植物フェノタイピングプラットフォームの高度化

    2021年

    理研-九⼤ 科学技術ハブ共同研究 プログラム

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    担当区分:研究代表者  資金種別:学内資金・基金等

  • 複雑臓器制御系の数理的包括理解と超早期精密医療への挑戦

    2020年 - 2025年

    戦略的な研究開発の推進 ムーンショット型研究開発事業

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    担当区分:研究分担者  資金種別:受託研究

  • シーボルト標本を用いた江戸の自然の科学的復元

    研究課題/領域番号:20KK0011  2020年 - 2023年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  国際共同研究強化(B)

    佐々木 猛智, 三河内 岳, 秋山 忍, 矢後 勝也, 野下 浩司, 竹田 裕介, 白勢 洋平

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    担当区分:研究分担者  資金種別:科研費

    シーボルトがヨーロッパ各地に残した自然史標本を用いて江戸時代の日本の自然を再構築することが本研究の目的である。文書資料や文献にはシーボルトが収集した標本に関する膨大な記述があるが、それらの情報を体系的に整理する。加えて、ヨーロッパに実在する標本と照合することにより、一次資料に基づいたシーボルトコレクション全体の完全な体系化を目指す。さらには近年利用可能になった新しいテクノロジーを導入し、標本から得られる科学的データの高度化をはかる。

    CiNii Research

  • 博物館資料の3D形態学:形状認識の定量化、高精度化、および展示公開への活用

    研究課題/領域番号:20H01381  2020年 - 2022年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    佐々木 猛智, 鶴見 英成, 野下 浩司, 遠藤 秀紀, 佐藤 圭, 西秋 良宏, 上杉 健太朗

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    担当区分:研究分担者  資金種別:科研費

    博物館の標本を利用する研究は標本の形態の識別や分類に関係している。しかし、研究者がどこに注目して形を識別してきたのか着眼点が明確に説明されてこなかったことも多い。そこで、本研究では3Dデータ を定量化することで、形に関するあらゆる分野の研究に応用すること、そしてその成果を展 示公開事業に活用することを目指す。本研究の対象は考古学、文化人類学、古生物学、動物学、植物学と広範囲に渡り、各専門分野の知識を活かした、文理融合型の研究を推進する。

    CiNii Research

  • 「かたち」に関する数理科学基盤の構築および諸分野への社会実装

    2020年 - 2022年

    科学技術振興機構 未来社会創造事業

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    担当区分:研究代表者  資金種別:受託研究

  • マルチドローン画像を用いた4D空間マッピングによる植物計測法の開発

    2020年

    戦略的創造研究推進事業 (文部科学省)

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    担当区分:研究分担者  資金種別:受託研究

  • 三次元データベースと数理解析・モデル構築による分野統合的研究の促進

    研究課題/領域番号:19H05738  2019年 - 2023年

    日本学術振興会・文部科学省  科学研究費助成事業  新学術領域研究(研究領域提案型)

    中尾 央, 野下 浩司, 金田 明大, 田村 光平

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    担当区分:研究分担者  資金種別:科研費

    本領域が対象とする出ユーラシア地域のモニュメント,遺物,民族誌データ、認知的データ、自然人類学的データ等を空間的・時間的位置を基準とするフレームワークに位置づけて相互参照・検索可能な形とする.SfM・三次元スキャナーやLiDAR 測量など三次元計測によって取得されたデータともリンクすることで,楕円フーリエ解析などの幾何学的形態測定の手法を用いた定量的な解析・比較を行う.また総括班との密接な連携の下,異分野統合のハブとしての役割を果たし,領域全体の一貫性・統合性を確実なものとする.

    CiNii Research

  • 作物3D形態ベンチマークデータセットの構築による植物フェノタイピング研究の加速

    研究課題/領域番号:19K15946  2019年 - 2020年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

  • 植物3次元形態データセットの作成と全体構造を記述する特徴量の開発

    2019年

    九州大学 数理・データサイエンスに関する教育・研究支援プログラム

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    担当区分:研究代表者  資金種別:学内資金・基金等

  • 貝殻らせん成長メカニズムの解明:進化発生古生物学創成に向けて

    研究課題/領域番号:18H01323  2018年 - 2022年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    遠藤 一佳, 野下 浩司

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    担当区分:研究分担者  資金種別:科研費

    軟体動物の巻貝類において、CRISPR/Cas9によるゲノム編集を行うための基礎的技術を開発するとともに、貝殻のらせん成長を制御する遺伝的メカニズムに関する研究を行った。その結果、クサイロアオガイにおいてCRISPR/Cas9によるlophotrochin遺伝子のノックアウトに成功した。また、ヨーロッパモノアラガイの外套膜において左右で発現量に有意の違いがあり、貝殻の左右性に関与している可能性のある貝殻基質タンパク質遺伝子を複数同定した。さらに、ヨーロッパモノアラガイを含む淡水生巻貝において、シグナル伝達因子Wntが貝殻成長における貝殻の捩れの制御に関連した働きを持つことを明らかにした。

    CiNii Research

  • Systems Bone Biology~骨・軟骨疾患の発症予測から疾患予防へ

    研究課題/領域番号:18KT0018  2018年 - 2020年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

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    担当区分:研究分担者  資金種別:科研費

  • マルチスケールデータ融合による草姿・草型の超解像フェノタイピング技術の開発

    2016年 - 2019年

    戦略的創造研究推進事業 (文部科学省)

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    担当区分:研究代表者  資金種別:受託研究

  • 形態の適応と形成過程の数理的研究

    研究課題/領域番号:12J00760  2012年 - 2014年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

  • 形態の適応と形成過程の数理的研究

    2012年 - 2014年

    日本学術振興会  特別研究員

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    担当区分:研究代表者  資金種別:共同研究

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教育活動概要

  • 数理生物学演習,生命理学特論I,自然科学総合実験(基礎),集団生物学,数理生物学,数学共創概論Ⅰ,基礎科学実習,自然科学総合実験

担当授業科目

  • 数理生物学

    2024年4月 - 2024年9月   前期

  • 数理生物学演習

    2024年4月 - 2024年9月   前期

  • 数学共創概論Ⅰ

    2024年4月 - 2024年9月   前期

  • 自然科学総合実験

    2024年4月 - 2024年6月   春学期

  • 数学共創モデリング

    2023年4月 - 2024年3月   通年

  • 数理生物学演習

    2023年4月 - 2023年9月   前期

  • 数理生物学

    2023年4月 - 2023年9月   前期

  • 数学共創概論Ⅰ

    2023年4月 - 2023年9月   前期

  • 数学共創概論Ⅰ

    2022年4月 - 2022年9月   前期

  • 数理生物学演習

    2022年4月 - 2022年9月   前期

  • 数理生物学

    2022年4月 - 2022年9月   前期

  • 数理生物学演習

    2021年4月 - 2021年9月   前期

  • 数理生物学

    2021年4月 - 2021年9月   前期

  • 数学共創概論Ⅰ

    2021年4月 - 2021年9月   前期

  • 集団生物学

    2020年10月 - 2021年3月   後期

  • 数理生物学演習

    2020年4月 - 2020年9月   前期

  • 自然科学総合実験(基礎)

    2019年10月 - 2020年3月   後期

  • 数理生物学演習

    2019年4月 - 2019年9月   前期

  • 生命理学特論I

    2018年10月 - 2019年3月   後期

  • 数理生物学演習

    2018年4月 - 2018年9月   前期

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FD参加状況

  • 2023年3月   役割:参加   名称:【生物学科】大学発明の出願・権利化に関するFD

    主催組織:学科

  • 2019年10月   役割:参加   名称:科研費改革後の学術研究動向について

    主催組織:学科

他大学・他機関等の客員・兼任・非常勤講師等

  • 2024年  名古屋大学 生命理学専攻 異分野融合生物学講座 招へい教員 

  • 2024年  奈良文化財研究所 埋蔵文化財センター 遺跡・調査技術研究室 客員研究員  国内外の区分:国内 

  • 2023年  奈良文化財研究所 埋蔵文化財センター 遺跡・調査技術研究室 客員研究員  国内外の区分:国内 

  • 2023年  名古屋大学 生命理学専攻 異分野融合生物学講座 招へい教員  国内外の区分:国内 

  • 2022年  名古屋大学 生命理学専攻 異分野融合生物学講座 招へい教員  国内外の区分:国内 

  • 2022年  奈良文化財研究所 埋蔵文化財センター 遺跡・調査技術研究室 客員研究員  国内外の区分:国内 

  • 2021年  名古屋大学 生命理学専攻 異分野融合生物学講座 招へい教員  国内外の区分:国内 

  • 2021年  奈良文化財研究所 埋蔵文化財センター 遺跡・調査技術研究室 客員研究員  国内外の区分:国内 

    学期、曜日時限または期間:令和3(2021)年9月 -

  • 2018年  Computational Plant Science Lab, UGA  区分:客員教員  国内外の区分:国外 

    学期、曜日時限または期間:2018年 9月17日 - 2018年 12月11日

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社会貢献活動

  • スマート農業指導者養成研修

    愛知県農業試験場  2023年11月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:セミナー・ワークショップ

  • 「貝の不思議」展

    東京大学総合研究博物館  文京区教育センター 2階 大学連携事業室  2021年5月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:その他

  • ボトルビルダーズ――古代アンデス、壺中のラビリンス

    東京大学総合研究博物館  東京大学総合研究博物館小石川分館/建築ミュージアム  2020年9月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:その他

  • Plant Phenotyping x Engineeringアイデアソン

    国際農研,日本植物フェノタイピングネットワーク  国際農林水産業研究センター  2019年8月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:セミナー・ワークショップ

  • 植物3次元形態の取得から定量化へ:写真測量技術と点群解析 in JST/CREST Phenomics講習会「はじめてみよう・植物デジタル形質評価」

    JST/CREST  2019年1月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:セミナー・ワークショップ

  • 貝殻形態の多様性を数理モデルで解明する in 第33回 metaPhorestセミナー AKI INOMATAx野下浩司 貝のカタチ

    metaPhorest  2018年5月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:セミナー・ワークショップ

  • ダイズ群落の3D計測への取り組み in 公開セミナー 基礎研究で未来の『食と農業』を切り拓く

    CREST「農業ビッグデータ」  十勝さらべつ熱中小学校,北海道  2017年8月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:講演会

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海外渡航歴

  • 2018年9月 - 2018年12月

    滞在国名1:アメリカ合衆国   滞在機関名1:University of Georgia

  • 2014年4月 - 2014年11月

    滞在国名1:アメリカ合衆国   滞在機関名1:University of Pennsylvania

学内運営に関わる各種委員・役職等

  • 2021年4月 - 2024年3月   部門 野外施設委員

  • 2019年4月 - 2021年3月   その他 カリキュラム委員