昆虫における可塑的なマルチキュー利用：能動的な情報選択機構の解明

• Project/Area Number: 14J30005
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Animal physiology/Animal behavior
• Research Institution: Forestry and Forest Products Research Institute
• Principal Investigator: 向井 裕美 国立研究開発法人森林総合研究所, 森林昆虫研究領域, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 複数感覚 / 感覚間相互作用 / 振動受容 / 配偶行動 / キンカメムシ / マルチキュー / 情報選択 / キンカメムシ類 / 振動受容感覚 / 腿節内弦音器官

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は、複数の感覚を利用して意思決定を行う動物が利用する感覚の能動的な選択を行うことを、キンカメムシ類の配偶行動をモデル系として明らかにするものである。平成27年度までに、ナナホシキンカメムシは、雄の体色（視覚）や、基質振動（振動感覚）、体表面に分泌される化学物質（化学感覚）、などを雌が受容することで配偶者選択を厳密に行うことを明らかにしてきた。本年度は、これら複数の感覚のなかでも同時並列的な利用が予想される振動感覚と視覚について、1）カメムシの感覚受容システムの詳細を解明し、2）各種感覚の同時並列的利用様式を明らかにすることを目指した。カメムシは、腿節末梢部に弦音器官と呼ばれる特異な細胞群をもち、雄雌が振動により交信する。電気生理学的解析手法を用いて、脚から伝わる振動への脚部神経の応答を調べたところ、雄雌間の交信で利用される100Hz以下の低周波領域に強く反応を示した。外科手術により弦音器官を切除すると雄雌間の振動交信が阻害されたことから、これら細胞群が振動受容に関与していることが明らかになった。昨年度、雄の体色を色付きエナメルで着色し雌の反応を調査する実験を行ったが、本年度採集した個体で追試を行ったところ、雌は本来の体色に近い透明や緑で着色された雄が振動すると反応を示したが、黒や白で着色された雄には反応を示さない結果が得られた。複眼を被覆し視覚情報を遮断された個体はすべての色の雄に反応を示したことから、視覚情報の存在下では振動感覚情報の査定が厳密に行われている可能性が高い。一連の結果は、ナナホシキンカメムシの雌は、状況に応じて振動感覚や視覚など各種感覚情報への依存度を可塑的に変えて配偶者である雄を選択することを示唆している。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Chordotonal organs in hemipteran insects: unique peripheral structures but conserved central organization revealed by comparative neuroanatomy (2016)
  • Author(s): H. Nishino, H. Mukai, T. Takanashi
  • Journal Title: Cell Tisue Res. Volume: 366 Issue: 3 Pages: 549-572
  • DOI: 10.1007/s00441-016-2480-0
  • NAID: 120006366485
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 動物の親が担う可塑的な孵化制御システム (2016)
  • Author(s): 向井裕美
  • Journal Title: 日本応用動物昆虫学会誌 Volume: 印刷中
  • NAID: 130005164688
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Adaptive advantage of myrmecochory in the ant-dispersed herb Lamium amplexicaule L. (Lamiaceae): Predation avoidance through the deterrence of postdispersal seed predators. (2015)
  • Author(s): Tanaka K, Ogata K, Mukai H, Yamawo A, Tokuda M.
  • Journal Title: Plos One Volume: 10 Issue: 7 Pages: e0133677-e0133677
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0133677
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Entomomimetics and Pest Management (2014)
  • Author(s): 針山孝彦, 魚津吉弘, 向井裕美, 山濱由美, 弘中満太郎, 高久康春, 石井大佑, 大原昌宏, 野村周平, 長谷山美紀, 原滋郎, 下澤楯夫, 下村政嗣
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Entomology and Zoology Volume: 58 Issue: 2 Pages: 79-91
  • DOI: 10.1303/jjaez.2014.79
  • NAID: 130004704258
  • ISSN: 0021-4914, 1347-6068
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] カメムシは左右脚部の振動受容器が生む強度差比較により振動源に定位する. (2017)
  • Author(s): 向井裕美，西野浩史，Niels Skals, 高梨琢磨
  • Organizer: 第61回日本応用動物昆虫学会大会一般講演
  • Place of Presentation: 東京農工大学（東京都府中市）
  • Year and Date: 2017-03-29
• [Presentation] 振動シグナルはなぜ孵化の合図となるのか？亜社会性ツチカメムシ類の親―胚間コミュニケーションとその進化プロセスに迫る. (2017)
  • Author(s): 向井裕美
  • Organizer: 第61回日本応用動物昆虫学会大会小集会
  • Place of Presentation: 東京農工大学（東京都府中市）
  • Year and Date: 2017-03-28
  • Invited
• [Presentation] ノコギリカメムシの外部共生器官の構造および共生真菌の卵表面への伝達. (2017)
  • Author(s): 西野貴騎, 棚橋薫彦, 向井裕美, 細川貴弘, 立川周二, 深津武馬
  • Organizer: 第61回日本応用動物昆虫学会大会一般講演
  • Place of Presentation: 東京農工大学（東京都府中市）
  • Year and Date: 2017-03-28
• [Presentation] Male jewel bugs localize female calling vibrations: directional vibration sensing by chordotonal organs. (2016)
  • Author(s): Mukai H., Nishino H., Skals N. and Takanashi T.
  • Organizer: The 3rd Annual Meeting of the Society for Bioacoustics
  • Place of Presentation: Irago Resort and Spa（愛知県田原市）
  • Year and Date: 2016-12-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] キンカメムシの多感覚を利用した求愛コミュニケーションからみる昆虫の環世界. (2016)
  • Author(s): 向井裕美
  • Organizer: 九州昆虫セミナー第58回兼昆虫学会九州支部会例会
  • Place of Presentation: 佐賀大学（佐賀県佐賀市）
  • Year and Date: 2016-10-15
  • Invited
• [Presentation] Why do burrower bug embryos hatch synchronously? Maternal regulation mitigates risks of future cannibalism. (2016)
  • Author(s): Mukai H., Hironaka M., Tojo S. and Nomakuchi S.
  • Organizer: The XXV International Congress of Entomology
  • Place of Presentation: Orlando (USA)
  • Year and Date: 2016-09-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Why does mother burrower bug shake her egg mass?: maternal hatching regulation mitigate the risk of future cannibalism. (2016)
  • Author(s): Mukai H., Hironaka M., Tojo S. and Nomakuchi S.
  • Organizer: The 1st International Symposium on Biotremology
  • Place of Presentation: San Michele all’Adige (Italy)
  • Year and Date: 2016-07-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 昆虫の親が担う可塑的な孵化システム. (2016)
  • Author(s): 向井裕美
  • Organizer: 東京農工大学特別講義
  • Place of Presentation: 東京農工大学（東京都府中市）
  • Year and Date: 2016-06-21
  • Invited
• [Presentation] 基質振動が一斉孵化を促進する：亜社会性ツチカメムシ類における親と胚の相互作用. (2016)
  • Author(s): 向井裕美
  • Organizer: 第275回京都大学生態研セミナー
  • Place of Presentation: 京都大学生態研（滋賀県大津市）
  • Year and Date: 2016-04-15
  • Invited
• [Presentation] スギ球果の成熟過程におけるテルペン組成の変化. (2016)
  • Author(s): 楠本倫久, 山田浩雄, 向井裕美, 高梨琢磨, 河村文郎
  • Organizer: 第66回日本木材学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学，名古屋市，愛知県
  • Year and Date: 2016-03-27
• [Presentation] カメムシの求愛コミュニケーションにおける複数感覚利用と振動シグナルの機能. (2016)
  • Author(s): 向井裕美
  • Organizer: 日本昆虫学会第76回大会・第60回日本応用動物昆虫学会大会合同大会，小集会「昆虫の生物音響学の最前線：音・振動による行動制御機構および物理保護技術」
  • Place of Presentation: 大阪市立大学，堺市，大阪府
  • Year and Date: 2016-03-26
  • Invited
• [Presentation] 種子における血縁識別：多種の存在で迅速な同期発芽を成し遂げる. (2016)
  • Author(s): 向井裕美
  • Organizer: 日本生態学会第63回全国大会，企画集会「植物の識別能力から考える植物間相互作用」
  • Place of Presentation: 仙台国際センター，仙台市，宮城県
  • Year and Date: 2016-03-20
  • Invited
• [Presentation] なぜ一斉に孵化するのか？：社会性カメムシにおける孵化制御機構とその意義. (2016)
  • Author(s): 向井裕美
  • Organizer: 農業研究機構主催セミナー
  • Place of Presentation: 中央農業研究センター，つくば市，茨城県
  • Year and Date: 2016-02-29
  • Invited
• [Presentation] 孵化の“合図”としての振動シグナル：亜社会性ツチカメムシ類における孵化タイミングの制御機構とその意義. (2016)
  • Author(s): 向井裕美
  • Organizer: 弘前大学農学生命学部第16会研究推進セミナー
  • Place of Presentation: 弘前大学，弘前市，青森県
  • Year and Date: 2016-01-14
  • Invited
• [Presentation] キンカメムシは複数のシグナルで求愛する：振動刺激と化学刺激の担う役割. (2015)
  • Author(s): 向井裕美
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会・第88回日本生化学会合同大会，ワークショップ「虫の会（まじめ版）2昆虫学のこれから」
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド，神戸市，兵庫県
  • Year and Date: 2015-12-01
  • Invited
• [Presentation] ミツボシツチカメムシにおける非致死的捕食に応じた可塑的な栄養卵生産. (2015)
  • Author(s): 工藤慎一，向井裕美，弘中満太郎，野間口眞太郎
  • Organizer: 日本昆虫学会第75回大会
  • Place of Presentation: 九州大学，福岡市，福岡県
  • Year and Date: 2015-09-19
• [Presentation] カメムシのコミュニケーションから探る昆虫の巧みな情報利用戦略． (2015)
  • Author(s): 向井裕美
  • Organizer: 第53回つくば進化生態学セミナー
  • Place of Presentation: 筑波大学，つくば市，茨城県
  • Year and Date: 2015-09-04
  • Invited
• [Presentation] 昆虫における能動的な情報選択システムの解明. (2015)
  • Author(s): 向井裕美
  • Organizer: 平成27年度育志賞研究発表会.
  • Place of Presentation: 京都大学，京都市，京都府
  • Year and Date: 2015-08-31
• [Presentation] Vibratory signals detected by leg chordotonal organs enhance mating success in a jewel bug. (2015)
  • Author(s): Mukai H., Nishino H., and Takanashi T.
  • Organizer: 15th Internatinal Meeting on Invertebrate Sound & Vibration
  • Place of Presentation: Ottawa, Canada
  • Year and Date: 2015-07-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 求愛シグナルを脚で感知する：キンカメムシ類における振動受容機構の解明 (2015)
  • Author(s): 向井裕美, 西野浩史, 高梨琢磨
  • Organizer: 日本応用動物昆虫学会第59回大会
  • Place of Presentation: 山形大学（山形県, 山形市）
  • Year and Date: 2015-03-27
• [Presentation] Sensing vibration in land bugs: the unusual morphologies of leg chordotonal organs (2014)
  • Author(s): Hiromi Mukai, Hiroshi Nishino, and Takuma Takanashi
  • Organizer: 第1回日本生物音響学会
  • Place of Presentation: 同志社びわこトリートセンター（滋賀県, 大津市）
  • Year and Date: 2014-12-13 – 2014-12-14
• [Presentation] ヤマトシリアゲの雄による婚姻贈呈：運べないギフトをどう渡すのか？ (2014)
  • Author(s): 長岡希隆, 向井裕美, 所雅彦, 山尾僚, 野間口眞太郎
  • Organizer: 第33回日本動物行動学会
  • Place of Presentation: 長崎大学（長崎県, 長崎市）
  • Year and Date: 2014-11-01 – 2014-11-02
• [Presentation] ミツボシツチカメムシの家族融合は幼虫にとって利益になるか？ (2014)
  • Author(s): 橋本泰樹, 向井裕美, 工藤真一, 野間口眞太郎
  • Organizer: 第33回日本動物行動学会
  • Place of Presentation: 長崎大学（長崎県, 長崎市）
  • Year and Date: 2014-11-01 – 2014-11-02
• [Presentation] 非致死的補色による栄養卵生産の変化：終末繁殖投資と給餌能力補償 (2014)
  • Author(s): 工藤慎一, 向井裕美, 弘中満太郎, 野間口眞太郎
  • Organizer: 第33回日本動物行動学会
  • Place of Presentation: 長崎大学（長崎県, 長崎市）
  • Year and Date: 2014-11-01 – 2014-11-02
• [Presentation] 亜社会性ツチカメムシ類にみられる親に依存した多様な斉一孵化システム (2014)
  • Author(s): 向井裕美
  • Organizer: 日本昆虫学会第74回大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県, 東広島市）
  • Year and Date: 2014-09-15
  • Invited
• [Presentation] Why do mothers roll the egg mass?: active regulation of egg temperature in a stinkbug (2014)
  • Author(s): Hiromi Mukai
  • Organizer: The 15th conference of the International Society for Behavioral Ecology (ISBE)
  • Place of Presentation: USA (NY)
  • Year and Date: 2014-08-07
  • Invited
• [Presentation] Maternal effects driven by non-lethal predation: an adaptive plasticity in trophic-egg production in a bug (2014)
  • Author(s): Shinichi Kudo, Hiromi Mukai, Mantaro Hironaka, and Shintaro Nomakuchi
  • Organizer: The 15th conference of the International Society for Behavioral Ecology (ISBE)
  • Place of Presentation: USA (NY)
  • Year and Date: 2014-08-07
• [Presentation] Cooperative behavior in plant siblings against competitors (2014)
  • Author(s): Akira Yamawo, and Hiromi Mukai
  • Organizer: The 15th conference of the International Society for Behavioral Ecology (ISBE)
  • Place of Presentation: USA (NY)
  • Year and Date: 2014-08-07
• [Patent(Industrial Property Rights)] 振動を用いた害虫の行動制御により植物を保護する方法. (2016)
  • Inventor(s): 高梨琢磨ほか
  • Industrial Property Rights Holder: 高梨琢磨ほか
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2016-244162
  • Filing Date: 2016-12-15