Identification of termite aggregation pheromone and the action/reception mechanisms

• Project/Area Number: 18J00399
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Insect science
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 三高 雄希 京都工芸繊維大学, 産学公連携推進センター, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 社会性昆虫 / シロアリ / 化学コミュニケーション / 集合フェロモン / GC-MS / 誘引 / 拘束

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではシロアリの集合行動に着目し、シロアリでは初となる集合フェロモンの同定、およびその受容機構の解明を試みた。昨年度までの研究により、ヤマトシロアリの集合フェロモンは芳香族炭化水素、体表炭化水素（CHC）、脂肪酸、コレステロールの混合物から成ることが明らかとなり、全成分を全て混ぜた場合に最も高い誘引活性・拘束活性を示すことが明らかとなった。この研究成果は既に特許出願し（公開済）、論文として報告した（Mitaka et al. 2020 Scientific Reports）。
本年度はヤマトシロアリの近縁種であるイエシロアリの集合フェロモンの探索も行い、生物試験とGC-MS分析の結果から、脂肪酸の混合物が強い拘束活性を持つ集合フェロモンとして機能していることが明らかとなった。
また、シロアリ体内の脂質成分およびCHCの生産量と餌資源の質との関係を調べるため、ヤマトシロアリに異なるセルロース含有率の褐色腐朽材-セルロース混合培地を約１ヶ月摂食させ、各種脂質とCHCの生産量をGC分析により比較した。その結果、セルロース率に比例して総CHC量と総脂質量は増加するが、成分ごとに含有量を比較すると、必ずしも全ての成分がセルロース率に比例して増加するわけではないことが明らかとなった。
さらに、ヤマトシロアリの化学受容体の機能解析を行うべく、qPCRをベースとしたDREAM techniqueを用いて、既知の揮発性フェロモン成分の受容体候補を選出した。その結果、RsOR2が揮発性女王フェロモンの成分の一つである2-メチル-1-ブタノールの受容体であり、RsOR20が兵蟻フェロモン成分のβ-エレメンの受容体である可能性が高いことが示された。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A Review of Termite Pheromones: Multifaceted, Context-Dependent, and Rational Chemical Communications (2021)
  • Author(s): Mitaka Yuki、Akino Toshiharu
  • Journal Title: Frontiers in Ecology and Evolution Volume: 8 Pages: 595614-595614
  • DOI: 10.3389/fevo.2020.595614
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chemical identification of an aggregation pheromone in the termite Reticulitermes speratus (2020)
  • Author(s): Mitaka Yuki、Matsuyama Shigeru、Mizumoto Nobuaki、Matsuura Kenji、Akino Toshiharu
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 10 Issue: 1 Pages: 7424-7424
  • DOI: 10.1038/s41598-020-64388-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Age-Dependent Increase in Soldier Pheromone of the Termite Reticulitermes speratus (2020)
  • Author(s): Mitaka Yuki、Matsuura Kenji
  • Journal Title: Journal of Chemical Ecology Volume: 46 Issue: 5-6 Pages: 483-489
  • DOI: 10.1007/s10886-020-01182-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 昆虫のフェロモン1-2 (2019)
  • Author(s): 田端純、高田守、三高雄希
  • Journal Title: KAGAKU TO SEIBUTSU Volume: 57 Issue: 11 Pages: 697-705
  • DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.57.697
  • NAID: 130007933581
  • ISSN: 0453-073X, 1883-6852
  • Year and Date: 2019-11-01
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Parental Volatile Pheromone Triggers Offspring Begging in a Burying Beetle (2019)
  • Author(s): Takata Mamoru、Mitaka Yuki、Steiger Sandra、Mori Naoki
  • Journal Title: iScience Volume: 19 Pages: 1260-1278
  • DOI: 10.1016/j.isci.2019.06.041
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A termite fungistatic compound, mellein, inhibits entomopathogenic fungi but not egg-mimicking termite ball fungi (2019)
  • Author(s): Mitaka Y, Mori N, Matsuura K
  • Journal Title: Applied Entomology and Zoology Volume: 54 Issue: 1 Pages: 39-46
  • DOI: 10.1007/s13355-018-0589-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transcriptomic analysis of epigenetic modification genes in the termite Reticulitermes speratus (2018)
  • Author(s): Mitaka Yuki、Tasaki Eisuke、Nozaki Tomonari、Fuchikawa Taro、Kobayashi Kazuya、Matsuura Kenji
  • Journal Title: Insect Science Volume: - Issue: 2 Pages: 202-211
  • DOI: 10.1111/1744-7917.12640
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High expression of the breast cancer susceptibility gene BRCA1 in long-lived termite kings. (2018)
  • Author(s): Tasaki E, Mitaka Y, Nozaki T, Kobayashi K, Matsuura K, Iuchi Y
  • Journal Title: Aging-US Volume: 10 Issue: 10 Pages: 2668-2683
  • DOI: 10.18632/aging.101578
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] どこに集まるか：フェロモンによって制御されるシロアリの集合行動 (2021)
  • Author(s): 三高雄希、秋野順治
  • Organizer: 第68回日本生態学会大会
• [Presentation] 再利用と文脈依存的な成分追加で生じるシロアリのフェロモン (2021)
  • Author(s): 三高雄希
  • Organizer: 第65回日本応用動物昆虫学会大会
• [Presentation] 大阪市におけるクロヤマアリ種群の分布～分布を拡大するミナミクロヤマアリ～ (2021)
  • Author(s): 藤井星渚、三高雄希、秋野順治
  • Organizer: 第65回日本応用動物昆虫学会大会
• [Presentation] 移住するときは皆と一緒に：集合フェロモンで密となるシロアリの職蟻 (2020)
  • Author(s): 三高雄希、秋野順治
  • Organizer: 第39回日本動物行動学会大会
• [Presentation] シロアリの職蟻を誘引・拘束させる集合フェロモンの同定 (2020)
  • Author(s): 三高雄希・松山茂・水元惟暁・松浦健二・秋野順治
  • Organizer: 第64回日本応用動物昆虫学会大会
• [Presentation] ヤマトシロアリにおけるエピジェネティック修飾関連遺伝子の王・女王特異的発現 (2019)
  • Author(s): 三高雄希、田﨑英祐、野崎友成、渕側太郎、小林和也、松浦健二
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 高い生産性の維持を実現するシロアリの王と女王のエネルギー代謝機構 (2019)
  • Author(s): 田崎 英祐、三高 雄希、小林 和也、井内 良仁、松浦 健二
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Provisioning pheromone: Parents regulate larval begging by the pheromone in a burying beetle (2019)
  • Author(s): Yuki Mitaka, Mamoru Takata
  • Organizer: APACE 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] シデムシの親はフェロモンで子の餌乞いを操作する (2019)
  • Author(s): 三高雄希・高田守
  • Organizer: 第63回日本応用動物昆虫学会大会
• [Presentation] シロアリの王の活動的長寿を実現するDNA修復関連遺伝子の特定 (2019)
  • Author(s): 田﨑英祐・三高雄希・野崎友成・小林和也・井内良仁・松浦健二
  • Organizer: 第63回日本応用動物昆虫学会大会
• [Presentation] It’s time to eat: offspring begging is triggered by a parental pheromone (2019)
  • Author(s): Mamoru Takata, Yuki Mitaka
  • Organizer: 第66回日本生態学会
• [Presentation] 親による子の操作：子の餌乞いを促す給餌フェロモン同定 (2018)
  • Author(s): 高田守、三高雄希
  • Organizer: 第37回日本動物行動学会
• [Presentation] Multifunctionality of soldier pheromone in a termite (2018)
  • Author(s): Yuki Mitaka, Saki Yanagihara, Naoki Mori, Kenji Matsuura
  • Organizer: International Union for the Study of Social Insects (IUSSI) 2018
  • Int'l Joint Research
• [Book] 動物学の百科事典 (2018)
  • Author(s): 公益社団法人日本動物学会
  • Total Pages: 800
  • Publisher: 丸善出版
  • ISBN: 9784621303092
• [Remarks] Macrophotographic Field
  • URL: https://sites.google.com/site/yukimitakawebsite/
• [Remarks] KIT - 資源昆虫学研究分野
  • URL: https://sites.google.com/view/kitael
• [Remarks] 京都工芸繊維大学 - 資源昆虫学研究分野
  • URL: https://sites.google.com/view/kitael
• [Remarks] 京都大学 昆虫生態学研究室
  • URL: http://www.insecteco.kais.kyoto-u.ac.jp/
• [Remarks]
  • URL: https://sites.google.com/site/yukimitakawebsite/
• [Remarks]
  • URL: http://www.insecteco.kais.kyoto-u.ac.jp/
• [Patent(Industrial Property Rights)] シロアリ防除剤及びその利用 (2019)
  • Inventor(s): 三高雄希、秋野順治、松山茂、松浦健二、水元惟暁
  • Industrial Property Rights Holder: 三高雄希、秋野順治、松山茂、松浦健二、水元惟暁
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2019-151064
  • Filing Date: 2019