• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Caste differentiation and seasonal adaptation in social insects: transgenerational regulation of polyphenism via maternal effects

Research Project

Project/Area Number 19H02965
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 39050:Insect science-related
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

Matsuyama Shigeru  筑波大学, 生命環境系, 講師 (30239131)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 沓掛 磨也子  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ付 (90415703)
柴尾 晴信  筑波大学, 生命環境系, 研究員 (90401207)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥15,470,000 (Direct Cost: ¥11,900,000、Indirect Cost: ¥3,570,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Keywords社会性アブラムシ / 階級分化 / 母性効果 / 季節多型 / 階級/モルフ分化 / 季節適応 / 階級/モルフ分化
Outline of Research at the Start

社会性昆虫の階級分化は、外部環境要因と巣仲間同士の社会的相互作用で誘導される「表現型多型」の例である。一方、他の生物では、母親が経験した社会環境要因が「母性効果」として子の表現型に反映され、適応的な環境応答を可能にしている。社会性昆虫のハクウンボクハナフシアブラムシでは、親個体が季節や巣仲間密度を知覚し、母性効果を通じて子の表現型(階級/モルフ)を適応的にコントロールしている。本研究では、本種の表現型多型の誘導に関わる季節の合図やフェロモン/ホルモンのバイオアッセイ、成虫から胚へ「母性効果」で伝わる情報伝達物質の探索を通じて、本種の母性効果を介した階級分化と社会制御の実態を解明する。

Outline of Final Research Achievements

We identified the environmental factors involved in the adaptive regulation of soldier caste and winged morph ratios according to the stages of social development and the seasons in the social aphid Tuberaphis styraci, and experimentally revealed the role of "maternal effects (mother-to-offspring transmission of environmental information)" in their nestmate communication. We confirmed that three environmental factors such as density, photoperiod, and temperature are combinedly involved in the regulation of caste/morph differentiation, and that soldier caste and winged morph differentiate exclusively under specific conditions. Furthermore, by rearing parent and offspring generations under different environmental conditions, we found that the maternal environmental conditions, particularly density and photoperiod, have an impact on the offspring phenotype, indicating the presence of maternal effects.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

社会性アブラムシの兵隊階級と有翅モルフの分化制御には、密度、日長、温度といった特定の環境条件が関与していることを明らかにした。さらに、成虫から胚への「母性効果」によって、子世代の発生運命が調節されていることを示した。この親と胚の間の情報伝達は、母体内という最も近接した空間で成立する社会的相互作用であり、世代を超えて階級やモルフの分化制御を可能にする。社会性昆虫にとって母性効果は、巣内の社会的情報と巣外の環境情報を統合し、次世代に伝える重要な手段であり、社会性昆虫の階級分化や分業などの社会制御の理解に新しい視点をもたらすとともに、ヒトを含む社会性動物の協調と制御の原理の深い理解につながる。

Report

(4 results)
  • 2022 Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Linoleic acid as corpse recognition signal in a social aphid.2022

    • Author(s)
      Shibao H., Kutsukake M., Matsuyama S., Fukatsu T.
    • Journal Title

      Zoological Letters

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 2-2

    • DOI

      10.1186/s40851-021-00184-w

    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Oviposition preferences of the oriental fruit moth Grapholita molesta (Lepidoptera: Tortricidae) to pear HIPVs2022

    • Author(s)
      Liu Chia-Ming; Phukhahad Supannee; Auamcharoen Wanida; Matsuyama, Shigeru; Kainoh, Yooichi
    • Journal Title

      Arthropod-Plant Interactions

      Volume: 16.5 Pages: 517-523

    • DOI

      10.21203/rs.3.rs-1094673/v1

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Chemical identification of an active component and putative neural mechanism for repellent effect of a native ant’s odor on invasive species2022

    • Author(s)
      Uebi Tatsuya; Sakita Tomoya; Ikeda Ryo; Sakanishi Keita; Tsutsumi, Tomoaki; Zhang, Zijian; Ma, Huiying; Matsubara, Ryosuke; Matsuyama, Shigeru; Nakajima, Satoko; Huang, Rong-Nan; Habe, Shunya; Hefetz, Abraham; Ozaki, Mamiko
    • Journal Title

      FRONTIERS IN PHYSIOLOGY

      Volume: 13 Pages: 1-18

    • DOI

      10.3389/fphys.2022.844084

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Temporal division of labor in an aphid social system2021

    • Author(s)
      Shibao Harunobu, Kutsukake Mayako, Fukatsu Takema
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 1183-1183

    • DOI

      10.1038/s41598-021-81006-z

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] チャノコカクモンハマキの定位飛翔における風速の影響2023

    • Author(s)
      戒能洋一、藏滿司夢、田端純、松山茂
    • Organizer
      第67回日本応用動物昆虫学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] カイコガにおけるボンビコール異性体((E,E )-10,12-hexadecadien-1-ol)の性フェロモン受容体の応答低減効果2023

    • Author(s)
      佐藤健斗、光野秀文、櫻井健志、藤井毅、松山茂、神崎亮平
    • Organizer
      第67回日本応用動物昆虫学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ヤマトシジミの寄主植物カタバミに含まれる産卵刺激物質の探索 ~幼虫の摂食刺激物質シュウ酸との関連性~2023

    • Author(s)
      大村祐輝、古川誠一、松山茂
    • Organizer
      第67回日本応用動物昆虫学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] モモタマナのミカンコミバエ雄成虫に対する誘引性に関する研究2023

    • Author(s)
      織田はるか、及川恵、天野貴之、渡瀨拓実、祐成忍、水野孝彦、藏滿司夢、松山茂、戒能洋一
    • Organizer
      第67回日本応用動物昆虫学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 在来アリ化学交信物質による「仮想敵バリア」の侵害アリ阻止効果:化学・神経・行動学的メカニズムの解明と応用発展の可能性2023

    • Author(s)
      尾崎まみこ、上尾達也、松原亮介、中嶋智子、波部峻也、松山茂
    • Organizer
      第67回日本応用動物昆虫学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 触角葉で探る結婚飛行-クロオオアリ雄の 匂いと雌雄の応答-2023

    • Author(s)
      波部峻也、松山茂、尾崎まみこ、上尾達也、秋野順治
    • Organizer
      第67回日本応用動物昆虫学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 社会性アブラムシが宿主植物上に誘導するゴールは光合成能力を持つのか?2023

    • Author(s)
      柴尾晴信、植松圭吾、沓掛磨也子、深津武馬、松山茂
    • Organizer
      第67回日本応用動物昆虫学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] キイロショウジョウバエの生殖休眠を制御する神経内分泌システムの解析2022

    • Author(s)
      黒木祥友、井村英輔、星野涼、水野陽介、Nouzova Marcela、松山茂、溝口明、近藤周、谷本拓、Noriega Fernando G.、丹羽隆介
    • Organizer
      日本動物学会第93回大会(早稲田大会)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] シマカンギク( Chrysanthemum indicum )の倍数性および株採取地における芳香成分の比較分析2022

    • Author(s)
      康承源、竹田未来、オスカーミタロ、福田直也、松山茂、森山和紀
    • Organizer
      園芸学会令和4年度秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] The corpus allatum-projecting neuronsregulate reproductive dormancyvia suppression of juvenile hormone biosynthesisin Drosophila melanogaster2022

    • Author(s)
      Yoshitomo Kurogi, Eisuke Imura, Ryo Hoshino, Yosuke Mizuno, Marcela Nouzova, Shigeru Matsuyama, Akira Mizoguchi, Shu Kondo, Hiromu Tanimoto, Fernando G. Noriega, Ryusuke Niwa
    • Organizer
      XXVI International Congress of Entomology
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 社会性アブラムシの巣内ホメオスタシスを基軸とした表現型多型の分化機構2022

    • Author(s)
      松山茂(筑波大・生命環境)、沓掛磨也子(産総研・生物プロセス)、深津武馬(産総研・生物プロセス)、柴尾晴信(筑波大・生命環境)
    • Organizer
      第66回日本応用動物昆虫学会大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 社会性アブラムシにおける個体の「死」を伝える化学シグナル2022

    • Author(s)
      柴尾晴信(筑波大・生命環境)、沓掛磨也子(産総研・生物プロセス)、深津武馬(産総研・生物プロセス)、松山茂(筑波大・生命環境)
    • Organizer
      第66回日本応用動物昆虫学会大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 社会性アブラムシの母性効果を介したカースト制御と季節適応2021

    • Author(s)
      松山茂(筑波大・生命環境)、沓掛磨也子(産総研・生物プロセス)、深津武馬(産総研・生物プロセス)、柴尾晴信(筑波大・生命環境)
    • Organizer
      第65回日本応用動物昆虫学会大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 社会性アブラムシの巣内ホメオスタシスを基軸とした表現型多型の制御機構2021

    • Author(s)
      柴尾晴信(筑波大・生命環境)、沓掛磨也子(産総研・生物プロセス)、深津武馬(産総研・生物プロセス)、松山茂(筑波大・生命環境)
    • Organizer
      第65回日本応用動物昆虫学会大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 人工飼料飼育系を用いた社会性アブラムシの兵隊分化に関わる分子機構の解明2021

    • Author(s)
      沓掛磨也子(産総研・生物プロセス)、柴尾晴信(筑波大・生命環境)、深津武馬(産総研・生物プロセス)
    • Organizer
      第65回日本応用動物昆虫学会大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 社会性アブラムシにおけるフェロモンと植物ゴールのアレロケミカルを介した労働分業2020

    • Author(s)
      松山茂(筑波大・生命環境)、沓掛磨也子(産総研・生物プロセス)、深津武馬(産総研・生物プロセス)、柴尾晴信(筑波大・生命環境)
    • Organizer
      第64回日本応用動物昆虫学会大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi