性選択による形態の特殊化と複合的進化の解明

• Project/Area Number: 19J40100
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 45040:Ecology and environment-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 香月 雅子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 武器形質 / 誇張形質 / RNAi / 甲虫 / 付属肢 / 性選択 / 性的二型 / 画像解析

Outline of Research at the Start

「いかにして特定の器官を大きく発達させつつ、全身で協調的な形態発生を行っているのか」という学術的課題に対し、オスの後脚と前脚がそれぞれ肥大化したフェモラータオオモモブトハムシとテナガショウジョウバエの２種を用い、
１）性選択によりオス形質が誇張化するメカニズム
２）オス形質の武器化と他形質が協働した形態変化をもたらすメカニズム
を解明する。誇張形質の形成に関与する遺伝子を機能させないようにした時、誇張形質とその支持形質の形態がどのように連動して変化するかを定量化する。そして、誇張形質を用いた闘争・交尾行動に関連する支持形質の機能とオスの適応度へのインパクトを行動観察・操作実験により明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

昨年度RNAiにより誇張形質である後脚形態に対する遺伝子機能解析を行なった。しかし、誇張化が生じるメカニズムの解明には、雌雄での後脚形態変化の比較だけでなく、個体内の相同形質である前脚・中脚形態変化との比較も特定の形質だけが特殊化するメカニズムの解明には重要である。本年度では、相同形質である中脚・前脚での機能解析を行い、結果、後脚の特殊化に関わっていた遺伝子は、中脚と前脚では後脚のような形態変化は起きず、オスの後脚特異的に作用しており、つまり、武器形質である後脚の特殊化に作用していた。また、今回の研究課題で明らかとなった特殊化に関わる遺伝子の発現抑制による形態的変化は、同じく付属肢である大顎が肥大化したクワガタの一種での対象遺伝子の発現抑制によって生じた形態的変化と同様であった。つまり、甲虫では、付属肢の武器化・特殊化には部位は異なっていたとしても共通の遺伝子が関わっていることが示唆された。現在論文化に向けて執筆を進めている。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Montana(米国)
• [Int'l Joint Research] Exter Univ.(英国)
• [Journal Article] Female remating decisions and mate choice benefits in the beetle Gnatocerus cornutus (2022)
  • Author(s): Kiyose Katsuya、Katsuki Masako、Suzaki Y?、Okada Kensuke
  • Journal Title: Behavioral Ecology and Sociobiology Volume: 76 Issue: 4 Pages: 55-55
  • DOI: 10.1007/s00265-022-03161-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 天敵がいると昆虫の繁殖力が増える？ (2022)
  • Author(s): 清瀬 勝也、香月 雅子、岡田 賢祐
  • Journal Title: ペストコントロール Volume: 198 Pages: 26-32
• [Journal Article] Natural selection increases female fitness by reversing the exaggeration of a male sexually selected trait (2021)
  • Author(s): Okada Kensuke、Katsuki Masako、Sharma Manmohan D.、Kiyose Katsuya、Seko Tomokazu、Okada Yasukazu、Wilson Alastair J.、Hosken David J.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 12 Issue: 1 Pages: 3420-3420
  • DOI: 10.1038/s41467-021-23804-7
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Octopaminergic system orchestrates combat and mating behaviors: A potential regulator of alternative male mating tactics in an armed beetle (2021)
  • Author(s): Kiyose Katsuya、Katsuki Masako、Suzaki Yu、Okada Kensuke、Okada Yasukazu
  • Journal Title: Journal of Insect Physiology Volume: 131 Pages: 104211-104211
  • DOI: 10.1016/j.jinsphys.2021.104211
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sexually selected traits and life history traits of larger and smaller males of the horned flour beetle Gnatocerus cornutus (2021)
  • Author(s): Kiyose Katsuya、Okada Yasukazu、Katsuki Masako、Suzaki Yu、Okada Kensuke
  • Journal Title: Ecological Entomology Volume: 1 Issue: 4 Pages: 1-1
  • DOI: 10.1111/een.13016
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Older males are more competitive in male fights and more aggressive toward females in the broad-horned flour beetle Gnatocerus cornutus (2020)
  • Author(s): Okada Kensuke、Katsuki Masako、Kiyose Katsuya、Okada Yasukazu
  • Journal Title: Behavioral Ecology and Sociobiology Volume: 74 Issue: 3 Pages: 36-36
  • DOI: 10.1007/s00265-020-2815-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mating experience induces females to avoid harmful males in the beetle Lasioderma serricorne (2019)
  • Author(s): Kensuke Okada, Yu; Suzaki, Rikiya Sasaki, Masako Katsuki
  • Journal Title: Animal Behaviour Volume: 154 Pages: 39-46
  • DOI: 10.1016/j.anbehav.2019.06.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A specific type of insulin-like peptide regulates the conditional growth of a beetle weapon (2019)
  • Author(s): Yasukazu Okada, Masako Katsuki, Naoki Okamoto, Haruna Fujioka, Kensuke Okada
  • Journal Title: PLOS Biology Volume: 17 Issue: 11 Pages: 541-541
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.3000541
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] RNAiによって生じたフェモラータオオモモブトハムシの構造色変化 (2023)
  • Author(s): ○香月雅子（都立大）・石川謙（東工大）・神村学（農研機構）・松尾隆嗣（東大）・若宮健（都立大）
  • Organizer: 第67回日本応用動物昆虫学会大会
• [Presentation] 捕食圧によるオオツノコクヌストモドキの性特異的な対捕食者行動の進化 (2022)
  • Author(s): 香月雅子・清瀬勝也・世古智一・岡田賢祐
  • Organizer: 第69回日本生態学会大会
• [Presentation] モモブトハムシの後脚誇張化に対する付属肢形成遺伝子の役割 (2022)
  • Author(s): 香月雅子・岡田泰和・松尾隆嗣
  • Organizer: 日本応用動物昆虫学会大会
• [Presentation] 性的対立の存在が捕食圧下でのメスの適応度増加をもたらす (2021)
  • Author(s): 香月 雅子
  • Organizer: 日本進化学会第23回東京大会
• [Presentation] 昆虫における性選択によるオスの形態・行動の進化 (2021)
  • Author(s): 香月 雅子
  • Organizer: 日本動物学会第92回大会
  • Invited
• [Presentation] 深層学習を用いた昆虫の闘争行動の自動検出 (2020)
  • Author(s): 香月雅子、松尾隆嗣
  • Organizer: 第６４回日本応用動物昆虫学会大会
• [Presentation] 深層学習を用いた昆虫行動の自動アノーテーション (2019)
  • Author(s): 香月雅子、松尾隆嗣
  • Organizer: 日本動物行動学会第３８回大会
• [Remarks] 虫の「武器」、サイズ決めるホルモン 日米研究チームが発見
  • URL: https://www.asahi.com/articles/DA3S14346117.html