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Research for the neural basis of behavioral phenotypic variation

Research Project

Project/Area Number 19K06754
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
Research InstitutionThe Graduate University for Advanced Studies (2020-2022)
Hokkaido University (2019)

Principal Investigator

Watanabe Takayuki  総合研究大学院大学, 統合進化科学研究センター, 助教 (70547851)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords性的二型 / doublesex 遺伝子 / 表現型可塑性 / 逃避行動 / 攻撃行動 / 行動戦略多型 / 闘争行動 / 性的二型神経回路 / 密度効果
Outline of Research at the Start

生物は、栄養状態や社会環境などの環境条件に応じて、表現型を柔軟に変化させる。この表現型可塑性と呼ばれる現象は、単なる形態レベルの可塑性にとどまらず、動物においてはその行動戦略にも多様性が生じることが知られている。本研究は、成虫雄コオロギの示す闘争行動をモデルに、行動戦略多型の神経発生学的メカニズムを明らかにする。成虫雄コオロギは、テリトリーや配偶者を巡って儀式的な闘争行動を示すが、この闘争行動には密度効果に依存した攻撃性の“激しさ”の多型が存在する。本研究では、雄の脳内で闘争行動の行動様式を司ると考えられる性的二型神経回路網に着目し、行動多型を司る神経基盤の実態を解明する。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we used crickets to clarify the neural mechanism of behavioral phenotypic variation in response to density effects. We conducted neural RNA-seq analysis to identify endocrine factors whose expression changes in response to phenotypic plasticity, but the number of genes whose expression changes due to density effects was smaller than expected, and the hypothesis could not be tested. On the other hand, since male aggressive behavior includes male-specific behavioral elements, we analyzed the cricket doublesex gene, the neural sex-determination factor in the cricket, and found a marked increase in the rate of molecular evolution of the doublesex gene in crickets.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

昆虫の神経回路の性決定を担う doublesex 遺伝子の進化について、コオロギ類で極めてイレギュラーな進化が起きていることが明らかとなった。性決定因子の進化に関する知見としては、他に類を見ない発見であり、今後さらなる研究の推進が必要と考えられる。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] 昆虫脳性分化機構の進化を探る: 不完全変態昆虫を材料とした研究から見えてきたこと2020

    • Author(s)
      渡邊崇之
    • Journal Title

      比較生理生化学

      Volume: 37 Issue: 2 Pages: 130-138

    • DOI

      10.3330/hikakuseiriseika.37.130

    • NAID

      130007889069

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evolution of the neural sex-determination system in insects: does fruitless homolog regulate neural sexual dimorphism in basal insects?2019

    • Author(s)
      Takayuki Watanabe
    • Journal Title

      Insect Molecular Biology

      Volume: 28 Issue: 6 Pages: 807-827

    • DOI

      10.1111/imb.12590

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 昆虫脳性分化機構の進化を探る ~doublesex 遺伝子の分子進化を中心に2022

    • Author(s)
      渡邊崇之
    • Organizer
      第93回日本動物学会早稲田大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 神経遺伝学”的方法論を取り入れたコオロギ行動学の確立に向けて~これまでの取り組み、課題と展望~2021

    • Author(s)
      3.渡邊崇之
    • Organizer
      第92回日本動物学会(オンライン)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] fruitless 遺伝子は原始的な昆虫で脳の性分化に関わるか?2019

    • Author(s)
      渡邊 崇之,水波 誠
    • Organizer
      日本動物学会第90回大阪大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] フタホシコオロギ味覚嫌悪学習系の確立2019

    • Author(s)
      水波 誠,佐藤 貴光,呂 恵、渡邊 崇之
    • Organizer
      日本動物学会第90回大阪大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2025-01-30  

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