メスの多回交尾に関する進化生態学的研究

• Project/Area Number: 20J00383
• 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: Kagawa University
• Principal Investigator: 松村 健太郎 香川大学, 農学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2020-04-24 – 2023-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 雌の多雄交尾 / コクヌストモドキ / bet-hedging仮説 / 幾何平均

Outline of Research at the Start

多くの動物において、メスが複数のオスと交尾をする現象（多オス交尾）が確認されているが、多オス交尾がなぜ行われるのかという謎は現代まで未解明のままとなっている。本研究では、多オス交尾の進化に対する仮説の一つである「bet-hedging仮説」の検証を行う。この仮説は、集団内に不妊のオスが一定数含まれており、さらにメスが不妊オスの認識が出来ない場合では、多オス交尾を行うメスの方が繁殖失敗を回避することが可能であるとする仮説である。本研究では、モデル生物としてコクヌストモドキを用いて、不妊オスの存在が、メスの交尾回数や繁殖失敗に及ぼす影響について調査を行う。

Outline of Annual Research Achievements

雌が複数の雄と交尾する現象（多雄交尾）は、幅広い動物分類群において観察されており、多雄交尾の進化の説明は、これまでに多くの進化生態学者達を悩ませ続けた。雌の多雄交尾の進化を説明する仮説の一つに「bet-hedging説」がある。雌が雄の質を正確に認識出来ない場合、一雄交尾雌はハズレ雄（例えば、不妊雄）との交尾によって適応度がゼロとなってしまうリスクがある。雌は多雄交尾することで、ハズレ雄と交尾したとしても交尾相手の中に健全雄が含まれていることで適応度がゼロとなるリスクが低くなるだろう。このようにbet-hedging説では、雌の多雄交尾は適応度がゼロとなるリスクを回避するように機能すると主張されている。近年、この仮説は注目を集めつつあるが、実証研究は数少ない。
そこで本研究では、雌が多雄交尾を行うコクヌストモドキTribolium castaneumを用いて、不妊雄が集団内に含まれている時の一雄交尾雌と多雄交尾雌の卵の孵化率を調査した。不妊雄が20％含まれている雄集団の中から無作為に取り出し、一雄交尾雌は1個体の雄と、多雄交尾雌は5個体の雄とそれぞれ自由に交尾させた。交尾を終えた雌は自由に産卵させて、卵が孵化するのかどうかを記録した。その結果、多雄交尾雌の孵化率は一雄交尾雌よりも有意に高いことが明らかになった。さらに、本実験で得られたデータを用いて、複数世代を通した幾何平均適応度をシミュレーションして算出し、処理区間で比較したところ、多雄交尾雌の方が一雄交尾雌よりも幾何平均適応度が有意に高いことが明らかになった。これらの結果は、雌の多雄交尾はハズレ雄が集団内に存在する時に絶滅を回避する保険となることを示唆しており、bet-hedging説が雌の多雄交尾の進化を説明する有力な仮説であることを示している。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Freezing or death feigning? Beetles selected for long death feigning showed different tactics against different predators (2022)
  • Author(s): Asakura Masaya、Matsumura Kentarou、Ishihara Ryo、Miyatake Takahisa
  • Journal Title: Ecology and Evolution Volume: 12 Issue: 2
  • DOI: 10.1002/ece3.8533
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of individual differences in the locomotor activity of assassin bugs on predator?prey interactions (2022)
  • Author(s): Matsumura Kentarou、Miyatake Takahisa
  • Journal Title: Ethology Volume: 128 Issue: 5 Pages: 395-401
  • DOI: 10.1111/eth.13272
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Artificial selections for death‐feigning behavior in beetles show correlated responses in amplitude of circadian rhythms, but the period of the rhythm does not (2022)
  • Author(s): Miyatake Takahisa、Abe Masato S.、Matsumura Kentarou、Yoshii Taishi
  • Journal Title: Ethology Volume: 128 Issue: 5 Pages: 453-460
  • DOI: 10.1111/eth.13279
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genetic link between mobility and sexual attractiveness in Tribolium castaneum male beetles. (2022)
  • Author(s): Matsumura Kentarou、Yasui Yukio
  • Journal Title: Animal Behaviour Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Responses to artificial selection for locomotor activity: A focus on death feigning in red flour beetle. (2022)
  • Author(s): Matsumura Kentarou、Sasaki Ken、Miyatake Takahisa
  • Journal Title: Journal of Evolutionary Biology Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Relationship between death-feigning behavior and population density in a beetle (2021)
  • Author(s): Matsumura Kentarou
  • Journal Title: Journal of Ethology Volume: 39 Issue: 3 Pages: 363-367
  • DOI: 10.1007/s10164-021-00713-2
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cross-species behavior analysis with attention-based domain-adversarial deep neural networks (2021)
  • Author(s): Maekawa Takuya、Higashide Daiki、Hara Takahiro、Matsumura Kentarou、Ide Kaoru、Miyatake Takahisa、Kimura Koutarou D.、Takahashi Susumu
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 12 Issue: 1 Pages: 5519-5519
  • DOI: 10.1038/s41467-021-25636-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genomic characterization between strains selected for death-feigning duration for avoiding attack of a beetle (2021)
  • Author(s): Tanaka Keisuke、Sasaki Ken、Matsumura Kentarou、Yajima Shunsuke、Miyatake Takahisa
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 21816-21816
  • DOI: 10.1038/s41598-021-00987-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] An empirical test of the bet‐hedging polyandry hypothesis: Female red flour beetles avoid extinction via multiple mating (2021)
  • Author(s): Matsumura Kentarou、Miyatake Takahisa、Yasui Yukio
  • Journal Title: Ecology and Evolution Volume: - Issue: 10 Pages: 5295-5304
  • DOI: 10.1002/ece3.7418
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Swarming and mating behavior in Ephemera orientalis Mclachlan, 1875 (Ephemeroptera: Ephemeridae) with morphological analyses (2021)
  • Author(s): Miyatake Takahisa、Suge Taichi、Suzaki Shunsuke、Tanabe Shintaro、Ishihara Ryo、Matsumura Kentarou
  • Journal Title: Journal of Asia-Pacific Entomology Volume: - Issue: 1 Pages: 376-382
  • DOI: 10.1016/j.aspen.2021.01.012
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Amplitude of circadian rhythms becomes weaken in the north, but there is no cline in the period of rhythm in a beetle (2021)
  • Author(s): Abe Masato S.、Matsumura Kentarou、Yoshii Taishi、Miyatake Takahisa
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 16 Issue: 1 Pages: 0245115-0245115
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0245115
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Age-dependent walking and feeding of the assassin bug Amphibolus venator (2021)
  • Author(s): Matsumura Kentarou、Iwaya Mana、Nagaya Naohisa、Fujisawa Ryusuke、Miyatake Takahisa
  • Journal Title: Behaviour Volume: 158 Issue: 2 Pages: 123-133
  • DOI: 10.1163/1568539x-bja10060
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anti-predator behaviour depends on male weapon size (2020)
  • Author(s): Matsumura Kentarou、Yumise Kota、Fujii Yui、Hayashi Toma、Miyatake Takahisa
  • Journal Title: Biology Letters Volume: 16 Issue: 12 Pages: 33353520-33353520
  • DOI: 10.1098/rsbl.2020.0601
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Deep learning-assisted comparative analysis of animal trajectories with DeepHL (2020)
  • Author(s): Takuya Maekawa, Kazuya Ohara, Yizhe Zhang, Matasaburo Fukutomi, Sakiko Matsumoto, Kentarou Matsumura, Hisashi Shidara, Shuhei J. Yamazaki, Ryusuke Fujisawa, Kaoru Ide, Naohisa Nagaya, Koji Yamazaki, Shinsuke Koike, Takahisa Miyatake, Koutarou D. Kimura, Hiroto Ogawa, Susumu Takahashi, and Ken Yoda
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 11 Issue: 1 Pages: 5316-5316
  • DOI: 10.1038/s41467-020-19105-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Arousal from death feigning by vibrational stimuli: comparison of Tribolium species (2020)
  • Author(s): Ishihara Ryo、Matsumura Kentarou、Jones Jordan Elouise、Yuhao Ji、Fujisawa Ryusuke、Nagaya Naohisa、Miyatake Takahisa
  • Journal Title: Journal of Ethology Volume: 39 Issue: 1 Pages: 107-113
  • DOI: 10.1007/s10164-020-00680-0
  • NAID: 120007166679
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effects of caffeine on mating behavior and sperm precedence in Tribolium castaneum (2020)
  • Author(s): Yuhao Ji、Ryuji Yuki、Matsumura Kentarou、Miyatake Takahisa
  • Journal Title: Ethology Volume: 127 Issue: 1 Pages: 45-49
  • DOI: 10.1111/eth.13094
  • NAID: 120007151884
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Death feigning as an adaptive anti‐predator behaviour: Further evidence for its evolution from artificial selection and natural populations (2020)
  • Author(s): Konishi Kana、Matsumura Kentarou、Sakuno Wataru、Miyatake Takahisa
  • Journal Title: Journal of Evolutionary Biology Volume: 33 Issue: 8 Pages: 1120-1128
  • DOI: 10.1111/jeb.13641
  • NAID: 120007039934
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genetic variation and phenotypic plasticity in circadian rhythms in an armed beetle, Gnatocerus cornutus (Tenebrionidae) (2020)
  • Author(s): Matsumura Kentarou、Abe Masato S、Sharma Manmohan D、Hosken David J、Yoshii Taishi、Miyatake Takahisa
  • Journal Title: Biological Journal of the Linnean Society Volume: 130 Issue: 1 Pages: 34-40
  • DOI: 10.1093/biolinnean/blaa016
  • NAID: 120007034441
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 昆虫の歩行移動に対する進化生態学的研究 (2022)
  • Author(s): 松村健太郎
  • Organizer: 日本生態学会
• [Presentation] コクヌストモドキの繁殖形質に見られた緯度クライン (2022)
  • Author(s): 松村健太郎、若林恭輔、宮竹貴久
  • Organizer: 日本生態学会
• [Presentation] コクヌストモドキの移動活性への人為選抜が雄の交尾前と交尾後の繁殖形質に及ぼす影響 (2022)
  • Author(s): 松村健太郎
  • Organizer: 日本生態学会
• [Presentation] コクヌストモドキの歩行活動量に対する人為選抜が発育に及ぼす影響 (2022)
  • Author(s): 松村健太郎
  • Organizer: 日本応用動物昆虫学会
• [Presentation] 歩行活動量に対する人為選抜が死にまねシンドロームに及ぼす影響：コクヌストモドキを用いた検証 (2021)
  • Author(s): 松村健太郎、佐々木謙、宮竹貴久
  • Organizer: 日本動物行動学会
• [Presentation] 雌の多雄交尾に関するbet-hedging仮説の検証 (2021)
  • Author(s): 松村健太郎、宮竹貴久、安井行雄
  • Organizer: 日本生態学会
• [Presentation] 被食者の個体群密度が捕食回避行動に及ぼす影響 (2021)
  • Author(s): 松村健太郎
  • Organizer: 日本応用動物昆虫学会
• [Presentation] オオツノコクヌストモドキの死にまね行動は武器サイズに依存しているか？ (2020)
  • Author(s): 松村健太郎、弓瀬滉太、藤井結井、宮竹貴久
  • Organizer: 西日本応用動物昆虫研究会
• [Presentation] アクティブな雄はモテない？コクヌストモドキを用いた検証 (2020)
  • Author(s): 松村健太郎、川端侑真、安井行雄
  • Organizer: 日本動物行動学会