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Evolutionary scenario of adaptation to terrestrial environment in Insect

Research Project

Project/Area Number 20K06787
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 45030:Biodiversity and systematics-related
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

福井 眞生子  愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 准教授 (90635872)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywordsカグヤカマアシムシ / 産雌単為生殖 / 卵形態 / 卵管 / 卵門 / カマアシムシ目 / 卵門様構造 / オリエンテーション / 組織学的検討 / 卵形成 / 卵殻形成 / 後胚発生 / 卵殻の獲得 / 陸上進出 / 受精
Outline of Research at the Start

地球上で最も成功した動物群である昆虫類は、節足動物の中でも際立って特殊化した卵膜構造と受精戦略をもつ。このことにより昆虫類は、水域に依存しない生殖と発生を実現し、陸上での爆発的な適応放散を果たした。本研究は、昆虫類の祖先が陸上で最初に適応した「土壌環境」が卵膜構造の強化をもたらした可能性を初めて指摘する。さらに、卵膜構造の強化に伴った受精戦略の進化を明らかとし、昆虫の繁栄をもたらした根本的な要因と、そこに至る進化的変遷を解明する。

Outline of Annual Research Achievements

今年度は、アガロース培地を用いた飼育法を改良することにより、これまで材料としてきたモリカワカマアシムシに加え、新たにカグヤカマアシムシの累代飼育系の確立に成功した。カグヤカマアシムシは国内で雄の存在が知られておらず、単為生殖を行っている可能性が示唆されていた種であるが、単為生殖が実験的に証明された例は無い。
実験室内で確立したカグヤカマアシムシの累代飼育系から卵を採取し、孵化した幼虫を個別飼育したところ、観察した全ての個体が雌であり、その後多くの個体が単独で繁殖を行った。以上の事から、カグヤカマアシムシは産雌単為生殖を行っていること、すなわち、カグヤカマアシムシ卵は受精を経ずに孵化に至ることが明らかとなった。カグヤカマアシムシ卵の外部形態観察を行ったところ、モリカワカマアシムシでみられたようなすり鉢状の穴は観察されなかった。
このことは、モリカワカマアシムシでみられるすり鉢状の穴が、精子の侵入により形成されている可能性を示すものであり、六脚類の受精様式の原型を考える上で重要である。
また、カグヤカマアシムシの卵巣構造を組織学的に観察したところ、卵巣に一対の巨大な分泌腺が付属していることが明らかとなった。分泌腺はエオシン染色性の液体で満たされており、精子は確認されなかった。また、左右の分泌腺は後方で主輸卵管の両側方に接続していた。トビムシ目を含む六脚類では、貯精嚢など、卵管に付属する構造が普遍的にみられるが、カマアシムシ目で卵管の付属構造が発見されたのは初めてのことである。
今後は、モリカワカマアシムシにおいて孵化個体の個別飼育による検討を行い、交尾行動の観察や、卵管付属構造および受精様式の解明を行っていく。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

カマアシムシの受精様式の解明には、経時的な観察や個別飼育が不可欠であるが、これまでの素焼きの鉢を使用した飼育容器では、どちらも困難であった。今年度の成果であるカグヤカマアシムシの累代飼育系確立の過程で、培地上でのカマアシムシの個別飼育が可能となったことは、大きな前進と言える。
予備実験により、培地上での個別飼育や観察がモリカワカマアシムシにも適用可能であることが解っており、次年度の繁殖期において交尾や受精様式の解明が実現できることが期待される。

Strategy for Future Research Activity

卵の形態観察に関し、これまで得られたデータを公開するため、論文作成を開始する。
また、今年度開発したアガロース培地による飼育法を活用した実験を開始する。具体的には、幼虫個体を多数個別飼育することにより、未交配の成虫を得る。用意した雌雄の成虫を同一のシャーレに移し、行動を解析する。また、配偶行動が観察された場合、配偶行動後のメスの組織学的検討を行うことにより受精様式を明らかとする。以上の実験により、これまで未解明であったカマアシムシ目の配偶行動や受精様式の解明が期待される。次年度は最終年度にあたるため、得られたデータは速やかに発表・公表する。

Report

(4 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 7 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] ツヤヒラタハバチの発生学的研究―幼虫尾毛の発生過程―(昆虫綱・膜翅目・広腰亜目・ヒラタハバチ科)2024

    • Author(s)
      山本 鷹之・福井 眞生子・町田 龍一郎
    • Journal Title

      Proceedings of the Arthropodan Embryological Society of Japan

      Volume: 53

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Comparative analysis of Hmx expression and the distribution of neuronal somata in the trigeminal ganglion in lamprey and shark: insights into the homology of the trigeminal nerve branches and the evolutionary origin of the vertebrate jaw2023

    • Author(s)
      Tamura Motoki、Ishikawa Ryota、Nakanishi Yuki、Pascual-Anaya Juan、Fukui Makiko、Saitou Takashi、Sugahara Fumiaki、Rijli Filippo M.、Kuratani Shigeru、Suzuki Daichi G.、Murakami Yasunori
    • Journal Title

      Zoological Letters

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 00-00

    • DOI

      10.1186/s40851-023-00222-9

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Outline of the Embryonic Development of Onycholyda lucida (Rohwer, 1910) (Insecta: Hymenoptera, Symphyta, Pamphiliidea)2022

    • Author(s)
      山本鷹之,福井 眞生子, 町田 龍一郎
    • Journal Title

      Proceedings of the Arthropodan Embryological Society of Japan

      Volume: 54 Pages: 31-32

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Histological Study on the Tentorium of Thermobia domestica (Packard, 1873) (Insecta: Zygentoma, Lepismatidae)2022

    • Author(s)
      西岡 智輝, 福井 眞生子
    • Journal Title

      Proceedings of the Arthropodan Embryological Society of Japan

      Volume: 54 Pages: 25-25

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] カマアシムシ目の頭部内骨格に関する研究(六脚類)2021

    • Author(s)
      福井 眞生子, 町田 龍一郎
    • Journal Title

      Proceedings of the Arthropodan Embryological Society of Japan

      Volume: 53 Pages: 15-15

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] ケラ Gryllotalpa orientalis Burmeister, 1839の発生の解明に向けて(昆虫綱・直翅目・ ケラ科)2021

    • Author(s)
      澤 真歩, 福井 眞生子
    • Journal Title

      Proceedings of the Arthropodan Embryological Society of Japan

      Volume: 53 Pages: 17-18

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      2021 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Four myriapod relatives ? but who are sisters? No end to debates on relationships among the four major myriapod subgroups2020

    • Author(s)
      Szucsich N, U.、Bartel D.、Blanke A.、Boehm A.、Donath A.、Fukui M.、Grove S., Liu S.、Macek O.、Machida R.、Misof .Bl、Nakagaki Y.、Podsiadlowski L.、Sekiya K.、Tomizuka S., Von Reumont B., M.、Waterhouse R. M.、Walzl M.、Meng G.、Zhou X.、Pass G.、Meusemann K.
    • Journal Title

      BMC Evolutionary Biology

      Volume: 20 Issue: 1 Pages: 144-144

    • DOI

      10.1186/s12862-020-01699-0

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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ハラヒシバッタ Tetrix japonica (Bolivar, 1887) の卵形態―バッタ亜目の卵門プランの進化的変遷―(昆虫綱・直翅目・バッタ亜目・ヒシバッタ科)2023

    • Author(s)
      松枝 佑記, 福井 眞生子
    • Organizer
      第42回 菅平動物学セミナー
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] カグヤカマアシムシSilvestridia hutan Imadate, 1965の飼育法確立と単為生殖 (六脚類・カマアシムシ目・クシカマアシムシ科)2023

    • Author(s)
      福田 虎武, 福井 眞生子
    • Organizer
      第42回 菅平動物学セミナー
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] ナミコムカデ Hanseniella caldaria (Hansen, 1903) の卵形成 (多足亜門・コムカデ綱・ナミコムカデ科)2023

    • Author(s)
      松本 康希, 福井 眞生子
    • Organizer
      第42回 菅平動物学セミナー
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] カマアシムシ目の卵構造に関する研究(六脚類)2022

    • Author(s)
      福井 眞生子, 町田 龍一郎
    • Organizer
      第58回日本節足動物発生学会(松山)
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] カマアシムシ目の頭部内骨格に関する研究(六脚類)2021

    • Author(s)
      福井 眞生子, 町田 龍一郎
    • Organizer
      第57回日本節足動物発生学会(牛久)
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ケラ Gryllotalpa orientalis Burmeister, 1839の発生の解明に向けて(昆虫綱・直翅目・ ケラ科)2021

    • Author(s)
      澤 真歩・福井 眞生子
    • Organizer
      第57回日本節足動物発生学会(牛久)
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] モリカワカマアシムシ Baculentulus morikawai (Imadate et Yosii, 1956)の後胚発生に関する研究2020

    • Author(s)
      梅原 瑠璃・福井 眞生子
    • Organizer
      第41回菅平動物学セミナー
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  • [Presentation] ホシササキリ Conocephalus maculatus (le Guillou, 1841) の発生学的研究 (昆虫綱・直翅目・キリギリス科)2020

    • Author(s)
      澤 真歩・福井 眞生子
    • Organizer
      第41回菅平動物学セミナー
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] カマキリ目の発生学的研究(昆虫綱)2020

    • Author(s)
      昇 佑樹・福井 眞生子
    • Organizer
      第41回菅平動物学セミナー
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  • [Presentation] ツヤヒラタハバチ Onycholyda lucida (Rohwer, 1910) の発生学的研究(昆虫綱・膜翅目・広腰亜目・ヒラタハバチ科)2020

    • Author(s)
      山本 鷹之・福井 眞生子
    • Organizer
      第41回菅平動物学セミナー
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-12-25  

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