昆虫概日リズムを制御する複数振動体系：複眼時計と視葉時計の相互作用機構
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21K06267
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
富岡 憲治 岡山大学, 環境生命自然科学研究科, 特命教授 (30136163)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 概日時計 / 複眼 / 視葉 / 時計間相互作用 / 自由継続周期 / 周期の安定性 / コオロギ / 中枢時計 / 末梢時計 / 昆虫 |
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| Outline of Research at the Start |
昆虫は行動を始めとして、複眼の光感度、生殖腺機能など各種生理機能に日周期に同調した24時間のリズムを持つ。これらのリズムは、脳内にある中枢時計と各末梢器官にある末梢時計からなる複数振動体系により制御されている。この複数振動体系は一般に、中枢時計が末梢時計を制御する階層構造を成すと考えられているが、末梢時計から中枢時計への作用も含めて、その実態は未解明である。本研究は、コオロギ複眼時計（末梢時計）と視葉時計（中枢時計）を対象として、末梢時計から中枢時計への作用を含め、時計間の相互作用の解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
複眼時計が視葉時計に及ぼす影響を検討した。片側の視葉を切除し、さらに反対側の視神経を切断あるいは偽手術を行った個体を用いて恒暗、20℃、25℃、30℃の下で歩行活動リズムを計測し、複眼時計からの入力の有無に依存した視葉時計の自由継続リズムついて、自由継続周期（τ）、日毎の周期の標準偏差（τSD）、その変動係数（τCV）を解析した。その結果、20℃で、視神経切断個体群（実験群）では偽手術を施した対照群に比較して、τが有意に長くなることが分かった。30℃では、τの有意な延長に加えて、SD、CVのいずれも実験群で有意に大きくなることが分かった。さらに、複眼にperiod遺伝子2本鎖RNA（dsper）を微量に投与し、複眼時計のみを停止させた場合にも、視神経切断時とほぼ同様の効果が得られた。これらの結果から、複眼時計から視葉時計へ神経路を介する温度依存的な制御があり、この制御により、視葉時計のτが短縮するとともに、τが安定化されることが示唆された。複眼の部分切除実験により、τの制御には複眼全域が関与するが、安定化に係る情報は複眼前方部から入力されることが明らかとなった。視神経切断後には、視葉内の時計遺伝子、per, tim, cry2, cycの恒暗下での発現リズムの振幅が有意に低下することから、複眼時計が視葉時計の分子振動機構に影響することを明らかにした。一方、視葉時計による複眼時計の制御については、ERGリズムを指標として視神経切断後の光同調性を検討した。視神経切断後、6時間位相後退させた明暗下に置き、その4日後、7日後の18時から恒暗条件に移してERGリズムを解析したところ、リズムの位相は正常個体とほぼ同様に位相後退することが判明し、複眼時計が視葉時計とは独立にリセットされる可能性が示唆された。
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Report
(3 results)
Research Products
(16 results)
