| Project/Area Number |
22K05667
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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 39050:Insect science-related
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| Research Institution | Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine |
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Principal Investigator |
熊野 了州 帯広畜産大学, 畜産学部, 教授 (90621053)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊池 義智 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (30571864)
日室 千尋 琉球大学, 農学部, 協力研究員 (60726016)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | イモゾウムシ / 共生細菌 / ナルドネラ / 交尾行動 / 配偶行動 / 性選択 / 交尾器 |
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| Outline of Research at the Start |
イモゾウムシでは，外骨格や交尾器の硬化に必要なクチクラ形成を共生細菌ナルドネラに依存する．外骨格や交尾器は，体サイズが強く関与する雌による選択や精子輸送で重要で，共生細菌が宿主の性選択に直接関与することを示す．本研究では，クチクラ形成を操作し宿主の性的対立を緩和し，交尾器挿入時の雌内部構造の観察や雄由来物質輸送を定量化することで，宿主の配偶行動での共生細菌の役割を明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
サツマイモは暑さや乾燥に強く痩せた土地でも栽培でき，世界的な食糧問題を解決する可能性を持つ.しかし，害虫(イモゾウムシ，アリモドキゾウムシ)の食 害は，サツマイモに防御物質として強毒性の生理活性物質を産生させるため，被害許容水準は極めて低く経済的損失が大きい.サツマイモ塊根内部で生育するゾ ウムシ類の化学的防除は困難で，従来にない手法での害虫管理技術の確立が世界的に求められている.日本では不妊虫放飼による防除が進められているが，より 効果的に防除を進めるためには，配偶行動に関する知見が必要とされている.本研究で，配偶行動における共生細菌の役割や，野外での機能の変動を明らかにす ることで，不妊虫として生産する放飼虫の虫質向上や，防除効果の高い季節の特定が可能になり，世界的な課題の解決に貢献できる.
不妊化した雄が野生雌と交配し父性を獲得することが防除効果につながるため，父性獲得のメカニズム解明が重要になる.本種の交尾器にはトゲが付属するが (Kumano et al. 2013)，その位置や形状は，精子や再交尾抑制物質の輸送を高めている可能性を強く示唆しており，トゲ機能の解明が防除効果の向上につながる 可能性がある.
交尾器のトゲは，硬さを伴い初めてその機能を果たすが，イモゾウムシでは共生細菌ナルドネラがその役を担う.このことは共生細菌が宿主の性選択を激化・駆 動させている可能性があることを示しており，従来検討されたことがない系である.申請者の予備調査では，ナルドネラ機能を低下させた雄はコントロールと比 べ，トゲ数の減少や交尾時間の短縮が観察されており，こうした結果が，共生細菌が性的対立を激化・駆動させていることを強く予感させる.そこで本研究では 宿主体内のナルドネラを操作したオスを用いた配偶行動の観察を行い，宿主生物の配偶行動における共生細菌の役割について明らかにする.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
現在本研究は大学で飼育している系統を用いて実験を行っているものの，イモゾウムシの交尾行動が盛んとされる18時から20時の間に実験・観察を行っても，交尾率が5％未満となることも多く，交尾時刻や，性成熟のタイミングが，何らかの影響で野生個体群のものと異なっている可能性がある．配偶行動に関する形質の変化は，本研究の目的とする「宿主昆虫の配偶行動における共生細菌の機能解明」への直接的な影響は小さいものの，研究の効率性を考慮すれば重要な問題である．現在実験に使用すること医ぐんは累代飼育を開始して約１０年を経ており，長期の累代飼育の影響も否めない．現在交尾率の低下の原因を調査しており，現在の系統での解決が無理であれば系統の入れ替えも視野に入れる．現在のところ，2024年８月までに現在の系統と沖縄で大量増殖を行う系統間の交尾率と性成熟に関するデータを比較し，系統の入れ替えに関する判断を行う予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
交尾率の低下は，共生細菌除去実験の結果の解釈を誤る可能性もあり，問題を解決すべく現在その原因究明を進めている．交尾率の低下は長期の累代飼育が影響している可能性が高いが，共生細菌が宿主の体内時計に影響を及ぼすことも知られており，定量PCRなどを利用し，配偶行動（タイミング）における共生細菌の影響を調査する．系統に問題があると判断した際には沖縄で大量増殖している系統を分譲してもらう．
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