Research on behavioral ecology by social insects using RI imaging technologies.

• Project/Area Number: 23K18038
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
• Research Institution: National Institutes for Quantum Science and Technology
• Principal Investigator: 河地 有木 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 量子バイオ基盤研究部, 上席研究員 (70414521)
• Project Period (FY): 2023-06-30 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2024: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: RIイメージング / PETIS / ポジトロンイメージング装置 / アリの行動 / 放射性同位元素 / 社会性昆虫 / アリ / 行動生態学

Outline of Research at the Start

本研究では、RIイメージング技術をアリの生態観察に応用すれば、生き物そのものの動きや、社会を形づくる群れの営みが捉えられるのではないかとするアイディアを実現するため、昆虫の群行動を可視化するためのRIイメージング技術を新たに開発するとともに、行動生態学等の分野で活用可能な実験手法の構築を試みる。

Outline of Annual Research Achievements

働きアリは餌を腹内に蓄えて持ち帰り、巣内の仲間に口移しで栄養を分配する社会的な利他的行動が知られている昆虫である。アリはこの栄養交換を通じて巣内の栄養需給バランスを把握し、巣外の採餌行動やコロニーの飢餓耐性に影響を与えると考えられている。直接見ることができない巣内のこのようなアリの営みを捉える技術を開発し、アリの行動を可視化するため、以下の手順でRIイメージング実験による評価試験を行った。
手順を以下に示す、
(1)餌の価値の違いによる行動変化を捉えるため、炭水化物およびタンパク質が主成分となる餌にRIを混ぜ合わせてRI標識餌を作成。RIは400 kBq程度のNa-22を使用した。(2)一匹のアリにRI餌を与えて巣内に戻し、巣内で栄養交換させ、分配・拡散させた。(3)地下部の(2)の様子をPETIS（ポジトロンイメージング）装置でリアルタイムにイメージングした。
今後、動画像データに示されるRI餌の分配・拡散を画像解析し、巣内アリの採餌行動の定量数値化に取り組む。

Current Status of Research Progress

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

Reason

RI餌をアリに与える事前試験を行い、口移しによる餌の分配行動を放射線検出器で検出できることを確認し、投与する放射能量を算出できた。これがイメージングの成功に礎となった。イメージング装置は量子科学技術研究開発機構に設置されたポジトロンイメージング装置の使用を想定し、RIによる汚染防止など安全に実験を実施するための補助器具を開発したことも重要なポイントとなった。

Strategy for Future Research Activity

イメージング実験を繰り返して実施する。さらに画像データの解析を進め、アリの餌食行動を数値化する。