アリの社会的コミュニケーションによる発生タイミング制御機構の解明

• Project/Area Number: 23K21317
• Project/Area Number (Other): 21H02497 (2021-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2021-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44020:Developmental biology-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 古藤 日子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (80583997)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000); Fiscal Year 2024: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2022: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 発生 / 変態 / 社会性 / エクジステロイド / 社会環境 / 個体発生 / 社会性昆虫 / 発生タイミング / 行動解析

Outline of Research at the Start

生物は生態環境において、個体をとりまく複雑かつ多様な環境要因に対して応答し、頑強な個体発生プロセスを経て種を繁栄に導く生態システムを備える。しかしながら、その実態と制御メカニズムについては不明な点が多く残されている。本研究では、個体を取り巻く環境要因として社会環境に着目し、社会性昆虫であるアリを研究材料として、社会環境と個体の発生タイミングの関わりとその制御メカニズムの解明を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

これまでに研究室で維持する2種のアリ（Camponotus fellahおよびCamponotus japonicus）においてもエクジステロイドの正常発生における発現変化を定量することに成功し、さらに発生遅延が観察される女王不在環境においては幼虫側のエクジステロイドの発現低下を伴うことを明らかにした。女王不在環境においてエクジステロイドを人為的に幼虫に投与し、幼虫の発生への影響を探索したところ一部の個体において発生スピードが促進される効果が得られたものの、実験ボックスによるばらつきが大きく統計的な有意差は検出されていない。今後さらなる実験数の追加、及び実験条件の検討が必要とされる。
また、女王不在環境においては幼虫の変化に加え、同居する労働アリにおいて脂肪体や卵巣組織の形態変化が観察されており、今後は幼虫側のみならず成虫側での組織変容におけるエクジステロイドシグナルの寄与を明らかにしたい。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究では幼虫の発生遅延が起こる際の労働アリが与える栄養交換液組成の解析を進めているが、Camponotus fellahの研究室におけるコロニーの生育状況が芳しくなく、解析に十分な収量を得ることが困難となり研究に遅延が生じている。

Strategy for Future Research Activity

発生遅延実験において度々栄養交換液を回収するという人為的操作によって、発生遅延実験において労働アリの状態が悪化するなど、問題が生じることが明らかとなった。今後は実験箱の数を増やし、1箱あたりの採集負担を減らすなど、表現型に影響しない条件を検討して引き続き実施を予定している。

Research Products

• [Presentation] アリの個体間コミュニケーションによる発生制御メカニズム (2023)
  • Author(s): 古藤日子
  • Organizer: 第46回日本分子生物学会年会
  • Invited
• [Presentation] アリの社会的コミュニケーションによる発生制御メカニズム (2022)
  • Author(s): 古藤日子
  • Organizer: 第55回日本発生生物学会
  • Invited
• [Presentation] Molecular mechanisms to regulate social behavior and physiological adaptation in ants (2022)
  • Author(s): Akiko Koto
  • Organizer: International Conference on "Emergence of Cooperation and Organization in Groups of Animals and Non-living Objects"
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Regulatory mechanisms of larval development via social communication in ant (2021)
  • Author(s): Akiko Koto
  • Organizer: 第14回日本ショウジョウバエ研究会
• [Presentation] アリの社会性行動と環境適応を支える神経ペプチドホルモン (2021)
  • Author(s): 古藤日子
  • Organizer: 第47回日本神経内分泌学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] アリの社会的孤立環境における個体寿命とその制御機構の解明 (2021)
  • Author(s): 古藤日子、田村誠, Wong Pui Shan, 油谷幸代, Eyal Privman, Sean McKenzie, Laurent Keller
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会
  • Invited
• [Presentation] アリの社会的な養育行動を介した発生プログラム制御メカニズムの解明 (2021)
  • Author(s): 古藤日子
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会