| Project/Area Number |
24K08938
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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 | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
日室 千尋 琉球大学, 農学部, 協力研究員 (60726016)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2026: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 射精物 / イモゾウムシ / 餌 / 個体群 / 幼虫期 / 進化 / プロテオーム解析 / 共進化 / 再交尾 |
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| Outline of Research at the Start |
交尾の際、オスからメスへ送られる射精物には、精子の他に様々な機能を持ったタンパク質を含んでいることが知られている。例えば、ヒトでは900種類以上、ショウジョウバエでは200種類以上のタンパク質が含まれており、メスの再交尾を抑制、産卵を促進するといった様々な機能を持つ。
サツマイモの害虫イモゾウムシにおいて、幼虫期の餌によって射精物に含まれるタンパク質が質的に変化し、射精物に対するメスの反応も変化することが世界で初めて明らかとなった。
そこで本研究では、プロテオーム解析などを用いて変化する雌雄のタンパク質の構造・機能をもとに、世界で初めて多様な射精物の変異を生み出すメカニズムの解明、その進化に迫る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
オスが交尾の際に、メスへ送られる射精物には、精子の他に様々な機能を持ったタンパク質が含まれることが知られている。申請者らの先行研究から、南西諸島に生息するサツマイモの外来性害虫イモゾウムシのオスが射精物を用いてメスの性的不応期を誘導し、メスの再交尾を抑制していることが明らかとなった。しかし、オスの射精物はメスにとっては毒にもなり、メスがオスの射精物に対抗適応し、それに対しオスがさらに適応している可能性がある。そこで、オスの射精物を巡る雌雄の形質の進化を調べるために、先ずはオスの射精物が変化するかどうかを調べた。その結果、著者らの先行研究により射精物の質、それに対するメスの反応が幼虫期の餌の種類（人工飼料（サツマイモ粉末を含む）、またはサツマイモ塊根）によって変化することが、室内試験において明らかになった。そこで、実際に野外においても寄主植物によって射精物が変化しているのではないかという仮説を立て、立証するために実験を行った。野外においてノアサガオで発育したイモゾウムシとグンバイヒルガオで発育したイモゾウムシの蛹をされぞれ採集し、ノアサガオで生育した系統、グンバイヒルガオで生育した系統を作成した。その後、系統間（内）交配試験により幼虫期の餌が射精物の効果（メスの性的不応期の程度）にどう影響するかを調べた。その結果、野外においても幼虫期の餌がノアサガオかグンバイヒルガオかによって射精物、それに対するメスの反応が変化することが明らかになった。加えて、久米島、北大東島、与那国島、竹富島、それぞれの個体群を用いて、メスの不応期（射精物の効果）を調べたところ、個体群によってメスの不応期の長さ（射精物の効果）が有意に異なることが明らかになった。野外において、幼虫期の餌、個体群によって射精物が変化するという発見は世界で初めてである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
射精物が幼虫期の餌、個体群によって変化することは明らかになったが、本年度実施予定であったオス射精物の解析において、計画より時間を要している。
その理由として、１．目的としているタンパク質を分離するためのゲル、バッファーの調製に時間を要したため。２．実施者の異動に伴い、実験ができない時間が生じたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
射精物が幼虫期の餌、個体群によって変化することが明らかになったため、質的にどう変化しているのかを明らかにするために、2D IEF SDS-PAGEを用いて解析する。ゲルの調製なども終了し、材料のオスの付属腺由来タンパク質も抽出済みであることから、すぐにでも実施できる。令和７年度は、得られたタンパク質を分離し、MSスペクトルを用いて解析を行う予定である。異動先では、特殊害虫イモゾウムシを法律上飼育することができないことから、沖縄県病害虫防除センターの協力により実験供試虫の飼育、実験場所を提供していただき、現地でしかできない行動実験など複数の実験を行う予定である。
令和８年度の研究計画に記した侵入元の諸外国でのイモゾウムシの生態調査、及び射精物タンパク質の解析を行うため、Dr. Elizabeth S Johnson (International Specialist Crop Production and Innovation Inter-American Institute for Cooperation on Agriculture (IICA) Barbados)に研究協力依頼を行った。その結果、国（バルバドス）を挙げて協力していただけるとの回答を頂き、引き続き具体的な手続きを進めている。
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