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昆虫外骨格の硬化システム:プログラムされた硬化パターンと形状・物理特性との関連性

Publicly Offered Research

Project AreaDiscovery of the logic that establishes the 3D structure of organisms
Project/Area Number 16H01450
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionTokyo Metropolitan University

Principal Investigator

朝野 維起  首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (40347266)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Keywords昆虫外骨格 / 硬化 / 昆虫
Outline of Annual Research Achievements

脱皮に際して新しい外骨格が硬化する際に、同じタイミングで一様に硬化するのではなく、部位ごとに硬化が早く進むところ、遅く進むところなどがある。「何らかのプログラムに従って進む硬化のパターン」が、最終的に完成する外骨格の形状や物理特性に重要である可能性について調べている。
ここでは、外骨格の硬化・着色双方に関わるラッカーゼが、活性がほぼない前駆体として作られ、その後活性化されることに注目している。活性化に関わる因子は申請者が新規に同定しており、vitroでの活性化は観察されていた。ショウジョウバエの低発現変異体では、翅の形状に異常がきたされる他、囲蛹殻の着色低下が観察された。一方、強制発現個体に関しては、着色が増大し、かつ羽化前に折り畳まれている翅の伸展が阻まれることによると思われる独特な形状が観察された。これは、本来平面状である翅に、生物学的形状から逸脱するような幾何学的形状を持たせられる可能性につながる。また、翅形状・物性に影響するゴム状タンパク質についても調べた。
その他、トンボの一部の種について、伸展の途上から重力に逆らって翅形成するために必要と思われる不均一硬化パターンがある可能性を示すものがあった。また、甲虫の前翅について、左右の羽がぴったりと合わさって半球状の形状を作る過程で、柔らかい2枚の前翅の接合部をはめ合わせるための行動をすること、及び左右の翅が組み合わさる部位の強度をあらかじめ上昇させていることで、接合部を安定化させることを示唆する観察ができた。また、セミの羽化について、羽化開始から、1)まず脚の硬化が始まり、2)硬化した脚を用いて抜け殻などに掴まって体制を整えてから、3)翅を伸展して形状を整えてから硬化する、といった部位ごとの硬化タイミングの違いも観察できた。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] 昆虫の陸上適応と昆虫独自の外骨格形成システム, および応用へのヒント2017

    • Author(s)
      朝野 維起
    • Journal Title

      月刊アグリバイオ

      Volume: 1 Pages: 86-89

    • NAID

      40021807603

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] 独自の外骨格硬化機構がもたらしたかもしれない昆虫の繁栄2017

    • Author(s)
      朝野 維起
    • Journal Title

      月刊アグリバイオ

      Volume: 1 Pages: 74-77

    • NAID

      40021807229

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 昆虫独自の外骨格硬化の仕組みがもたらした昆虫の陸上適応2016

    • Author(s)
      朝野 維起
    • Journal Title

      昆虫と自然

      Volume: 51 Pages: 39-42

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 昆虫の飛翔にかかわる外骨格構造2018

    • Author(s)
      朝野 維起
    • Organizer
      第62回日本応用動物昆虫学会年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 脱皮に伴うラッカーゼ活性化のメカニズム2017

    • Author(s)
      朝野 維起
    • Organizer
      第61回日本応用動物昆虫学会年次大会
    • Place of Presentation
      小平
    • Year and Date
      2017-03-27
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 脱皮に伴う外骨格硬化にはたらくラッカー ゼの活性制御2017

    • Author(s)
      朝野 維起
    • Organizer
      第87回蚕糸学会年次大会
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      2017-03-21
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 昆虫の飛翔にかかわるクチクラタンパク質2017

    • Author(s)
      朝野維起、多田浩優、相垣利郎
    • Organizer
      日本動物学会第88回年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Impact of laccase-mediated cuticle formation on evolution of insects2016

    • Author(s)
      Tsunaki Asano
    • Organizer
      Joint event of 22nd International Congress of Zoology and 87th Meeting of Zoological Society of Japan
    • Place of Presentation
      沖縄
    • Year and Date
      2016-11-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] laccase activation during molting process2016

    • Author(s)
      Tsunaki Asano and Michael Kanost
    • Organizer
      Symposium ”Insect Biocomposites: Cuticles and Peritrophic Matrices”, in International Congress of Entomology
    • Place of Presentation
      Orlando, USA
    • Year and Date
      2016-09-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ラッカーゼによる昆虫外骨格硬化2016

    • Author(s)
      朝野 維起
    • Organizer
      昆虫ワークショップ2016
    • Place of Presentation
      富士箱根
    • Year and Date
      2016-08-30
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Book] Extracellular Composite Matrices in Arthropods (chapter 6: Tyrosine Metabolism for Insect Cuticle Pigmentation and Sclerotization)2016

    • Author(s)
      Yasuyuki Arakane, Mi Young Noh, Tsunaki Asano, Karl J. Kramer
    • Total Pages
      714
    • Publisher
      Springer
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-04-26   Modified: 2023-03-23  

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