アリの行動変異をもたらす社会的・遺伝的メカニズムと個体差の適応的意義

• Project Area: Integrative research toward elucidation of generative brain systems for individuality
• Project/Area Number: 19H04913
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 岡田 泰和 東京都立大学, 理学研究科, 准教授 (10638597)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 社会生物学 / 個性 / 行動変異 / 表現型可塑性 / 社会性昆虫 / カースト分化 / 個体差 / 社会的相互作用 / 社会行動 / カースト

Outline of Research at the Start

「個性」が創出されていく発達過程では，親子や性・社会的な相互作用が極めて重要な役割を果たす．その統合的理解は分子遺伝学などの至近的研究と，行動変異の適応的意義を探求する進化学・社会生物学的視点の両者が不可欠である．計画にある行動学実験と分子生物学実験を合わせることで，いかにして個性が生み出され，どのような意義を持つのかという個と集団の統合のしくみを適応的な観点から理解することを目指す．

Outline of Annual Research Achievements

トゲオオハリアリは単型のアリで，カースト役割がサイズによって決まっておらず，原始的な社会行動を示 すアリである．本種では順位によって最上位(アルファ)個体が女王に，他の個体が不妊のワーカーの役割をする.女王やワーカーへの分化を引き起こす遺伝子はカースト特異性に加えて，その発現部位や発現時期を知ることが，生理学的理解とつなげる上で非常に重要である．RNAseqを用いた解析から，脳に加えて脂肪体という昆虫の栄養代謝および貯蔵にかかわる組織が生理的分化に重要な役割を果たす点に注目した解析を進めている．
これまで，２つのコロニーについて全個体（50-80匹）の活動性や行動パターンを画像解析によって定量化したのち，全個体の脳と脂肪体を取り出し，RNAseqに供した．また，Chromium法を用いたIlluminaでのゲノムシークエンスからドラフトゲノム情報を得ており，アノテーションの充実を図っている．現在，カースト特異的遺伝子の洗い出しやアノテーションの洗練作業を進めている．
このほかに，コロニーレベルでのトゲオオハリアリの個体間相互作用ネットワークの解析や（日周）活動性の解析を行い，個体間での行動の違いや，それを生み出す日齢や生理的差異について成果が得られている．具体的には，日齢が同一クラスのアリたちの中にも活動性が高く，多く外勤活動をとるものから，あまり動かないものまで変異があることをトラッキングとネットワーク解析により見出した．

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Octopaminergic system orchestrates combat and mating behaviors: A potential regulator of alternative male mating tactics in an armed beetle (2021)
  • Author(s): Kiyose Katsuya、Katsuki Masako、Suzaki Yu、Okada Kensuke、Okada Yasukazu
  • Journal Title: Journal of Insect Physiology Volume: 131 Pages: 104211-104211
  • DOI: 10.1016/j.jinsphys.2021.104211
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Individual Ants Do Not Show Activity-Rest Rhythms in Nest Conditions (2021)
  • Author(s): Fujioka Haruna、Abe Masato S.、Okada Yasukazu
  • Journal Title: Journal of Biological Rhythms Volume: 36 Issue: 3 Pages: 297-310
  • DOI: 10.1177/07487304211002934
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Social Evolution With Decoupling of Multiple Roles of Biogenic Amines Into Different Phenotypes in Hymenoptera (2021)
  • Author(s): Sasaki Ken、Okada Yasukazu、Shimoji Hiroyuki、Aonuma Hitoshi、Miura Toru、Tsuji Kazuki
  • Journal Title: Frontiers in Ecology and Evolution Volume: 9 Pages: 1-1
  • DOI: 10.3389/fevo.2021.659160
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Sexually selected traits and life history traits of larger and smaller males of the horned flour beetle Gnatocerus cornutus (2021)
  • Author(s): Kiyose Katsuya、Okada Yasukazu、Katsuki Masako、Suzaki Yu、Okada Kensuke
  • Journal Title: Ecological Entomology Volume: 1 Issue: 4 Pages: 1-1
  • DOI: 10.1111/een.13016
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bipartite network analysis of ant-task associations reveals task groups and absence of colonial daily activity (2021)
  • Author(s): Fujioka Haruna、Okada Yasukazu、Abe Masato S.
  • Journal Title: Royal Society Open Science Volume: 8 Issue: 1 Pages: 201637-201637
  • DOI: 10.1098/rsos.201637
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] RE: Evolution of eusociality via a single gene (ilp2)? (2020)
  • Author(s): Eva Schultner, Heikki Helantera, Yasukazu Okada, Jan Oettler
  • Journal Title: Science Volume: eletters Pages: 1-1
  • Int'l Joint Research
• [Journal Article] Older males are more competitive in male fights and more aggressive toward females in the broad-horned flour beetle Gnatocerus cornutus (2020)
  • Author(s): Okada Kensuke、Katsuki Masako、Kiyose Katsuya、Okada Yasukazu
  • Journal Title: Behavioral Ecology and Sociobiology Volume: 74 Issue: 3 Pages: 36-36
  • DOI: 10.1007/s00265-020-2815-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ant activity-rest rhythms vary with age and interaction frequencies of workers (2019)
  • Author(s): Fujioka Haruna、Abe Masato S.、Okada Yasukazu
  • Journal Title: Behavioral Ecology and Sociobiology Volume: 73 Issue: 3 Pages: 30-42
  • DOI: 10.1007/s00265-019-2641-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Observation of plugging behaviour reveals entrance‐guarding schedule of morphologically specialized caste in Colobopsis nipponicus (2019)
  • Author(s): Fujioka Haruna、Abe Masato S.、Okada Yasukazu
  • Journal Title: Ethology Volume: 125 Issue: 8 Pages: 526-534
  • DOI: 10.1111/eth.12877
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Liquid exchange via stomodeal trophallaxis in the ponerine ant Diacamma sp. from Japan (2019)
  • Author(s): Fujioka Haruna、Okada Yasukazu
  • Journal Title: Journal of Ethology Volume: 37 Issue: 3 Pages: 371-375
  • DOI: 10.1007/s10164-019-00602-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rapid development and characterization of EST-SSR markers for the honey locust seed beetle, Megabruchidius dorsalis (Coleoptera: Bruchidae), using de novo transcriptome analysis based on next-generation sequencing (2019)
  • Author(s): Ohbayashi Kako、Ishikawa Naoko、Hodoki Yoshikuni、Okada Yasukazu、Nakano Shin-ichi、Ito Motomi、Shimada Masakazu
  • Journal Title: Applied Entomology and Zoology Volume: 54 Issue: 1 Pages: 141-145
  • DOI: 10.1007/s13355-019-00605-5
  • NAID: 40021825482
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Loser-effect duration evolves independently of fighting ability (2019)
  • Author(s): Kensuke Okada, Yasukazu Okada, Sasha R. X. Dall, David J. Hosken
  • Journal Title: Proc. R. Soc. B Volume: 286 Issue: 1903 Pages: 20190582-20190582
  • DOI: 10.1098/rspb.2019.0582
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A specific type of insulin-like peptide regulates the conditional growth of a beetle weapon (2019)
  • Author(s): Yasukazu Okada, Masako Katsuki, Naoki Okamoto, Haruna Fujioka, Kensuke Okada
  • Journal Title: PLOS Biology Volume: 17 Issue: 11 Pages: 541-541
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.3000541
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 甲虫の武器サイズにおける発生可塑性とエピジェネティック機構 (2020)
  • Author(s): 岡田泰和
  • Organizer: 第67回 生態学会 シンポジウム MES02
  • Invited
• [Presentation] 甲虫の武器の発生可塑性と性限定的発現のしくみ (2020)
  • Author(s): 岡田泰和
  • Organizer: 第64回 応用動物昆虫学会
  • Invited
• [Book] 個性学入門 集団からみた個性 (第二章8項 分担執筆） 2021年夏出版予定 (2021)
  • Author(s): 岡田泰和
  • Total Pages: 15
  • Publisher: 朝倉書店
• [Remarks] Yasukazu Okada Research Website
  • URL: https://purpleandorange.jimdofree.com/
• [Remarks] Yasukazu Okada Research Website
  • URL: https://purpleandorange.jimdofree.com