越冬昆虫の耐寒性機構における休眠および糖類、遊離アミノ酸の役割

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09556011
• Research Institution: YAMAGATA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 後藤 三千代 山形大学, 農学部, 助教授 (10007081)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 幸一 岩手大学, 農学部, 教授 (20003791) ; 五十嵐 喜治 山形大学, 農学部, 教授 (00111336)
• Keywords: ヨトウガ / 夏休眠 / 冬休眠 / 夏休眠覚醒 / 冬休眠覚醒 / 耐寒性 / トレハロース / 蛹

Research Abstract

これまで2年間にわたって2種メイガの休眠と耐寒性の関係を調べ、越冬昆虫は冬を前に休眠から覚醒し、その後に耐寒性を強めていたことから、休眠と耐性(耐寒性)は異なる機構であり、両者の機構が働く適温の範囲は相互にずれていることが明らかになった。それでは越夏する昆虫の場合も休眠と耐性機構に分けることが可能か。また、冬と夏の休眠の性質の共通性と差異および夏の覚醒蛹に耐性機構があるのか、等を明らかにすることが今後に残された課題となっている。
そこで本年度は、ヨトウガは蛹で夏および冬休眠をすることから、ヨトウガの4ステージの蛹(夏休眠、夏休眠覚醒、冬休眠、冬休眠覚醒)を用いて、休眠区は25℃から-10℃へ、休眠覚醒区は5℃から-10℃へと1週間馴化しながら段階的に低下させ、耐寒性および体内成分(糖類、蛋白質、アミノ酸)をステージ別に調査した。その結果、耐寒性は冬休眠蛹では5℃以下で現れたが、覚醒蛹では休眠区よりも全般的に高く、特に-5℃で高かった。夏休眠蛹では冬休眠蛹とほぼ同様の傾向を示したが、覚醒区では冬型と異なり、氷点下で耐寒性は減少した。一方、低温下で増加がみられた体内成分はトレハロースとアラニンであった。トレハロース含量は冬休眠蛹の低温区で増加したが、覚醒蛹ではさらに高い値を示し、-5℃でピークとなった。夏休眠蛹では冬休眠蛹とほぼ同様の値を示したが、覚醒蛹では低温下で高まる傾向は示さなかった。トレハロース含量と耐寒性は有意な直線関係を示し、耐寒性はトレハロースによって制御されていると考えられる。アラニンは休眠蛹で高まり、耐寒性とは異なる変動を示した。以上より、ヨトウガでは、夏と冬の休眠蛹では耐寒性およびトレハロース含量の温度反応は類似した傾向を示したが、休眠覚醒蛹では大きく異なり、夏の覚醒蛹には耐寒性は認められず、ヨトウガは冬の休眠覚醒期に耐寒性を高める機構を有していることが分かった。