Chemical ecology of sexual isolation and reproductive interference in pulmonates

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H01448
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 浅見 崇比呂 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (10222598)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉村 仁 静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (10291957) ; 蟻川 謙太郎 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 教授 (20167232) ; 朴 虎東 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (20262686) ; 渡辺 信子 神奈川大学, 理学部, 助教 (40291744) ; 伊集院 久子 神奈川大学, 付置研究所, 研究員 (60398948) ; 國頭 恭 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (90304659)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 有肺類

Outline of Annual Research Achievements

軟体動物門の全体で、種間の生殖的隔離機構はほとんど未知の状態にある。巻貝が他種個体と同種個体を識別するメカニズムは、先行研究が皆無である。原因は、一般に人工繁殖が困難であり、たとえ可能でも世代時間が数年に及ぶことにある。これまでに、累代飼育法に独自の改良を重ね、コハクオナジマイマイとオナジマイマイの世代時間を2 ヶ月に短縮し、必要に応じて交尾・産卵させる研究モデルを確立した。これにより、生殖的隔離機構の生態・行動・遺伝解析が可能な雌雄同体動物を実用化した。オナジマイマイとコハクマイマイとを交尾させると、同時雌雄同体の2 種は、求愛の後、交尾器を同時に露出して互いに陰茎を挿入する。だが、交尾中にコハクオナジマイマイ♂またはオナジマイマイ♀が相手を識別し、コハクオナジマイマイはオナジマイマイに精包を渡さずに交尾を中断することを示唆する行動観察結果が得られた。。性フェロモンの同定はもとより有機合成のプロトコルも、たとえば昆虫類ではほぼ確立されている。ところが、農業害虫として知られる有肺類（カタツムリ・ナメクジ）ですらも、性フェロモンの化学特性・生態機能に関する知見は皆無である。本2 種の利点を生かし、有肺類では前例のないオルファクトメータを開発し、これにより性フェロモンによる配偶者識別の生物検定（バイオアッセイ）法を可能にした。これまでに、プラスチック（塩化ビニル）製のチューブの加工により、オルファクトメータの機能を果たす簡便な装置による行動実験の統計解析を行ってきた。揮発性分泌物質の化学分析を進めるには、塩化ビニルをガラスに変更する必要がある。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

オナジマイマイとコハクオナジマイマイのモデル動物としての有肺類で前例のない利点を生かし、有肺類では前例のないオルファクトメータを開発した。これにより、揮発性分泌物質の化学刺激すなわち性フェロモンによる配偶者識別の有無を生物検定（バイオアッセイ）する実験手法を初めて実現した。有肺類の視覚は、物体の形状を識別できず、明暗を識別する程度の役にしかたたない。聴覚はもたない。ゆえに、配偶者の存在を認識し、または配偶者を誘引するには、分泌物質の化学刺激に依存すると考えられる。これまでに行動実験によりその証拠を示す手法を開発した。

Strategy for Future Research Activity

性フェロモンの同定はもとより有機合成のプロトコルも、たとえば昆虫類ではほぼ確立されている。ところが、農業害虫として知られる有肺類（カタツムリ・ナメクジ）ですらも、性フェロモンの化学特性・生態機能に関する知見は皆無である。揮発性の性フェロモン物質は、眼柄（長い方の触角）の根元に隆起するこぶ（頭瘤）から分泌されると考えらえれる。固相マイクロ抽出（SPME）法により、頭瘤が隆起した個体から空媒性および粘液中の標的物質を抽出し、ガスクロマトグラフ質量分析により、頭瘤の隆起した成体に特徴的で、かつ２種間で検出ピークが異なる空媒分泌物質を同定するための基盤研究を推進する。