Control of behavior of flower-visiting insects by plant steroid hormone

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K19224
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 木矢 剛智 金沢大学, 自然システム学系, 准教授 (90532309)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2020-03-31
• Keywords: ミツバチ / 脱皮ホルモン / 長期記憶 / 植物ステロイド / Hr38

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、昆虫の行動は植物ステロイドホルモンを介した記憶増強によって植物側からも操作されている、という大胆な仮説を検証するものである。従来、昆虫の訪花行動では、昆虫が自由意思によって好みの花を訪れることが前提条件として考えられてきた。そのうえで、植物は昆虫の好みの蜜や匂いを用意することで花粉の運搬を昆虫に依存し、時には共進化をするという、両者の関係が考えられてきた。しかし、本研究者の最近の研究より、植物が合成するステロイドホルモンが昆虫の行動を制御している可能性を見出してきた。これは従来考えられてきた植物が昆虫に従属する関係とは逆に、植物が昆虫の行動を操作する機構を進化的に獲得してきた可能性を示すものである。本研究では、訪花性昆虫のモデルとしてミツバチの働き蜂を用い、実験室内外における学習や行動を測定することで、植物ステロイドホルモンがミツバチの行動に与える影響を調べ、上記仮説を検討する。
今年度は、①植物ステロイドホルモンの投与による長期記憶形成促進活性の検討、②脱皮ホルモン及び植物ステロイドホルモンの作用を規定する分子基盤の解明、に取り組んだ。
これまでに、植物ステロイドホルモンを投与することで、脱皮ホルモンと同様の長期記憶促進効果が認められることを見出した。また、脱皮ホルモンを投与してから3時間後に脳への移行が最大となることをELISAによって確認した。そのうえで脱皮ホルモン投与後3時間後と6時間後の脳を用いてRNA-Seq解析を行った。次年度に行う予定のsiRNAによるノックダウンの効率を測定することを目的に、Hr38及びEcRのリコンビナントタンパク質作成と抗体作出に取り組んだ。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の計画通り、植物ステロイドを用いた長期記憶の実験やRNA-Seq解析を行うことが出来た。そのため順調な進展とした。

Strategy for Future Research Activity

１．これまでに検討した植物ステロイドホルモンは1種類のみであるので、他のステロイド類についても同様の効果が得られるか調べる。また、投与濃度が非常に高いので、濃度を下げていった場合の検討を行う。
２．RNA-Seq解析を行ったので、その結果を別のサンプルを用いて再確認する。
３．ミツバチを用いた場合では遺伝子機能解析が困難であることから、一部計画を変更し、ショウジョウバエを用いた遺伝子のノックダウン解析を行う。ショウジョウバエでスクリーニングして陽性となった遺伝子やカスケードに注目して、ミツバチでの解析を行う。これによって効率的に重要な経路・遺伝子の同定につなげる。
４．ミツバチでsiRNAを用いた遺伝子機能解析が可能であるか検討する。新規で確立されていない手法のため、慎重に効果を検討し、機能解析が可能であるか評価する。

Causes of Carryover

若干の端数となる額が残額として残った。少額であるため、翌年度の予算と合わせて当初の計画通りに使用する。