2019 Fiscal Year Annual Research Report
Spectral opponency in photoreceptors : neuroethological analysis
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18H05273
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| Research Institution | The Graduate University for Advanced Studies |
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Principal Investigator |
蟻川 謙太郎 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 教授 (20167232)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松下 敦子 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 講師 (50450416)
木下 充代 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 准教授 (80381664)
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| Project Period (FY) |
2018-06-11 – 2023-03-31
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| Keywords | 昆虫 / 色覚 / 視細胞 / 視葉板 / 波長対比性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
私たちは、昆虫の色覚神経機構とその進化に関する研究の一環として、視葉板における視細胞間シナプスに着目している。視細胞間シナプスは恐らく抑制性で、ナミアゲハで我々が初めて発見したものである。優れた色覚をもつアゲハは色覚研究のモデル種で、複眼には分光感度の違う６種の視細胞がある。その視細胞が抑制し合うと何が起こり、 二次ニューロンであるLMCには何が伝達されるのか？ この側枝とシナプスはショウジョウバエにはない。それは、ハエでは視葉板に入る視細胞の分光感度がみな同じで、視葉板と色覚の関係が薄いためと考えられる。アゲハ視細胞の長い側枝と視細胞間シナプスは色覚神経機構の重要な要素と考え、本研究では視葉板における波長情報処理の機構を詳しく調べている。アゲハについては、１）視細胞の波長対比性と、２）LMCにおける波長情報処理を、また色覚の進化を解明するために、３）視葉板回路の比較研究も進めている。
１については、昨年度に引き続き８種の波長対比性を細かく解析した。２ではLMCに少なくとも３種の分光感度を同定、１の結果と合わせて記載的論文を出版した。CRISPR-Cas9法でチャネルノックアウトを試みた個体では、予想どおりチャネルの発現量低下が、免疫組織化学で確認できた。２の過程で、動き感受性ニューロンの反応に波長依存性があることを発見した。実は我々はアゲハは動き知覚に色情報を使っているという行動実験の結果を得ており、これは、動き知覚はモノクロという定説を覆すものである。今回の結果は行動の現象ともよく合う。動き知覚と色覚は表裏一体の関係にあるため、この発見は本研究を予想以上に進展させる可能性を秘めた、画期的なものと考えている。３に関しては、ホウジャク、モンシロチョウ、ウラギンシジミ、ヤマトシジミ、モンキアゲハ、ネッタイシマカ、ミカンキイロアザミウマについて、視葉板の連続電顕像を取得した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
生理学、分子生物学、解剖学の実験は予定通り進展している。
新しく赴任したポスドクと始めた生理学実験から、動き感受性ニューロン反応の波長依存性が見つかった。これは予想していなかった新しい展開につながる可能性が高く、とくに注目している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で推進する研究項目は、１）視細胞波長対比性、２）LMCにおける波長情報処理、３）視葉板カートリッジ構造の多様性である。１と２については引き続き、電気生理と遺伝子編集の方法で実験を進める。特に２では動き知覚の色感受性にも焦点を当て、色覚系を広く深く理解できるような実験を進める。３ではSBF-SEMを駆使してアゲハ以外の昆虫で視葉板構造を解明するほか、遺伝子編集アゲハ個体の視葉板構造も解析する。
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