2019 Fiscal Year Research-status Report
広食性昆虫（ハスモンヨトウ）の味覚受容システムの解明
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18K05677
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
龍田 勝輔 佐賀大学, 総合分析実験センター, 助教 (00565690)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永野 幸生 佐賀大学, 総合分析実験センター, 准教授 (00263038)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ハスモンヨトウ / 昆虫 / 味覚 / 電気生理実験 / 塩 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
広食性農業害虫ハスモンヨトウの味覚受容解析のため、摂食行動実験により昆虫の基本味とされる糖、塩、苦味物質への応答を調べた。その結果、動物(昆虫) が嗜好する5から100 mMの低濃度塩(NaCl)に対してハスモンヨトウ幼虫が忌避行動を示し、その摂食行動は強く抑制された。Na+イオンによる摂食阻害効果を 確認するため、KCl, CaCl2, CaCO3, グルコン酸ナトリウム(GluNa)を用いて摂食実験を行った結果、KClは高濃度でも阻害効果を示さず、CaCl2, CaCO3, GluNaで は低濃度でも阻害効果を示した。よって、摂食阻害効果は陽イオンに起因すると予想された。さらに、本種幼虫の塩忌避における高感 受性が本種の普遍的な表現型であるかを検証するため、佐賀県、沖縄県、鹿児島県で採集した個体における摂食行動実験を実施し、これまで使用してきた累代飼 育系統と比較した。その結果、採集地域により塩忌避性は異なり、一部の個体群は低濃度塩に対する忌避行動を示さなかった。採集地域による塩忌避性の差異は本種幼虫の塩受容に起因すると予想し電気生理実験を行った結果、本種幼虫の塩受容は他種昆虫と同様に２種類の味覚受容細胞によって制御されているが、塩忌避感受性の高い個体群は高濃度塩受容細胞の塩感受性が高いことが明らかとなった。つまり、塩忌避感受性の高い個体群は、昆虫が嗜好する100 mM以下の塩においても摂食行動を抑制する神経シグナルが中枢神経系に伝達されると考えられる。また、本年度は各齢（全６齢）の摂食行動実験を実施した。もっとも農作物への摂食被害が深刻である最終齢においても塩による塩忌避性および摂食抑制効果が確認され、NaClにおいては中齢よりも強く摂食が抑制された。よって、塩による摂食抑制効果は塩忌避感受性の高い個体群においては有効な防除手段になることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
理由
A電気生理実験 本研究課題である塩受容細胞数の特定および塩受容の採集地域間差異の検証に注力して実験を行ったため、糖・苦味物質・水に対する電気生理学的応答についてデータ量が不十分で ある。
B塩を添加した人工飼料・植物は粉末を用いた摂食実験 これまでの研究成果により、苦味物質と塩が本種幼虫の摂食行動を抑制することが明らかとなった。し かし、塩および苦味物質ともに過剰摂取は人体にも悪影響を及ぼすため、本種の味覚受容システムをターゲットとした防除系確立にはより低濃度でも十分な抑制 効果を示す至適濃度を検証する必要がある。そこで、苦味物質(カフェイン・キニーネ・ベルベリン・ストリキニーネ)および塩(NaCl)を用いて摂食実験を 行った結果、その抑制効果の下限濃度はそれぞれ0.1 mMおよび5 mM程度であった。さらに、苦味物質と塩を混合させた場合および塩を混合させた場合摂食抑制に対して相加効果を示したが、 各化合物とも単体での抑制効果の下限濃度以下の濃度における摂食量が減少は確認できなかった。
C本種の遺伝的多様性と味覚多様性の相関の検証 九州・沖縄で本種の採集を行い、塩受容に注力して行った。概要に記載した通り、野外個体群では塩受容の嗜 好性変化の境界濃度が他種昆虫と同様である可能性が示されたため、味覚受容システムにおける地理的変異が存在すると予想された。RAD-Seq解析については未実施であるが、採集地ごとにDNAサンプルを虫体から抽出・調整済みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
１ 塩と苦味物質の相乗・相加効果の検討において3種類以上の混合餌における摂食抑制効果を検証する。新規苦味物質の探索およびアミノ酸の摂食への影響を摂食行 動実験および電気生理実験にて検証することを計画している。
２ 本年度も引き続き九州地方を中心に本種のサンプリングを行い、摂食行動実験を行う。同一採集地域での塩嗜好性の境界濃度における年次変動を確認する。 さらに、各地域で採集した個体群のDNAの抽出・精製を行い、３年分のサンプルをRAD-Seq解析を実施することにより遺伝的多様性と味覚(塩受容)多様性の相関 を検証する。
３ これまでの研究成果をもとに論文を作成する。
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| Causes of Carryover |
RAD-Seq解析の実施を見送ったため、次年度使用額が発生した。RAD-Seq解析以外の実験により、ハスモンヨトウの味覚応答において地理的変異が確認できたため、２年分のDNAサンプル分も併せて、本年度にRAD-Seq解析を実施することで、地理的変異に加えて他地点での経時的個体群変動も検証する。本実験計画をもって次年度使用分を併せた使用を遂行する。
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