2019 Fiscal Year Annual Research Report
Communication of insects through body surface lipids: proposal of a new mechanism employing mechanoreceptors
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18K19214
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
金子 文俊 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (70214468)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐崎 元 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (60261509)
長嶋 剣 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (60436079)
片桐 千仭 株式会社数理設計研究所, その他部局等, 研究員(移行) (90002245)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 体表脂質 / 昆虫間コミュニケーション / 機械的受容器 / クロコオロギ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昆虫のクチクラ最表面部には、体内の水分の蒸散を抑制するために薄い(0.1-1μm程度)脂質層が存在する。この体表脂質は外部環境に適応するためのバリア機能以外にも重要な役割があり、昆虫は体表脂質組成の違いを利用し様々な情報交換を行う。体表脂質を利用するコミュニケーション機構は、化学受容器で体表脂質の化学種の違いを判別して情報収集するプロセスであると推測されているが、脂質は組成に依存して組織構造や物性も大きく変化するため、この構造・物性の違いを触覚の機械的受容器で検知する機構も併存する可能性が高い。
そこで本年度は、雌雄間で体表脂質の組成が異なるクロコオロギ、そして比較のために性差による脂質組成の違いがないワモンゴキブリを用いて研究した。
昆虫体表脂質のその場観察と、体表より抽出・生成した脂質試料の構造・物性研究、の両面で研究を進めた。前者については放射光顕微赤外二次元マッピング法、顕微鏡観察、原子間力顕微鏡(AFM)を適用し、後者については放射光X線散乱と熱測定を適用した。
顕微赤外測定により、クロコオロギ体表における脂質分布は雌雄間で差はないが、孤立した不飽和結合をもつ脂質成分が雄でのみ有意な量が含まれていることを確認した。一方AFM測定時に、昆虫体表に対して水平移動しているカンチレバーが受ける抵抗力を測定して、(1)脱脂した体表に比べて体表脂質が存在する方が抵抗力が大きくなること、(2)クロコオロギの雄に比べて、雌では抵抗力が約3倍大きいこと、が明らかになった。体表脂質の組成や構造の違いが体表脂質の機械的な性質に反映されていると考えられる。また放射光X線回折実験では、体表脂質の温度変化挙動、結晶組織サイズ、内部構造のいずれにおいても雌雄間で異なっており、雄の脂質は低融点を示す低秩序の固体状態を形成する可能性が高いことが明らかになった。熱測定においても対応する結果を得た。
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