Neuromolecular mechanisms underlying variations in insect photoperiodism

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02971
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39050:Insect science-related
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: Goto Shinsuke 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (70347483)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渕側 太郎 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (90802934) ; 志賀 向子 大阪大学, 理学研究科, 教授 (90254383) ; 長谷部 政治 大阪大学, 理学研究科, 助教 (40802822)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 昆虫 / 光周性 / 休眠 / 変異

Outline of Final Research Achievements

In order to clarify "what physiological mechanisms produce geographic and sexual differences in photoperiodism in insects", we used a common flesh fly (Sarcophaga similis) to (i) elucidate the physiological mechanisms underlying insect photoperiodism and (ii) elucidate the physiological mechanisms that produce geographic and sexual differences. The results suggested that circadian clock, neuropeptides, neurotransmitters, prothoracicotropic hormone, prothoracic gland, ecdysteroid synthetic enzymes expressed in the prothoracic gland and ecdysteroids are involved in induction of pupal diapause. Geographical variation in photoperiodism was attributed to differences in the photoinducible phase defined by the circadian clock, which may regulate neuropeptides and the endocrine system. On the other hand, the mechanisms that generate sexual differences are still a big mystery.

Free Research Field

昆虫科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

昆虫は越冬のために休眠に入る（共通性）．一方，休眠を制御する光周性には種内でも違いがある（多様性）．この共通性と多様性はどのようなしくみで生み出されているのだろうか．本研究は，光周性の分子生理機構を解明するとともに，その機構のうちの何が変化することで種内変異が生み出されているかを検討したものである．光周性の違いを分子神経レベルで明らかにしようとする研究は非常に少なく，本申請課題は高い先駆性を有する．また，本研究は「光周性」をテーマとして生理学と生態学を結びつける新しい時代の「エコフィジオロジー（生態生理学）」の礎となるものである．