Study of photoperiodic time-measurement mechanisms by circadian clock cells in an insect

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03294
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Shiga Sakiko 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (90254383)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 品田 哲郎 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (30271513)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 光周性 / 幼若ホルモン / 神経ペプチド / ルリキンバエ / 概日時計 / 時計遺伝子

Outline of Final Research Achievements

Many insects use photoperiodism for seasonal adaptation, but it is not known how circadian clock cells measure day length and regulate diapause. This study suggests that some neurons in the pars lateralis of the brain in the blowfly Protophormia terraenovae have dual functions: circadian clock and neurosecretion. The neuropeptide Dh31 secreted by these neurons inhibits the synthesis and secretion of juvenile hormone by the corpus allatum. This clock/neurosecretory neuron may play a role in induction or maintaining diapause by suppressing JH synthesis in the corpus allatum under short-day conditions.

Free Research Field

神経生物学、時間生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

動物や植物は光周性を用いて季節に対応している。多くの昆虫は過酷な季節の到来を日長から予測し、あらかじめ生殖や成長を抑制した休眠に入る。日長の判断には24時間を計る体内時計が用いられると考えられている。本研究では、昆虫の脳に時計と神経ホルモン分泌という二つの機能を持つ神経細胞が存在することが示唆された。これは、今後、動物が季節を予測し過酷な環境に備えるためのメカニズムの解明につながるという学術的意義を有する。また、本研究は昆虫の休眠調節にも関連し、様々な環境問題に直面する中、ヒトと昆虫がうまく共存する手掛かりを与える広い意味での社会的意義を有している。