2021 Fiscal Year Research-status Report
人工照明による昆虫の光拘束メカニズムの解明とそれを利用した大量移送技術の開発
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20K06097
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| Research Institution | Ishikawa Prefectural University |
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Principal Investigator |
弘中 満太郎 石川県立大学, 生物資源環境学部, 准教授 (70456565)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 行動学 / 昆虫 / 走光性 / 光行動抑制 / 光拘束 / 飛去 / 低誘虫 / 人工光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昆虫の視覚定位行動や光反応に関してはこれまで，正の走光性の膨大な研究がなされてきたが，その多くが走光性現象の前半段階である「誘引」を扱ってきた．その一方で，誘引後に昆虫の行動や生理がどう変化し，あるいは変化せず，その結果として誘引された個体が光源の周囲にどのように「拘束」され，どのような結末をたどるのかについては，わずかな研究例しかない．
令和3年度（2年目）には，申請時の研究計画を一部変更して，小課題「6．光拘束および離脱解発メカニズムの解明」を進めた．本小課題のうちの光拘束メカニズムについては，野外での長時間の行動観察と，複眼の観察を行うことで，束縛効果仮説（Fixation or captivity effect）の実証を目指した．束縛効果仮説は，旋回行動，光忌避，光行動抑制という独立した3メカニズムのいずれかで滞在が起こると説明するが，これまでに検証された例はない．本研究では，アオドウガネをモデル材料に野外での行動観察と，ライトトラップ周囲での旋回行動の回数，活動時間，滞在位置の終夜観察を行った．アオドウガネは，人工光に飛来後の数分間は旋回行動や歩行を行ったが，その後平均12時間程度をほとんど静止状態で過ごした．その際，高照度の場所から逃避する傾向が見られなかったことから光行動抑制によって滞在していることが推測された．光行動抑制は，昆虫の眼が明順応するとともに活動性が著しく低下する行動生理現象である．そこで，明順応の指標であるアイグローの消失時間と，行動状態について調査した．その結果，アイグローは明条件へ移行してから数分程度で消失すること，アイグローが消失した個体は静止状態になることが明らかにした．これらの結果は，アオドウガネの外灯下での長時間滞在が束縛効果仮説の光行動抑制によることを強く示唆している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度の課題としていた，小課題「6．光拘束および離脱解発メカニズムの解明」では，野外において，アオドウガネが人工光に誘引された後，その滞在が，束縛効果の光行動抑制によるメカニズムで説明できることを明らかにした．一方で同課題における離脱解発メカニズムについては，実験準備段階と昆虫の活動シーズンに新型コロナウイルス感染症の蔓延防止を目的とした研究活動の制限があり，実験を遂行できなかった．このような状況から，研究全体はやや遅れていると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
3年目（令和4年度）は，「4．光による大量移送技術の検討」の小課題を進める予定であったが，計画を一部変更して，小課題「6．光拘束および離脱解発メカニズムの解明」の未実施の部分を遂行する．この小課題は，小課題1で明らかになった飛去する4タイプの昆虫の内，日の出時刻前後に飛去をする種を対象として，それらの種の飛来個体が一定時間の滞在後に何をキューとして，どのようなメカニズムで飛去するのかについて明らかにするものである．具体的には，アオドウガネAnomala albopilosaをモデル材料として，人工照明のない環境とある環境での野生個体の行動活性の連続観察，飛去方向の定量化，飛去時の環境変化の測定，概日リズムを変化させた個体を用いた飛去時刻シフト実験を遂行する．加えて，日の出時刻前後に飛去するタイプ以外の残りの3タイプの光拘束における束縛効果の実証を行う．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症対策のために研究施設の使用などが一部制限されたことに基づいて，多数の研究協力者と共に実施する予定であった「4．光による大量移送技術の検討」の準備のための消耗品費の一部の支払いがなくなったことが，次年度使用額が生じた理由である．次年度は計画を一部変更して，新型コロナウイルス感染症の状況によっても影響を受けにくい，少人数で遂行可能な行動メカニズムの解明を中心として研究を進める．新しい実験系の構築のために必要な消耗品や学生アルバイトへの謝金として使用する．
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