2021 Fiscal Year Research-status Report
社会性昆虫における王物質：シロアリの生殖カスト分化の制御化合物の特定と生態的特徴
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21K14864
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
宮国 泰史 琉球大学, 地域連携推進機構, 特命講師 (00869290)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 社会性昆虫 / カースト分化 / 王フェロモン / 個体間相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
社会性昆虫における個体の生殖虫分化を制御する物質の研究は，ミツバチにおけるロイヤルゼリーや，シロアリのメスワーカーの補充女王分化を抑制するQueenフェロモンなど，女王分化を制御するQueen物質については同定されている一方，オスの生殖虫分化を制御するKing物質については未だ同定されていない．本研究は，シロアリにおいてオスの生殖虫（ネオテニック）分化を制御する物質の特定とこの物質の生態的特性の解明を目指している．具体的には，生殖虫不在時のワーカー間の相互作用，特に糞食行動に注目し，ワーカーの糞に，ネオテニック分化を制御する特異的な化合物が含まれるという仮定のもと，ネオテニック分化の条件およびワーカーの糞の成分分析を進め，初年度は以下を実施した。
（１）ワーカーの糞の成分分析： 既存の生殖虫の在・不在条件の違いとワーカーの糞に含まれる化学成分の違いを明らかにするために，生殖虫条件の異なる雄ワーカーの集団を飼育してそれぞれから糞を回収し，高速液体クロマトグラフィーで分析した．また，餌材の違いが糞の化学的成分にどのような影響を与えるのかを明らかにするため，餌材として，ほぼセルロール成分で構成される濾紙を用いたものと，通常の木材として米松材を用いたもので実験を行い，成分を比較した．また，雌ワーカーの集団についても同様の実験を行い，オスワーカー特異的な化学成分が含まれるかを検証した．
（２）オスのネオテニック分化条件の再検討： オスのワーカーのネオテニック分化における他個体の存在の影響について，とくに，あるオスワーカーと同所的に存在するワーカーの性別の違いが影響するかを飼育実験により検証した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の進捗は、以下のとおりである。
（１）シロアリの糞の効率的な採集方法などの飼育実験系を確立することができ，生殖虫の存在条件の異なる状態で採集したワーカーの糞の化学成分の分析を行うなど，予定通り進行している．分析の結果，生殖虫の存在するワーカーの集団でも特異的な化学成分が複数存在する可能性や，コロニー間の糞の成分差などが示されるなど，当初計画よりも多くの知見が得られている．
（２）オスのワーカーの生殖虫分化に際して，性別にかかわらず，同所的に存在する他のワーカーの存在が与える促進効果が認められた．これについては，糞の成分だけではなく，他個体を介した生殖虫の存在認識等のモデルが考えられることから，今後も調査を進める予定である．
（成果公表）【学会発表】今年度の研究内容については，2022年３月にオンライン開催された日本生態学会第６９回福岡大会（オンライン開催）の一般公演においてポスタープレゼンを行い，研究者から研究内容についての意見・助言を受けた．【論文】今年度の成果である，シロアリの生殖虫分化に際する他個体の影響や個体間相互作用に関する新知見については，新たに生殖虫分化の制御モデルを検討し、2022年中に国際学術術誌に原著論文として投稿予定である．すでに得られているデータをもとに，新たな理論モデルの構築と統計的分析を行い，査読付き論文として英文学術誌に投稿予定である
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）生殖虫分化制御物質の探索：シロアリの糞に含まれる成分については引き続き，高速液体クロマトグラフィーを用いて解析し候補物質を探索する．生殖虫の存在するワーカーの集団でも特異的な化学成分が複数存在する可能性や，コロニー間の糞の成分差などが示されるなど，当初予定よりも候補物質が多岐にわたる可能性があるため，慎重に探索を進める．候補化合物は，質量スペクトルライブラリと照らし合わせて特定する．また，必要に応じて，ガスクロマトグラフィー質量分析法による解析も行い，核磁気共鳴スペクトル測定によって化学成分の構造を明らかにすることを目指す．
（２）糞のバイオアッセイ：他個体からのシロアリの糞の給仕が実際にオスワーカーの生殖虫分化を促すのかを操作実験によって確かめることを計画している．ワーカー集団から採集した糞を染み込ませた濾紙を個別隔離飼育したオスワーカーに摂食させ，これらの個体が補充生殖虫に分化するかを確認する．この実験手法の確立は，（１）で候補物質が絞り込めた後の化学成分のバイオアッセイ実験にも有用となると思われる．
（３）オスのネオテニック分化条件の検討：今年度の飼育実験結果から，オスワーカーの生殖虫分化に際して，他の個体を介した既存の生殖虫の存在認識機構が背景として存在する可能性が考えられた．そこで，当初計画に加えて，既存の生殖虫接触・非接触ワーカーの入れ替えによる条件飼育・観察実験やシロアリの体表成分の化学分析を行うことを検討している．この実験の遂行のため新たな観察・分析装置の用意が必要となる可能性があることから，予算使用計画の見直しについても検討する．
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| Causes of Carryover |
令和３年度については，研究代表者の所属している大学の地域において新型コロナウィルス感染症の拡大が見られたことが影響し，離島等へのサンプル採集等の調査旅費や学会等への旅費の支出，研究遂行を補助する人員の人件費等への支出が行えなかったことから次年度使用額が生じた．次年度においては新型コロナウィルス感染症の状況を見ながら，調査旅費や人件費等への支出に用いる予定である．また，「その他」の経費については，英文での論文投稿費や英文校閲費に使用する予定である．物品費については計画通りの使用を想定しているが，新たな分析・観察装置等の購入の必要性が生じた場合などは，学術研究助成基金助成金研究者使用ルールの範囲内で，直接経費の使用内訳について見直す予定である．
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