2013 Fiscal Year Research-status Report
数種のアリと任意共生を行うシジミチョウ幼虫の化学的適応様式の解明
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25450487
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
大村 尚 広島大学, 生物圏科学研究科, 准教授 (60335635)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 通人 都留文科大学, 文学部, 非常勤講師 (20405088)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 任意的共生 / シジミチョウ幼虫 / アリ / 随伴行動 / 体表脂質 / 蜜腺分泌物 / 化学分析 / アルケン |
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| Research Abstract |
１）シジミチョウ幼虫・蛹の体表脂質組成：半自然条件でアリと接触させずに飼育したツバメシジミ（ツバメ）、ヤマトシジミ（ヤマト）、ベニシジミ（ベニ）の３・４齢幼虫および蛹から体表脂質を溶媒抽出し、GC-MSで化学分析を行った。幼虫からは炭素数25, 27, 29の直鎖アルカンが主要成分として検出され、この特徴は３種に共通であった。蛹からは、量的には少ないが、炭素数25～31の奇数の直鎖アルカンが主要成分として検出された。これらは先行研究のミヤマシジミ（ミヤマ）の結果と酷似しており、アリと任意的共生を行うシジミチョウ幼虫は体表脂質組成に共通形質をもつことが推察された。
２）ナミアゲハ・シロオビアゲハの体表脂質組成：アリに捕食されやすいアゲハチョウの３齢幼虫の体表脂質から、直鎖アルカンに加え、多数のアルケンを主要成分として検出した。アルケンはシジミチョウ幼虫の体表脂質からは検出されず、この成分がアリの攻撃を誘導している可能性が推察された。
３）生物試験：アルカンまたはアルケン標品1～10μgを塗布したミヤマ、ヤマト４齢幼虫にクロヤマアリ野外個体を接触させ、化学物質によるアリの行動への影響を調査した。ミヤマではアルケン処理によって幼虫を攻撃するアリの割合が有意に増加した。ヤマトではアルケンだけでなくアルカン処理でもアリの攻撃が誘発された。これより、アルケンはアリの攻撃を誘発すること、アルケンを持たないシジミチョウ幼虫の体表脂質は生得的にアリの攻撃を惹起しにくいこと、アリとの相互作用が弱いヤマトでは体表脂質組成が崩れるとアリの攻撃をうけることが示唆された。
４）蜜腺分泌物の分析：ミヤマ・ヤマト幼虫蜜腺分泌物の採集を試みたが、極めて微量しか回収することができず、HPLCでの糖・アミノ酸の検出限界以下であった。このためLC-MS分析を依頼し、ミヤマ・ヤマトで糖組成が異なることを確認した。
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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
「化学分析」実験対象とした3種のシジミチョウ幼虫・蛹の体表脂質組成については順調に進捗している。アリに捕食される他のチョウ目幼虫と体表脂質を比較し、任意共生を行うシジミチョウには組成に共通形質のあることがわかった。蜜腺分泌物の化学分析については予備試験を終えた。分泌物を大量採取するにはサンプリング法の改良が必要なこと、現有のHPLCでは糖・アミノ酸分光分析が難しいこと、外部機関に委託するLC-MS分析では現状のサンプルでも糖分析が可能なことがわかった。伸縮突起分泌物の化学分析は十分な試料を集めることができず、計画が遅れている。
「生物試験」体表脂質の主要成分を用いた生物試験は順調に進捗している。アリの攻撃誘導は、アルケン成分の混入およびアルカン成分の生得的な組成の変化によって生じることを明らかにした。幼虫の蜜腺や伸縮突起を封じても、多くの場合、アリは随伴行動を継続することもわかった。蜜腺分泌物・伸縮突起分泌物を用いた生物試験は、試料採取の課題・分析の遅れにともない、計画が遅れている。
「電気生理学的試験」予備検討を行ったが、再現性のある電気信号を取ることができておらず、実験プロトコルの確定にまで至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
「化学分析」体表脂質の化学分析はほぼ完了しており、データをまとめるための追加分析、比較のため他のチョウ目幼虫の体表脂質分析を行う。蜜腺分泌物・伸縮突起分泌物は、サンプリング方法を改良する。シジミチョウ幼虫の蜜の分泌や伸縮突起の伸展は、アリのタッピング時によく観察される。そこで、生きているアリをピペットチップに固定し、このアリから物理的な刺激（タッピング）を幼虫にあたえることで試料の大量採取を試みる。蜜腺分泌物の糖・アミノ酸分析は、それぞれ外部委託により実施する。伸縮突起の成分分析は、現有のGC-MSにより実施する。
「生物試験」体表脂質成分に対するクロヤマアリの行動試験は、定性的なデータを取り終えた。今後は、定量的なデータを取るため、化合物の処理量を段階的に変化させて行動試験を行う。当初の予定では、クロオオアリ・エゾアカヤマアリによる行動試験も計画していた。ところが第58回日本応用動物昆虫学会大会において、シジミチョウの種類毎に随伴アリの種類が大きく異なること、クロヤマアリはミヤマシジミの随伴アリとしては一般的だがツバメシジミ・ヤマトシジミにはほとんど随伴しないことの指摘をうけた。このため、ツバメシジミ・ヤマトシジミ由来の化学物質の生物試験には、随伴アリとして一般的なアミメアリまたはトビイロシワアリを用いて行う。蜜腺分泌物・伸縮突起分泌物の生物試験は、代表的な成分についてアリの定性的な反応を調べる。
「電気生理学的試験」現在、試料の可溶化・調製に問題は無いが、安定した神経電位の記録がとれていない。ガラス電極の形状、標本の固定法、測定対照とする感覚子の選択など測定条件を再度検討し、実験プロトコルを確立させる。
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