2014 Fiscal Year Research-status Report
昆虫における機械感覚器から湿度感覚器への進化に関する神経生物学的研究
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25650119
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| Research Institution | Fukuoka University |
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Principal Investigator |
横張 文男 福岡大学, 理学部, 教授 (20117287)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡邉 英博 福岡大学, 理学部, 助教 (90535139)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 無翅目昆虫 / 原始昆虫 / マダラシミ / 湿度受容 / 温度受容 / 機械受容 / 中大脳触角葉 / 糸球体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、「昆虫のおける機械感覚器から湿度感覚器への進化過程」を調べることを目的としている。
2014年度にはマダラシミが湿度差を検出できるかどうかを解明するための行動実験を行い、通常の飼育をした個体では湿度差が大きいほど低湿度側選択する傾向が強かったが、実験開始前に5～10日絶水させた場合には、絶水期間が長いほど高湿度側を選択する傾向が強まった。
一方、有翅昆虫では湿度・温度感覚子に内包される受容細胞の軸索は中大脳触角葉の特定の糸球体に終末することが既にわかっているので、2013年にはマダラシミの中大脳について抗体染色法を用いて共焦点走査型レーザー顕微鏡観察を行い、その構造解析を行い、マダラシミの中大脳は有翅昆虫の場合とはかなり異なる構造からなり、近縁種のイシノミ同様に触角葉、機械感覚神経叢、腹側中大脳神経叢、Lobus Glomerulatusの4つの領域に分かれていることを明らかにしていた。2014年度にはマダラシミの触角に存在する感覚細胞の順行性染色を行い、その脳内ニューロパイル構造と触角葉糸球体構成を共焦点走査型レーザー顕微鏡（LSM）で観察した。その結果、４つの神経叢のうちLobus Glomerulatus以外の触角葉、機械感覚神経叢、腹側中大脳神経叢には触角からの入力があることが明らかになった。また、触角葉は多数の糸球体から構成され、これらの糸球体群は感覚神経の走行や糸球体の形状により3つのグループに分けられ、後方背側で見られるグループではバナナ状の特異的な形態の糸球体から構成され、他の２つのグループとは大きくことなっていた。この結果、触角葉糸球体群が、触角感覚子から入力されていることが明らかになり、この糸球体群が湿度情報や温度情報の処理に関わっている可能性がより高くなった。
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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
2013年度の研究により原始昆虫である無翅目のマダラシミの触角には、通常の有翅昆虫に見られる湿度温度感覚子とよく似た形態的特徴のある感覚子があることが走査型電子顕微鏡観察によって確認されていたが、2014年度の行動実験によって、マダラシミが湿度を検出していることを明らかにすることができた。しかも今まで知られている有翅目昆虫とはかなり違う湿度選択行動をすることが明らかになった。
2013年度の研究実績報告でも報告した触角葉のバナナ状の形状の糸球体からなる糸球体群は、2014年度の研究によりこの糸球体群は触角神経からの入力を受けていることが明らかになった。湿度情報処理に関わることが生理学的に同定されている糸球体群との比較から、マダラシミのこの糸球体群が湿度情報処理に関わっていることが強く示唆された。
現在、電気生理学的な実験を始めており、少なくともEAG（触角電図）レベルではその電位変化が湿度強度に依存していることが観察されているので、2015年度中に感覚子からインパルス応答を記録し、触角葉の特定の糸球体に終末することを証明する。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、電気生理学的な実験を始めており、少なくともEAG（触角電図）レベルではその電位変化が湿度強度に依存していることが観察されている。2015年度中に感覚子からインパルス応答を記録し、触角葉の特定の糸球体に終末することを証明する。2015年度は本科研費による研究計画の最終年度であるので、今までの結果と2015年度の研究結果について有翅目昆虫の場合と比較し、湿度感覚器の進化について考察したい。
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Research Products
(13 results)
