2014 Fiscal Year Annual Research Report
寄生蜂の学習行動によるスイッチング捕食理論の新展開：個体群動態と神経行動学の統合
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26291089
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
嶋田 正和 東京大学, 大学院情報学環, 教授 (40178950)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松山 茂 筑波大学, 生命環境科学研究科(系), 講師 (30239131)
笹川 幸治 東京大学, 総合文化研究科, 特任研究員 (30647962)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 学習 / 記憶 / スイッチング捕食 / 3者系 / 進化シミュレーション / 寄生蜂ゾウムシコガネコバチ / アズキゾウムシ / ヨツモンマメゾウムシ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
嶋田は中山新一朗（中央水研・嶋田研出身）と共同して、ゾウムシコガネコバチ（Anisopteromalus calandrae）の頻度依存的捕食によって2種の宿主アズキゾウムシとヨツモンマメゾウムシが、交代振動しながら3者系を永続する動態を個体ベースモデルでシミュレーション解析した。寄生蜂の寄生行動による選好性の時間変化はRescorla-Wagner方程式で定式化した。解析の結果、宿主2種が交代振動しながら3者系が永続的に維持されることが分かった。また、A. calandraeとその隠蔽種A. quinarius の比較実験では、ハチミツ摂食によってA. quinarius には成虫寿命延長と産下卵数増加の大きな表現型可塑性が見られた。ここから推移行列の固有値感度分析によるelasticity を学会で発表した。
松山は柴尾（嶋田研特任研究員）と共同して、寄生蜂の学習・記憶効果を、各宿主の匂い物質の抽出物で再現・評価できるバイオアッセイ法を確立した。各宿主の抽出物を分画しバイオアッセイした結果、寄生蜂の学習・記憶に寄与する物質は、宿主由来の飽和炭化水素であると確定した。活性がある飽和炭化水素画分に含まれる複数の直鎖 飽和炭化水素、および複数の分枝鎖飽和炭化水素を機器分析して構造を推定し、さらに候補化合物7種を合成した。また、笹川は嶋田と共同して、上記２種の蜂を用いて学習時期を厳密に操作した実験系により、詳細な学習時期の特定とそのメカニズムの一端の解明（産卵学習と同一の学習成立条件である可能性を示唆）を行なった。また、コマユバチの一種Heterospilus prosopidisにおいて、寄主のステージを操作した実験を行ない、刺激一般化（stimulus generalization）が生じているかどうかを調べ、本種では刺激一般化が起こっていないことを明らかにした。
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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
嶋田と笹川は、ゾウムシコガネコバチ（A. calandrae）の幼虫－羽化期の学習についての論文を動物行動分野のトップジャーナルAnim. Behav. に2回投稿し、追加実験を行ったにもかかわらず受理までたどり着いていない。また、コマユバチ（H. prosopidis）の刺激一般化についても、Anim. Behav. に投稿し却下されたが、ただし、こちらは審査員の片方は好意的だったので、追加実験を行って再度、投稿する予定である。このように、平成26年度は受理・掲載された論文はなかったが、少し雑誌のレベルを下げれば必ず受理されることは間違いなく、その点は楽観視している。
また、松山と柴尾の化学分析は大きく進展し、宿主マメゾウムシ2種のカイロモンとしての匂い物質はヘキサン抽出の飽和炭化水素画分に含まれることが特定され、さらに化学合成も進んだ。
また、嶋田と中山による寄生蜂と宿主2種の3者系の個体ベースモデルは、オランダ－日本 国際寄生蜂生物学セミナーで講演で評価を得たので、国際誌への投稿の目途が立った。
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| Strategy for Future Research Activity |
柴尾が同定し化学合成した匂い物質（カイロモン）を使って、この4月に嶋田研に配属になった修士課程院生・古瀬郁子が柴尾と共同でバイオアッセイを進めることになった。そのためより迅速に繰り返しの多い確かな結果が得られるだろう。また、同時に、ゾウムシコガネコバチが宿主2種の一方を与えられ24時間～48時間で条件づけされ獲得した選好性の記憶が、はたして麻酔耐性を持つか否かの実験を進める。ショウジョウバエでは、麻酔により学習効果が消失する系統もあれば、麻酔耐性の系統も存在する。寄生蜂でも同様の現象を分析する予定であり、麻酔はCO2麻酔、冷蔵麻酔、エーテル麻酔の3方法を試す予定である。また、嶋田と中山による頻度依存捕食の学習モデルは、2種の宿主アズキゾウムシとヨツモンマメゾウムシが交代振動しながら3者系を永続する動態の条件を精密に解析し、Computation 誌の特集号に6月に投稿する予定である。
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| Causes of Carryover |
購入を予定していた試薬が想定より高価だっため予算内に収まらず購入できなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の配分額と合わせて試薬を購入して使用する。
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