2014 Fiscal Year Research-status Report
社会性ハチ類における脳内ドーパミン制御機構の性差に関する進化学的研究
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26440181
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| Research Institution | Tamagawa University |
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Principal Investigator |
佐々木 謙 玉川大学, 農学部, 准教授 (40387353)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 繁殖 / 内分泌 / ホルモン / ドーパミン / 昆虫 / フェロモン / 生体アミン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、まず現在までに報告されている脳内ドーパミンの制御因子（幼若ホルモン上昇、チロシン摂取、女王物質の有無）について、セイヨウミツバチの雌雄でその潜在的な作用を比較し、ドーパミン制御機構の性差を調べる。また、脳内ドーパミンの制御メカニズムを追究し、ミツバチの雌で脳内ドーパミンの制御因子が多様化した生理学的背景を考察する。さらに、ミツバチの繁殖制御に関わる栄養代謝系とドーパミン制御系との関係についても調査し、繁殖行動の発現と生殖腺発達との同調、栄養代謝系とドーパミン制御系との機能分化を考察する。
今年度は、まず脳内ドーパミンの制御因子であるチロシンの経口摂取を無女王条件下のワーカーと雄で行い、脳内ドーパミン量への影響を調べた。その結果、ワーカーでは実験開始後4日・8日目でチロシン濃度に依存した脳内ドーパミン量の有意な上昇が見られたのに対し、雄では4日目では違いが見られず、8日目にドーパミンの上昇が見られた。このように、雄の餌摂取はワーカーを介して行われるために、雄のチロシン摂取による脳内ドーパミンへの影響が現れにくいことが分かった。
次に女王物質による雄の脳内ドーパミンへの影響を見るために、有女王群と無女王群に雄を導入し、脳内ドーパミン量の違いを調べたところ、両群間で有意な違いは検出できなかった。雄の繁殖は巣の女王の有無に関係なく行われると考えられ、雄の女王物質に対する脳内ドーパミンへの影響は小さい可能性が考えられる。
幼若ホルモンに対する脳内ドーパミンへの影響は雄のみで調査することができ、幼若ホルモン類似物質投与による脳内ドーパミン量の増加が確認された。同じ飼育条件下でのワーカー・雄の幼若ホルモンに対する脳内ドーパミンの影響を調べる必要がある。今後、追試が必要となる実験も残されてはいるが、脳内ドーパミンの制御因子についての潜在的な作用を雌雄で比較することができた。
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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
今年度に予定していた脳内ドーパミンの制御因子についての雌雄間比較を計画通りに全て実施することができた。特に、雌のチロシン摂取による脳内ドーパミン量への影響や生殖器官・行動への影響については、その成果を学術論文として発表することができた。幼若ホルモン類似物質に対する脳内ドーパミンの反応を雌雄で同時に調査する実験に関しては、より良い条件下で再度実験を行う必要があり、次年度に持ち越すことになった。一方、次年度に予定している実験の一つである雄のドーパミン合成酵素（DDC）活性の測定については予備的に進めることができた。次年度では幼若ホルモンによるドーパミン合成酵素活性への影響やDDC遺伝子発現への影響について調査する予定である。また、今年度の計画には予定していなかった雌幼虫の人工飼育を試み、ワーカー型と女王型(中間型も含む)の成虫を得ることに成功した。この飼育実験系を用いて、成虫期における脳内ドーパミン量のカースト差の由来やカースト分化過程におけるドーパミンの役割についても今後調査することができる。さらに今後、雄幼虫の人工飼育も試みる予定である。この方法により、成虫期以前のドーパミンの役割について性間で比較できる可能性があり、大きな進展であると考えている。これらの内容の一部については今年度の国際学会・国内学会で発表を行い、議論を深めることができた。次年度以降の実験結果と組み合わせて、今後、学術論文として報告する予定である。このように、全体的には研究が順調に進行していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降は脳内ドーパミンの制御因子の影響についてワーカー・雄間比較をより厳密な条件下で行うとともに、各因子による脳内ドーパミンの制御機構を分子レベルで明らかにしていく。さらに脳内ドーパミンの反応系と栄養代謝系との関係を明らかにする。すでに報告されているカースト分化・転換機構に関わる栄養代謝のシグナル伝達系とドーパミンが相互作用しているのか、あるいはドーパミンによる繁殖制御はそれらの経路とは独立にはたらくのか、について追究していく。そのために、qRT-PCR法を用いた遺伝子発現量の調査やRNAi法を用いた遺伝子発現抑制を行い、それらとの関係を検証していく。
また、人工飼育実験系を用いて、幼虫期からの発生過程でローヤルゼリー摂取やチロシン摂取が成虫期の脳内ドーパミン量や外部・内部形態、行動にどのような影響を与えるのかについて調査する。雌のカースト間比較や雌雄間比較を今後行っていく。
セイヨウミツバチでのワーカー・雄間比較を続ける一方で、低次真社会性種であるクロマルハナバチでのワーカー・雄間の調査も同様に行う。マルハナバチでは幼若ホルモンが雌雄ともに繁殖促進作用があると考えられ、幼若ホルモンと脳内ドーパミンとの関係や女王物質によるドーパミンの制御について明らかにしていく。
これらの実験結果をもとに、真社会性の段階に応じてドーパミン制御機構が雌で多様化し、巣内環境を含む様々な環境要因によって繁殖制御が可能になった過程について考察していく。
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| Causes of Carryover |
実験の多くは計画的に遂行され、それに関わる物品等の購入も計画的に行われたが、一部の実験が次年度に持ち越された。それに伴い、試薬の購入時期が次年度になったことや輸入試薬の価格が変動したことにより残額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
繰越した助成金は次年度の物品費(主に試薬代）として使用する予定である。
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