Functional analyses of olfactory neurons in sexual behavior in Drosophila melanogaster

Research Project

Project/Area Number	20K06733
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	Tanaka Nobuaki 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (20517924)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords	多感覚情報統合 / フェロモン / 求愛行動 / エファプス / 定型的行動 / ショウジョウバエ / 性行動 / 多感覚統合 / 本能的行動 / 神経基盤
Outline of Research at the Start	3年間の研究期間の前半で、雌臭の情報を受け取る嗅覚系神経の匂い応答をリアルタイム・カルシウムイメージングによって調べる。また、神経の機能亢進や阻害を引き起こす遺伝子産物を人為的に特定の神経で発現させることで雄の求愛行動に変化が生じるか調べ、各種嗅覚系神経の機能解析を行う。後半で、個体の求愛経験や内的条件に応じて、そうした嗅覚系神経の雌臭に対する応答が変化するか、また変化するのなら、その変化を引き起こす神経機構を生理学的手法を用いて調べる。
Outline of Final Research Achievements	Animals perform a series of actions in a fixed order during ritualistic innate behaviors. We found that the sexually dimorphic lateral antennal lobe tract projection neuron 4 (lPN4) in male Drosophila melanogaster mediates the expression of a fixed behavioral action pattern at the beginning of the courtship ritual, in which a male taps a female body and then extends a wing unilaterally to produce a courtship song.
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	動物が様々な局面で、決められた行動要素を決められた順に発現することはよく知られている。しかし、反射を除いて、そうした定型的な行動パターンを生じさせる神経機構はほとんど明らかになっていない。我々は、ショウジョウバエの雄の求愛行動をモデルに研究を行い、雄が雌に脚で接触して非揮発性フェロモンを受容した後に、求愛歌を奏でる順序を発現するための神経機構を解明した。今後、同様の神経機構が、様々な動物種に行動を定型的に発現させるために用いられているか検討がなされることであろう。