ミツバチのダンス言語と攻撃行動を規定する分子的基盤の解析

• 研究課題/領域番号: 16370035
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 動物生理・行動
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 久保 健雄 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10201469)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 15,700千円 (直接経費: 15,700千円); 2005年度: 6,000千円 (直接経費: 6,000千円); 2004年度: 9,700千円 (直接経費: 9,700千円)
• キーワード: ミツバチ / 社会性 / 攻撃性 / ダンス言語 / 行動 / 脳 / 遺伝子 / 分子的基盤 / 初期応答遺伝子 / 転写因子 / 線虫 / 攻撃行動 / ウイルス

研究概要

本研究では、ミツバチが示す様々な社会性行動(特に、ダンスコミュニケーションと攻撃性)の分子的基盤を探るため、脳で領野や行動選択的に発現する遺伝子の同定と解析を進めた。主な研究成果は以下の通りである。
(1)新規な最初期遺伝子Kakuseiの発現を指標に、ダンスコミュニケーションに関わる脳領野を調べた結果、キノコ体(昆虫脳の高次中枢)の小型ケニヨン細胞の活動が採餌蜂とダンス蜂で亢進していることを見出した。
(2)女王蜂に比べて働き蜂(育児蜂/採餌蜂)に強く発現する遺伝子を検索した結果、エクダイソン情報伝達に関わるホルモン受容体HR38遺伝子が採餌蜂の脳のキノコ体の小型ケニヨン細胞選択的に発現することを示した。
(3)エクダイソン情報伝達に関わる2種類の遺伝子、BR-C、E75について、いずれも脳でキノコ体選択的に発現するが、キノコ体の中では発現する神経細胞が異なることを見出し、キノコ体の神経細胞の役割分担を示唆した。
(4)キノコ体選択的に発現する転写因子Mblk-1の線虫ホモログ(MBR-1)について遺伝学的な機能解析を行い、発生段階で生じる余分な神経突起の剪断において、UNC86-MBR-1の転写カスケードが関わることを示した。
(5)ミツバチの視覚記憶のメカニズムを調べるために、固定した働き蜂を用いて視覚刺激と口吻伸展反射の連合学習系を開発した。この実験系を用いて、ミツバチでも視覚順応や残像が起きていることを示した。
(6)攻撃蜂の脳から同定されたKakugoウイルスについて疫学調査を行い、感染率が高いコロニーでは攻撃蜂のみならず巣内の働き蜂からもウイルスが検出されることを見出した。また、ダニが感染を媒介する可能性を示した。
これらの知見はいずれも独創性が高く、ミツバチの社会性行動の分子的基盤の解析の端緒となるものと期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Differential expression of HR38 in the mushroom bodies of the honeybee brain depends on caste and division of labor. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki.Y., Shirai, K., et al.
  • 雑誌名: FEBS Letters (In press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Associative visual learning. color discrimination, and chromatic adaptation in the harnessed honeybee. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hori, S., et al.
  • 雑誌名: Journal of Comparative Physiology A (In press) ページ: 65-65
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Associative visual learning, color discrimination, and chromatic adaptation in the harnessed honeybee. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hori, S. et al.
  • 雑誌名: Journal of Comparative Physiology A (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Differential expression of HR38 in the mushroom bodies of the honeybee brain depends on caste and division of labor. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, Y., Shirai, K.et al.
  • 雑誌名: FEBS Letters (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Associative visual learning, color discrimination, and chromatic adaptation in the harnessed honeybee. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hori, S., Takeuchi, H., Arikawa, K., Kinoshita, M., Ichikawa, N., Sasaki, M., Kubo, T.
  • 雑誌名: Journal of Comparative Physiology A. (In press)
• [雑誌論文] MBR-1, a novel helix-turn-helix transcription factor, is required for pruning excessive neurites in Caenorhabditis elegans. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kage, E., Hayashi.Y., et al.
  • 雑誌名: Current Biology 15 ページ: 1554-1559
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Gene expression of ecdysteriod-regulated gene E74 of the honeybee in ovary and brain. (2005)
  • 著者名/発表者名: Paul, R.K., Takeuchi, H., et al.
  • 雑誌名: Insect Molecular Biology 14(1) ページ: 9-15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Kakugo virus from brains of aggressive worker honeybees. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fujiyuki, T., et al.
  • 雑誌名: Advances in Virus Research 65 ページ: 1-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ミツバチをモデル生物とした分子行動生物学 (2005)
  • 著者名/発表者名: 竹内秀明, ら
  • 雑誌名: 蛋白質核酸酵素 49 ページ: 2542-2548
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Gene expression of ecdysteriod-regulated gene E74 of the honeybee in ovary and brain. (2005)
  • 著者名/発表者名: Paul, R.K., Takeuchi, H.et al.
  • 雑誌名: Insect Molecular Biology 14(1) ページ: 9-15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Kakugo virus from brains of aggressive worker honeybees. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fujiyuki, T. et al.
  • 雑誌名: Advances in Virus Research 65 ページ: 1-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] MBR-1, a novel helix-turn-helix transcription factor, is required for pruning excessive neurites in Caenorhabditis elegans. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kage, E., Hayashi, Y.et al.
  • 雑誌名: Current Biology 15 ページ: 1554-1559
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Gene expression of ecdysteriod-regulated gene E74 of the honeybee in ovary and brain. (2005)
  • 著者名/発表者名: Paul, E.K., Takeuchi, H., Matsuo, Y., Kubo, T.
  • 雑誌名: Insect Molecular Biology 14(1) ページ: 9-15
• [雑誌論文] Kakugo virus from brains of aggressive worker honeybees (2005)
  • 著者名/発表者名: Fujiyuki, T., Takeuchi, H., Ono, M., Ohka, S., Sasaki, T., Nomoto, A., Kubo, T.
  • 雑誌名: Advances in Virus Research 65 ページ: 1-27
• [雑誌論文] MBR-1, a novel helix-turn-helix transcription factor, is required for pruning excessive neurites in Caenorhabditis elegans. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kage, E., Hayashi, Y., Takeuchi, H., Hirotsu, T., Kunitomo, H., Inoue, T., Arai, H., Iino, Y., Kubo, T.
  • 雑誌名: Current Biology 15 ページ: 1554-1559
• [雑誌論文] Gene expression of ecdysteriod-regulated gene E74 of the honeybee in ovary and brain. (2005)
  • 著者名/発表者名: Paul et al.
  • 雑誌名: Insect Mol.Biol. (印刷中)
• [雑誌論文] Novel insect pocorna-like virus identified in the brains of aggressive worker honeybees. (2004)
  • 著者名/発表者名: Fujiyuki, T., et al.
  • 雑誌名: Journal of Virology 78(3) ページ: 1093-1100
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Identification and analysis of the minimal promoter activity of a novel noncoding nuclear RNA gene, AncR-1, from the honeybee (Apismellifera L.). (2004)
  • 著者名/発表者名: Sawata, M., et al.
  • 雑誌名: RNA 10 ページ: 1047-1054
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] In vivo gene transfer into the adult honeybee brain by using electroporation. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kunieda, Y., et al.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communication 318 ページ: 25-31
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Prepro-tachykinin gene expression in the brain of the honeybee Apis mellifera. (2004)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, H., et al.
  • 雑誌名: Cell and Tissue Research 316 ページ: 281-293
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Identification of honeybee antennal proteins/genes expressed in a sex-and/or caste selective manner. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kamikouchi, A., et al.
  • 雑誌名: Zoological Science 21 ページ: 53-62
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] セイヨウミツバチの攻撃的な働き蜂の脳から同定されたKakugoウイルス (2004)
  • 著者名/発表者名: 藤幸知子, ら
  • 雑誌名: ミツバチ科学 25(4) ページ: 145-151
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Novel insect pocorna-like virus identified in the brains of aggressive worker honeybees. (2004)
  • 著者名/発表者名: Fujiyuki, T. et al.
  • 雑誌名: Journal of Virology 78(3) ページ: 1093-1100
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Identification and analysis of the minimal promoter activity of a novel noncoding nuclear RNA gene, AncR-1, from the honeybee (Apis mellifera L.). (2004)
  • 著者名/発表者名: Sawata, M. et al.
  • 雑誌名: RNA 10 ページ: 1047-1054
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] In vivo gene transfer into the adult honeybee brain by using electroporation. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kunieda, T. et al.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communication 318 ページ: 25-31
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Prepro-tachykinin gene expression in the brain of the honeybee Apis mellifera. (2004)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, H. et al.
  • 雑誌名: Cell and Tissue Research 316 ページ: 281-293
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Identification of honeybee antennal proteins/genes expressed in a sex- and/or caste selective manner. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kamikouchi, A. et al.
  • 雑誌名: Zoological Science 21 ページ: 53-62
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Molecular behavioral biology using the honeybee as a mode animal. (2004)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, H. et al.
  • 雑誌名: Tanpakushitsu, kakusan, Koso(in Japanese) 49 ページ: 2542-2548
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Kakugo virus, which was identified from the brains of the aggressive worker honeybees (2004)
  • 著者名/発表者名: Fujiyuki, T. et al.
  • 雑誌名: Mitsubachi kagaku(in Japanese) 25(4) ページ: 145-151
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Novel insect picorna-like virus identified in the brain of aggressive worker honey bees. (2004)
  • 著者名/発表者名: Fujiyuki et al.
  • 雑誌名: J.Virol. 78 ページ: 1093-1100
• [雑誌論文] Identification and analysis of the minimal promoter activity of a novel noncoding nuclear RNA gene, Anc-R1, from the honeybee (Apis mellifera L.) (2004)
  • 著者名/発表者名: Sawata et al.
  • 雑誌名: RNA 10 ページ: 1047-1058
• [雑誌論文] Prepro-tachykinin gene expression in the brain of the honeybee Apis mellifera. (2004)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi et al.
  • 雑誌名: Cell Tissue Res. 316 ページ: 281-293
• [雑誌論文] In vivo gene transfer into the adult honeybee brain by using electroporation (2004)
  • 著者名/発表者名: Kunieta et al.
  • 雑誌名: Biochem.Biopys.Res.Commun. 318 ページ: 25-31