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光導波路が曲がった動物は何を見ているのか―光軸から外れた視細胞の機能と個体の行動

研究課題

研究課題/領域番号 17K19387
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
研究機関浜松医科大学

研究代表者

山濱 由美  浜松医科大学, 医学部, 教務員 (90242784)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード複眼 / レンズ / 視細胞 / 視覚定位行動 / 光導波路 / 光軸 / 生理学 / 視覚
研究成果の概要

視覚定位行動を行う甲殻類端脚目トビムシのTalitrus saltatorの複眼は、光軸に対し個眼軸が大きく曲がっており、不完全な導波路としての光情報の損失が危惧される。本研究では、個眼レンズの3Dモデルを形態学的解析により構築し、レンズ基部から入射した光のレンズ表面での拡散角度(理論値)の物理光学的シミュレーションを実施し、電気生理学的に個眼の受光角(実測値)を測定した。視細胞を取り囲む反射色素細胞の高い光反射性により、光情報の損失を生じず、これまでの報告にない広い受光角をもつことを明らかにした。また偽瞳孔の角度変化を利用して非侵襲的に個眼の受光角を推定できることが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本種の複眼では、反射色素細胞の高い光反射性により、個眼の光軸が曲がっていても光情報の損失は起こらないことが示された。また、偽瞳孔の角度変化を指標とした各個眼の受光角の推定方法を確立した。本種の複眼構造は連立像眼型に分類されるが、隣接する複数の個眼での視野が大きく重複する。ガ類やハエ類などの複眼も視野が重複するが、各個眼情報は光学的に重複している。しかし、本種の個眼情報は独立しており、機能的に全く異なる新しい結像系を発見したことになり、空間弁別資材として利用できる可能性が高い。また、主成分が生元素の反射色素細胞は生分解性が予想され、エコフレンドリーな新しい反射素材としての応用展開が期待できる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (6件)

  • [国際共同研究] Universita di Firenze(イタリア)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Consequences of extreme miniaturization: The ultrastructure of the compound eyes of a 0.65 mm long “three-eyed” gall midge (Diptera; Cecidomyiidae).2019

    • 著者名/発表者名
      Victor Benno Meyer-Rochow & Yumi Yamahama
    • 雑誌名

      Entomologie heute

      巻: 31 ページ: 57-72

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular basis of wax-based color change and UV reflection in dragonflies2019

    • 著者名/発表者名
      Futahashi, R., Yamahama, Y., Kawaguchi, M., Mori, N., Ishii, D., Okude, G., Hirai, Y., Kawahara-Miki, R., Yoshitake, K., Yajima, S., Hariyama, T., Fukatsu, T.
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 8 ページ: 1-24

    • DOI

      10.7554/elife.43045

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Molecular Characterization and Tissue Distribution of Mitochondrial Ca2+ -Dependent Solute Carrier Protein during Prevention of Diapause by HCl Treatment in the Silkworm, Bombyx mori2018

    • 著者名/発表者名
      Kitta Ryo、Yamahama Yumi、Yamamoto Takayuki、Mase Keisuke、Sawada Hiroshi
    • 雑誌名

      Zoological Science

      巻: 35 号: 6 ページ: 487-493

    • DOI

      10.2108/zs180041

    • NAID

      40021748159

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In the presence of red light, cucumber and possibly other host plants lose their attractability to the melon thrips Thrips palmi (Thysanoptera: Thripidae)2017

    • 著者名/発表者名
      Murata Mika、Hariyama Takahiko、Yamahama Yumi、Toyama Mina、Ohta Izumi
    • 雑誌名

      Applied Entomology and Zoology

      巻: 53 号: 1 ページ: 117-128

    • DOI

      10.1007/s13355-017-0537-5

    • NAID

      40021464798

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of the range of light wavelengths on the phototactic behaviour and biological traits in the melon thrips,Thrips palmi Karny (Thysanoptera Thripidae)2017

    • 著者名/発表者名
      Murata Mika、Hariyama Takahiko、Yamahama Yumi、Toyama Mina、Ohta Izumi
    • 雑誌名

      Ethology Ecology & Evolution

      巻: 30 号: 2 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1080/03949370.2017.1320688

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A comparison between the larval eyes of the dimly luminescent Keroplatus nipponicus and the brightly luminescent Arachnocampa luminosa (Diptera; Keroplatidae)2017

    • 著者名/発表者名
      Meyer-Rochow V. Benno、Yamahama Yumi
    • 雑誌名

      Luminescence

      巻: 32 号: 6 ページ: 1072-1076

    • DOI

      10.1002/bio.3293

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 曲がった個眼で光をどう受ける?~ハマトビムシ複眼における光受容Ⅱ2019

    • 著者名/発表者名
      山濱由美、外山美奈、Luca Mercatelli、 Alice Ciofini、Alberto Ugolini、針山孝彦
    • 学会等名
      日本動物学会第90回大阪大会(大阪市立大学)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 曲がった個眼はどのようにできるのか~ハマトビムシTalitrus saltatorの個眼の成長過程における個眼構造の変化2018

    • 著者名/発表者名
      山濱由美、外山美奈、Alice Ciofini, Alberto Ugolini, 針山孝彦
    • 学会等名
      日本動物学会第89回札幌大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ミナミキイロアザミウマ防除のための赤色光利用の気温条件2018

    • 著者名/発表者名
      村田未果、針山孝彦、山濱由美、外山美奈、太田泉
    • 学会等名
      日本応用動物昆虫学会第63回つくば大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 曲がった個眼で光をどう受ける?~ハマトビムシ複眼における光受容2017

    • 著者名/発表者名
      山濱由美、外山美奈、Luca Mercatelli、Alice Ciofini、Alberto Ugolini、針山孝彦
    • 学会等名
      日本動物学会第88回富山大会、2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ハマトビムシTalitrus saltator の複眼の明暗順応2017

    • 著者名/発表者名
      外山美奈、山濱由美、Luca Mercatelli、Alice Ciofini、Alberto Ugolini,、針山孝彦
    • 学会等名
      日本動物学会第88回富山大会、2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 濡れたまま・生きたまま電子顕微鏡観察するNanoSuit法―ハマトビムシなどを例にして2017

    • 著者名/発表者名
      針山孝彦、高久康春、河崎秀陽、太田勲、鈴木浩司、山濱由美、外山美奈、David Wilcockson、Alice Ciofini、Alberto Ugolini
    • 学会等名
      日本動物学会第88回富山大会、2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2021-02-19  

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