メスの多回交尾に関する進化生態学的研究

• 研究課題/領域番号: 20J00383
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 審査区分: 小区分45040:生態学および環境学関連
• 研究機関: 香川大学
• 研究代表者: 松村 健太郎 香川大学, 農学研究科, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2020-04-24 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 採択後辞退 (2022年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 雌の多雄交尾 / コクヌストモドキ / bet-hedging仮説 / 幾何平均

研究開始時の研究の概要

多くの動物において、メスが複数のオスと交尾をする現象（多オス交尾）が確認されているが、多オス交尾がなぜ行われるのかという謎は現代まで未解明のままとなっている。本研究では、多オス交尾の進化に対する仮説の一つである「bet-hedging仮説」の検証を行う。この仮説は、集団内に不妊のオスが一定数含まれており、さらにメスが不妊オスの認識が出来ない場合では、多オス交尾を行うメスの方が繁殖失敗を回避することが可能であるとする仮説である。本研究では、モデル生物としてコクヌストモドキを用いて、不妊オスの存在が、メスの交尾回数や繁殖失敗に及ぼす影響について調査を行う。

研究実績の概要

雌が複数の雄と交尾する現象（多雄交尾）は、幅広い動物分類群において観察されており、多雄交尾の進化の説明は、これまでに多くの進化生態学者達を悩ませ続けた。雌の多雄交尾の進化を説明する仮説の一つに「bet-hedging説」がある。雌が雄の質を正確に認識出来ない場合、一雄交尾雌はハズレ雄（例えば、不妊雄）との交尾によって適応度がゼロとなってしまうリスクがある。雌は多雄交尾することで、ハズレ雄と交尾したとしても交尾相手の中に健全雄が含まれていることで適応度がゼロとなるリスクが低くなるだろう。このようにbet-hedging説では、雌の多雄交尾は適応度がゼロとなるリスクを回避するように機能すると主張されている。近年、この仮説は注目を集めつつあるが、実証研究は数少ない。
そこで本研究では、雌が多雄交尾を行うコクヌストモドキTribolium castaneumを用いて、不妊雄が集団内に含まれている時の一雄交尾雌と多雄交尾雌の卵の孵化率を調査した。不妊雄が20％含まれている雄集団の中から無作為に取り出し、一雄交尾雌は1個体の雄と、多雄交尾雌は5個体の雄とそれぞれ自由に交尾させた。交尾を終えた雌は自由に産卵させて、卵が孵化するのかどうかを記録した。その結果、多雄交尾雌の孵化率は一雄交尾雌よりも有意に高いことが明らかになった。さらに、本実験で得られたデータを用いて、複数世代を通した幾何平均適応度をシミュレーションして算出し、処理区間で比較したところ、多雄交尾雌の方が一雄交尾雌よりも幾何平均適応度が有意に高いことが明らかになった。これらの結果は、雌の多雄交尾はハズレ雄が集団内に存在する時に絶滅を回避する保険となることを示唆しており、bet-hedging説が雌の多雄交尾の進化を説明する有力な仮説であることを示している。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Freezing or death feigning? Beetles selected for long death feigning showed different tactics against different predators (2022)
  • 著者名/発表者名: Asakura Masaya、Matsumura Kentarou、Ishihara Ryo、Miyatake Takahisa
  • 雑誌名: Ecology and Evolution 巻: 12 号: 2
  • DOI: 10.1002/ece3.8533
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of individual differences in the locomotor activity of assassin bugs on predator?prey interactions (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsumura Kentarou、Miyatake Takahisa
  • 雑誌名: Ethology 巻: 128 号: 5 ページ: 395-401
  • DOI: 10.1111/eth.13272
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Artificial selections for death‐feigning behavior in beetles show correlated responses in amplitude of circadian rhythms, but the period of the rhythm does not (2022)
  • 著者名/発表者名: Miyatake Takahisa、Abe Masato S.、Matsumura Kentarou、Yoshii Taishi
  • 雑誌名: Ethology 巻: 128 号: 5 ページ: 453-460
  • DOI: 10.1111/eth.13279
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic link between mobility and sexual attractiveness in Tribolium castaneum male beetles. (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsumura Kentarou、Yasui Yukio
  • 雑誌名: Animal Behaviour 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Responses to artificial selection for locomotor activity: A focus on death feigning in red flour beetle. (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsumura Kentarou、Sasaki Ken、Miyatake Takahisa
  • 雑誌名: Journal of Evolutionary Biology 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between death-feigning behavior and population density in a beetle (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsumura Kentarou
  • 雑誌名: Journal of Ethology 巻: 39 号: 3 ページ: 363-367
  • DOI: 10.1007/s10164-021-00713-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cross-species behavior analysis with attention-based domain-adversarial deep neural networks (2021)
  • 著者名/発表者名: Maekawa Takuya、Higashide Daiki、Hara Takahiro、Matsumura Kentarou、Ide Kaoru、Miyatake Takahisa、Kimura Koutarou D.、Takahashi Susumu
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 号: 1 ページ: 5519-5519
  • DOI: 10.1038/s41467-021-25636-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genomic characterization between strains selected for death-feigning duration for avoiding attack of a beetle (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Keisuke、Sasaki Ken、Matsumura Kentarou、Yajima Shunsuke、Miyatake Takahisa
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 21816-21816
  • DOI: 10.1038/s41598-021-00987-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An empirical test of the bet‐hedging polyandry hypothesis: Female red flour beetles avoid extinction via multiple mating (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsumura Kentarou、Miyatake Takahisa、Yasui Yukio
  • 雑誌名: Ecology and Evolution 巻: - 号: 10 ページ: 5295-5304
  • DOI: 10.1002/ece3.7418
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Swarming and mating behavior in Ephemera orientalis Mclachlan, 1875 (Ephemeroptera: Ephemeridae) with morphological analyses (2021)
  • 著者名/発表者名: Miyatake Takahisa、Suge Taichi、Suzaki Shunsuke、Tanabe Shintaro、Ishihara Ryo、Matsumura Kentarou
  • 雑誌名: Journal of Asia-Pacific Entomology 巻: - 号: 1 ページ: 376-382
  • DOI: 10.1016/j.aspen.2021.01.012
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Amplitude of circadian rhythms becomes weaken in the north, but there is no cline in the period of rhythm in a beetle (2021)
  • 著者名/発表者名: Abe Masato S.、Matsumura Kentarou、Yoshii Taishi、Miyatake Takahisa
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 16 号: 1 ページ: 0245115-0245115
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0245115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Age-dependent walking and feeding of the assassin bug Amphibolus venator (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsumura Kentarou、Iwaya Mana、Nagaya Naohisa、Fujisawa Ryusuke、Miyatake Takahisa
  • 雑誌名: Behaviour 巻: 158 号: 2 ページ: 123-133
  • DOI: 10.1163/1568539x-bja10060
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anti-predator behaviour depends on male weapon size (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsumura Kentarou、Yumise Kota、Fujii Yui、Hayashi Toma、Miyatake Takahisa
  • 雑誌名: Biology Letters 巻: 16 号: 12 ページ: 33353520-33353520
  • DOI: 10.1098/rsbl.2020.0601
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Deep learning-assisted comparative analysis of animal trajectories with DeepHL (2020)
  • 著者名/発表者名: Takuya Maekawa, Kazuya Ohara, Yizhe Zhang, Matasaburo Fukutomi, Sakiko Matsumoto, Kentarou Matsumura, Hisashi Shidara, Shuhei J. Yamazaki, Ryusuke Fujisawa, Kaoru Ide, Naohisa Nagaya, Koji Yamazaki, Shinsuke Koike, Takahisa Miyatake, Koutarou D. Kimura, Hiroto Ogawa, Susumu Takahashi, and Ken Yoda
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1 ページ: 5316-5316
  • DOI: 10.1038/s41467-020-19105-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Arousal from death feigning by vibrational stimuli: comparison of Tribolium species (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishihara Ryo、Matsumura Kentarou、Jones Jordan Elouise、Yuhao Ji、Fujisawa Ryusuke、Nagaya Naohisa、Miyatake Takahisa
  • 雑誌名: Journal of Ethology 巻: 39 号: 1 ページ: 107-113
  • DOI: 10.1007/s10164-020-00680-0
  • NAID: 120007166679
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of caffeine on mating behavior and sperm precedence in Tribolium castaneum (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuhao Ji、Ryuji Yuki、Matsumura Kentarou、Miyatake Takahisa
  • 雑誌名: Ethology 巻: 127 号: 1 ページ: 45-49
  • DOI: 10.1111/eth.13094
  • NAID: 120007151884
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Death feigning as an adaptive anti‐predator behaviour: Further evidence for its evolution from artificial selection and natural populations (2020)
  • 著者名/発表者名: Konishi Kana、Matsumura Kentarou、Sakuno Wataru、Miyatake Takahisa
  • 雑誌名: Journal of Evolutionary Biology 巻: 33 号: 8 ページ: 1120-1128
  • DOI: 10.1111/jeb.13641
  • NAID: 120007039934
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic variation and phenotypic plasticity in circadian rhythms in an armed beetle, Gnatocerus cornutus (Tenebrionidae) (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsumura Kentarou、Abe Masato S、Sharma Manmohan D、Hosken David J、Yoshii Taishi、Miyatake Takahisa
  • 雑誌名: Biological Journal of the Linnean Society 巻: 130 号: 1 ページ: 34-40
  • DOI: 10.1093/biolinnean/blaa016
  • NAID: 120007034441
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 昆虫の歩行移動に対する進化生態学的研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 松村健太郎
  • 学会等名: 日本生態学会
• [学会発表] コクヌストモドキの繁殖形質に見られた緯度クライン (2022)
  • 著者名/発表者名: 松村健太郎、若林恭輔、宮竹貴久
  • 学会等名: 日本生態学会
• [学会発表] コクヌストモドキの移動活性への人為選抜が雄の交尾前と交尾後の繁殖形質に及ぼす影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 松村健太郎
  • 学会等名: 日本生態学会
• [学会発表] コクヌストモドキの歩行活動量に対する人為選抜が発育に及ぼす影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 松村健太郎
  • 学会等名: 日本応用動物昆虫学会
• [学会発表] 歩行活動量に対する人為選抜が死にまねシンドロームに及ぼす影響：コクヌストモドキを用いた検証 (2021)
  • 著者名/発表者名: 松村健太郎、佐々木謙、宮竹貴久
  • 学会等名: 日本動物行動学会
• [学会発表] 雌の多雄交尾に関するbet-hedging仮説の検証 (2021)
  • 著者名/発表者名: 松村健太郎、宮竹貴久、安井行雄
  • 学会等名: 日本生態学会
• [学会発表] 被食者の個体群密度が捕食回避行動に及ぼす影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 松村健太郎
  • 学会等名: 日本応用動物昆虫学会
• [学会発表] オオツノコクヌストモドキの死にまね行動は武器サイズに依存しているか？ (2020)
  • 著者名/発表者名: 松村健太郎、弓瀬滉太、藤井結井、宮竹貴久
  • 学会等名: 西日本応用動物昆虫研究会
• [学会発表] アクティブな雄はモテない？コクヌストモドキを用いた検証 (2020)
  • 著者名/発表者名: 松村健太郎、川端侑真、安井行雄
  • 学会等名: 日本動物行動学会