| 研究課題/領域番号 |
23K21333
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| 補助金の研究課題番号 |
21H02551 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分45030:多様性生物学および分類学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
森 哲 京都大学, 理学研究科, 教授 (80271005)
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| 研究分担者 |
江頭 幸士郎 北九州市立自然史・歴史博物館, 自然史課, 学芸員 (10738826)
森 直樹 京都大学, 農学研究科, 教授 (30293913)
竹内 寛彦 日本大学, 生物資源科学部, 准教授 (40726444)
城野 哲平 京都大学, 理学研究科, 准教授 (70711951)
土岐田 昌和 東邦大学, 理学部, 准教授 (80422921)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2024年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
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| キーワード | 防御機構 / 毒 / 進化 / 爬虫類 / 頸腺 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
アジア産の一部のヘビ類はヒキガエルやホタルなどの餌動物から取り込んだ毒物質を頸腺という特殊な器官に貯蔵し、自らの防御に再利用する。頸腺の形態は多様で、十数対の小粒状の構造物として並ぶものから、一対の細長い形状として存在するもの、さらには、頸部だけでなく胴体全体の背面にわたって100対以上が並ぶものまである。このような多様化は、貯蔵されている毒物質を、捕食者からのどのような攻撃に対してどのように利用するかということと関連して進化してきたと推測される。本研究では、餌毒を防御に積極的に再利用するメカニズムの多様化と関連した特性を、機能形態学的、行動学的、化学的、発生学的視点から解明する。
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| 研究実績の概要 |
4月から5月と8月から9月にかけてインドネシアのスラウェシ島に赴き、シロハラヤマカガシの野外調査と室内実験を実施した。採集した個体はジャワ島のボゴール動物学博物館に持ち帰り、毒液の噴出メカニズム解明のための行動実験および水環境利用の評価実験を実施した。9月後半にはスリランカに赴き、ナマリイロヤマカガシを採集して、毒液の噴出メカニズムの行動実験および頸背腺毒の採取を行った。また、現地の共同研究者が頸背腺の切片組織を作成し、現在詳細な観察を続けている。
頸腺周辺の微細構造および血管網を調べるためにマイクロフィル注入を行ったヤマカガシおよびナマリイロヤマカガシの標本を米国ユタ州立大学の共同研究者であるSavitzky教授のもとへ輸送した。現在、これらの標本をマイクロCTスキャンにより撮影し、立体構造の詳細な分析に着手しつつある。
これまでの研究から、ヤマカガシ属の種ごとに頸腺毒に含まれるブファジエノライドの微細構造が異なることがわかってきたため、毒源であるヒキガエルの種の違いや、ヘビ自身の餌毒変換能力の差がどれくらいその種間差に影響しているかを調べる実験を行った。タイワンヤマカガシおよびスウィンホーヤマカガシを用いて摂餌実験を実施したところ、これらの種特異的な成分のうち、前者では68％が、後者では100％がヘビ自身の特異的な変換能力に起因していることが示唆された。
さらに、日本産のヤマカガシを用いて、毒液の噴出メカニズム解明のための行動実験、母親が体内の胚へ毒を輸送する際に行われる毒成分の取捨選択や変換の分析、ブファジエノライド取り込みのよる生理的コスト評価のための心拍測定の予備的実験、および、ホタル毒の取り込み能力の評価実験を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本年度は海外渡航調査をほぼ計画通りに実行でき、インドネシア産とスリランカ産の種においては進展を得た。しかし、過去２年間のコロナ禍による研究の遅れはまだ取り戻せていない。特に中国と台湾の種においては、本年度は新しいデータを得ることができなかった。副課題としている系統関係の確立と個体発生起源の探究についても進展は若干遅れている。一方、餌毒の取り込みや変換能力に関しては、日本産ヤマカガシにおいて生化学的プロセスが明らかになるとともに、外国産の種でも多くの新知見が得られつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
国内ではヤマカガシを用いて頸腺液の匂い物質の特定および頸腺毒液の噴出機構の解明のための実験を進める。海外では、インドネシア、中国、および、スリランカ、さらに可能であれば台湾に渡航し、それぞれの国の固有種を中心に頸腺形態の観察、頸腺液の匂い物質の特定、毒液の噴出メカニズムの分析、毒成分の化学分析等を実施する。
インドネシアに関しては、スラウェシ島固有種であるシロハラヤマカガシの調査を継続するとともに、ジャワ島でアカクビヤマカガシ、カリマンタン島でキガシラヤマカガシを採集し、上記の調査、分析を進める。中国では、ミミズ食のヤマカガシ類であるミゾクビヤマカガシ種群を主な対象として、同様の調査、実験を進める。スリランカではナマリイロヤマカガシの追加実験を行うとともに、固有種であるセイロンヤマカガシの採集を試み、同様の調査、実験を行う。台湾に渡航できた場合は、スウィンホーヤマカガシとタイワンヤマカガシを対象として調査、実験を行う。また、ユタ州立大学で撮影したマイクロCTスキャン画像の分析を進め、頸腺の３次元構造の詳細な種間比較のための解析を行う。
8月にはマレーシアのクチンで開催予定の世界爬虫両生類会議のシンポジウムに参加し、これまでに得られた研究成果のレビューを講演する。年度後半には、各共同研究相手国から新たに得られたDNAサンプルを合わせて、より信頼度の高い系統樹の作成を進める。これと並行して、国際学術雑誌への論文投稿も随時行う。また、来年度以降の国際共同研究の推進方針に関して、各国の共同研究者と協議し、さらなる展開へ向けて計画立案を行う。
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