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行動群集生態学アプローチによる適応荷重理論の実証研究

研究課題

研究課題/領域番号 23K23965
補助金の研究課題番号 22H02702 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分45040:生態学および環境学関連
研究機関琉球大学

研究代表者

辻 瑞樹  琉球大学, 農学部, 教授 (20222135)

研究分担者 佐藤 香織 (鶴井香織)  琉球大学, 農学部, 准教授 (00598344)
佐藤 行人  琉球大学, 医学部, 准教授 (20566418)
久保田 康裕  琉球大学, 理学部, 教授 (50295234)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2025年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2024年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワード進化 / 群集生態 / 適応 / 種多様性 / 血縁選択 / 生態 / 種内競争 / 種間競争 / 性選択 / 群集 / DNAメタバーコード / 種内適応荷重 / 群選択 / アリ / 淡水魚 / 適応荷重 / 行動生態
研究開始時の研究の概要

地球には多種多様な生物がおり、しかも同じ地域に多数の種が共存することが普通である。野生生物には種内と種間で競争が生じうるが、とくに潜在的に競争が働くと考えられる似たようなニッチを持つ多種の共存の説明の理論的な難しさは生態学ではよく知られている。本研究では、これまでは種内で完結するプロセスと考えられてきた性選択や血縁選択による形質進化が、種間の関係に強く働きかけることで、多種共存や非共存をもたらすという、近年代表者らが提唱する適応荷重仮説を、潜在的に競争関係にある多数の種が共存するアリ群集や、逆に多種が共存しにくい淡水魚群集などを用いて検証する。

研究実績の概要

最近代表者らは性選択や血縁選択による種内適応(種内力学)が群集動態へ甚大な波及効果を持つと予測する新理論『種内適応荷重』を提出した.この新学説を経験的にテストするため本課題2年度目の本年は以下8項目を計画し実行した.1.各種アリの消化管内容物にDNAバーコード法を適用し餌生物種を検出する手法開発を継続,2.トゲオオハリアリの種内種間競争係数の野外実測データの論文化,3. 同様の競争係数野外実測を外来種アシナガキアリへ適用する研究に着手,4.外来アリ一般の定着を予測する環境モデルの構築に着手,5. グッピー,カダヤシ,ミナミメダカの間で過去に野外で起こったと想像される競争排除に至ったプロセスを,野外および室内の水槽で再現する実験を継続,6 グッピーのメスにおける配偶者選択をMig-seqを用いて父性判定で厳密に実証する手法の開発研究を継続,7.沖縄島で野生化したグッピーのオスの色差形態が環境における捕食者頻度と相関するかを環境DNAデータで検討する方法の開発研究を継続,8. 南西諸島における擬態関係にあるチョウ種の性選択形質の進化動態と個体群動態に関する野外データ収集を継続.計画の8項目これらは全て実行され,とくに次世代シーケンス技術を活用したメタバーコーディングによるアリ類の食物ニッチ分析と,淡水魚における種間競争の半野外再現実験では着実な成果と驚くべき結果も得られており,1,2,7については現状のデータまとめ現在投稿論文化を進めている.他の項目ついてもデータは着実に集まり,とくに手法開発項目についての見通しは明るい.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

トゲオオアリの種内と種間競争係数をアリ類で初めて野外実測に成功し論文を投稿中である.またこの方法を簡便化したものを同所的に分布するが社会構造の全く異なるアシナガキアリにも適用可能か検討した.各アリ種の餌ニッチを分析するためアリ成虫・幼虫のホールボディからDNA抽出を行い,PCR-メタバーコーディング分析を行うことで,データ取得が可能であることを確認した.アシナガキアリから,カダヤシやコイ科の魚類,ハネカクシやシロアリ等の昆虫類,ヒタキ科の鳥類,カナヘビの一種(爬虫類)などの餌生物の他,人間の食材の廃棄物由来と思われるウシ,ブタ,ニワトリを検出した.この手法は論文作成が可能なレベルまで手法をほぼ確立することが出来た.淡水魚の種間相互作用研究では先行実験でグッピーからカダヤシへの一方的な繁殖干渉が検出されたが,今年度2種個体群を長期飼育する競争実験を行なったところ,カダヤシよりむしろグッピーの産仔数が低下する結果となった.また,メダカとカダヤシ科卵胎生外来魚の競争実験(グッピー、カダヤシ、ソードテール)を野外に設置した水槽で1年半にわたり実施したところ,カダヤシ>ソードテール>グッピーの順にメダカの次世代数を低下させる負の影響が大きいことが分かった.これらの原因プロセスを総合的に検討中である.グッピー配偶者選択で用いるSNP解析MIG-seqについて手法の改良を進め,グッピーの基準ゲノムにマッピングするリーシークエンシング手法を取り入れることで,SNP分析の精度と出力を高めた.環境 DNA 分析による網羅的魚類相解析については論文を発表.データ解析プログラムの改良により,シロオビアゲハの擬態遺伝子型を雌雄間親子間比較することでチョウ類では野外で初めてベイツ擬態のモデル他種存在下での捕食回避効果を直接的に示すデータを得た.

今後の研究の推進方策

アリ,淡水魚,チョウ群集ともに順調に研究が進捗している.来年度の見通しも明るい.唯一,初年度計画したアリ類のコロニー識別標識である体表炭化水素の遺伝性の研究だけが進まなかった.これは操作実験環境下の飼育が極めて困難であったことによる.遺伝性体表炭化水素が標識であることは他種の系だが近年明らかになりつつある.そこでこの項目を削除し,アリ類の研究項目では種内種間競争のデモグラフィー効果と社会構造の関係の研究とくに多女王多巣性と栄養循環の問題にスコープを絞ることにする.

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 4件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 環境DNA分析によるグッピー Poecilia reticulata のオプシン遺伝子 LWS-1 多型の検出2024

    • 著者名/発表者名
      鶴井(佐藤)香織, 佐藤 行人, 勝部 尚隆, 立田 晴記, 辻 和希
    • 雑誌名

      魚類学雑誌

      巻: ***

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] MitoFish, MitoAnnotator, and MiFish Pipeline: Updates in 10 Years2023

    • 著者名/発表者名
      Tao Zhu、Yukuto Sato、Tetsuya Sado、Masaki Miya、Wataru Iwasaki
    • 雑誌名

      Molecular Biology and Evolution

      巻: 40 号: 3 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1093/molbev/msad035

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 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] A real-time feedback system stabilises the regulation of worker reproduction under various colony sizes2023

    • 著者名/発表者名
      Adejumo Simeon、Kikuchi Tomonori、Tsuji Kazuki、Maruyama-Onda Kana、Sugawara Ken、Hayashi Yoshikatsu
    • 雑誌名

      PLOS Computational Biology

      巻: 19 号: 3 ページ: 1-25

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1010840

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 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] 総論:アリ学がいま熱い2023

    • 著者名/発表者名
      辻 和希
    • 雑誌名

      昆虫と自然

      巻: 585(4) ページ: 2-5

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Male’s influence on the primary sex ratio bias in Ryukyu drywood termite2023

    • 著者名/発表者名
      Agarie Ayaka、Miyaguni Yasushi、Sugio Koji、Tsuji Kazuki、Kobayashi Kazuya
    • 雑誌名

      Frontiers in Ecology and Evolution

      巻: 10

    • DOI

      10.3389/fevo.2022.1081043

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ヒゲブトアリ Rhopalomastix omotoensis Terayama, 1996 の新産地2023

    • 著者名/発表者名
      久高愛実, 細川涼太, 菊地友則, 山根正気, 辻和希
    • 雑誌名

      Fauna Rykyuyana

      巻: 66 ページ: 9-13

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A fluid role in ant society as adults give larvae ‘milk’ from pupae2022

    • 著者名/発表者名
      d’Ettorre Patrizia、Tsuji Kazuki
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 612 号: 7940 ページ: 405-406

    • DOI

      10.1038/d41586-022-03722-4

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Resilience of native ant community against invasion of exotic ants after anthropogenic disturbances of forest habitats2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Shimoji, Mayuko Suwabe, Tomonori Kikuchi, Hitoshi Ohnishi, Hirotaka Tanaka, Kengo Kawara, Yusuke Hidaka, Tsutomu Enoki, Kazuki Tsuji
    • 雑誌名

      Ecology and Evolution

      巻: 12 号: 7

    • DOI

      10.1002/ece3.9073

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Population genetic structure of the globally introduced big‐headed ant in Taiwan2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Kuan‐Ling、Tseng Shu‐Ping、Tatsuta Haruki、Tsuji Kazuki、Tay Jia‐Wei、Singham G. Veera、Yang Chin‐Cheng Scotty、Neoh Kok‐Boon
    • 雑誌名

      Ecology and Evolution

      巻: 12 号: 12 ページ: 9660-9660

    • DOI

      10.1002/ece3.9660

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 琉球列島におけるシロオビアゲハ翅形状の島嶼間比較2024

    • 著者名/発表者名
      鈴木智大,吉岡秀陽,加藤三歩,辻 和希
    • 学会等名
      日本昆虫学会第84回大会・第68回日本応用動物昆虫学会大会合同大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 代役の働きアリは不足するタスクを補償するのか2024

    • 著者名/発表者名
      田中康就,辻 和希,下地博之
    • 学会等名
      日本昆虫学会第84回大会・第68回日本応用動物昆虫学会大会合同大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] アミメアリにおけるアリー効果2024

    • 著者名/発表者名
      辻 和希,中山健太郎
    • 学会等名
      日本昆虫学会第84回大会・第68回日本応用動物昆虫学会大会合同大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 博物館標本でわかるリアルな進化2023

    • 著者名/発表者名
      辻 和希
    • 学会等名
      日本進化学会第25回沖縄大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シロオビアゲハ Papilio polytes のメス二型間の精包保有数に基づく交尾回数の比較2023

    • 著者名/発表者名
      吉岡秀陽,辻 和希
    • 学会等名
      日本進化学会第25回沖縄大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ベイトの配置パターンはアリの採餌活動に作用する2023

    • 著者名/発表者名
      加藤三歩, 東濃青児, Aye Thanda Win, 鶴井香織, 佐藤行人, 立田晴記, 辻和希
    • 学会等名
      日本進化学会第25回沖縄大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 利己的な巣仲間識別行動がもたらすアリの多種共存2023

    • 著者名/発表者名
      辻 和希,山道真人,植松潤平
    • 学会等名
      第67回日本応用動物昆虫学会大会(摂南大学)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 逆輸入研究者の道:論文業績主義の功罪2023

    • 著者名/発表者名
      辻 和希
    • 学会等名
      第67回日本応用動物昆虫学会大会(摂南大学)小集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 適応・機能と効果 - G. C. Williamsの改定訳本の影響2023

    • 著者名/発表者名
      辻 和希
    • 学会等名
      第70回日本生態学会大会:自由集会「「種の保存のための進化」の誤解をどう正すか?」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Quantitative estimation of the strength of intra- and interspecific competition by colony growth data in an ant2022

    • 著者名/発表者名
      Uematsu, J.
    • 学会等名
      IUSSI 2022 Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detecting a selfish genetic element causing the male-biased sex ratio in a termite2022

    • 著者名/発表者名
      Agarie A., Miyaguni Y., Sugio K., Tsuji K., Kobayashi K..
    • 学会等名
      IUSSI 2022 Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Field testing of the adaptation load theory with an ant community2022

    • 著者名/発表者名
      Tsuji K., Uematsu J.
    • 学会等名
      IUSSI 2022 Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] システムに負の生態効果をもたらす性的相互作用2022

    • 著者名/発表者名
      鶴井香織, 辻和希
    • 学会等名
      個体群生態学会第38回大会, 公募セッション「多様な要素の集合により生じる非相加的な効果にもとづく生態学の新たな展開」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ランドテーブル:適応と機能:議論の風通しをよくするために2022

    • 著者名/発表者名
      辻 和希
    • 学会等名
      第41回日本動物行動学会大会 (九州大学)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [図書] 適応と自然選択2022

    • 著者名/発表者名
      George Christopher Williams、辻 和希
    • 総ページ数
      312
    • 出版者
      共立出版
    • ISBN
      9784320058354
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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