昆虫中枢神経は、休眠誘導に必要な環境情報をどのように保持するか?

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11142201
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 早川 洋一 北海道大学, 低温科学研究所, 助教授 (50164926)
• 研究分担者: 島田 公夫 北海道大学, 低温科学研究所, 助手 (30001663)
• キーワード: 昆虫 / 休眠 / 記憶 / ヨトウガ / 発育阻害ペプチド(GBP) / ドーパミン / ドーパデカルボキシラーゼ / 日長リズム

研究概要

昆虫休眠は、各々の昆虫が経験した日長時間や気温といった環境条件を認知記憶し、種に固有の発育段階で誘導される生理現象である。本研究では、特に、短日条件で休眠誘導される昆虫において、その短日記憶が中枢神経系でどのように保持されるかを明らかにすることを目的とする。そのため、蛹休眠性のヨトウガを実験材料に用い、休眠誘導に関係すると考えられる2つのファクター、ドーパミンとGBP(growth-blocking peptido)、の中枢神経系における分布及び濃度の変動を解析した。結果を各々のファクター毎に記す。
<ドーパミン>ヨトウガのドーパミン生合成酵素dopadecarboxylaseに対する抗体を作成し、組織免疫染色を行った。その結果、脳内では片側おおよそ4カ所にドーパミン産生細胞群が、食道下神経節及び前顎神経節に産生細胞が各々4個と3個存在することが明らかになった。脳内ドーパミン産生細胞の中には、短日飼育条件化でdopadecarboxylase濃度がより高まる傾向を示す細胞も存在する。ただ、現時点では、まだどの細胞あるいは細胞群が、短日条件と休眠誘導を直接結び付けているものか明らかになっていない。
<GBP>ヨトウガGBPmRNAをプローブに用いin situ hybridizationをおこなった。その結果、GBPmRNAは、脳表層に近いタイプ1及びタイプ2グリア細胞で発現していることが明らかになった。さらに、その発現量は、短日条件飼育によって増加することが明らかになった。
短日飼育下での脳内ドーパミン濃度の上昇、および、単離脳培養系におけるGBPの脳内ドーパミン濃度上昇活性については、これまでの研究によって証明している。今回明らかにした短日条件飼育による脳内GBPmRNAの発現量増加の事実は、短日→GBP発現上昇→ドーパミン濃度上昇を間接的にではあるが証明したことになる。

研究成果

• [文献書誌] Y.Hayakawa: "Distribution of growth-blocking peptide in the insect central neruous tissue"Cell Tissue Res.. (in press). (2000)
• [文献書誌] V.Kostal: "Circadian factor influences induction of seasonally expressed hibernal diapause in a drosophila fly"J.Insect Physiol.. (in press). (2000)
• [文献書誌] M.R.Strand: "Plasmatocyte spreading peptide(PSP) and growth blocking pepcide (GBP) are multifunctional homologs"J.Insect Physiol.. (in press). (2000)
• [文献書誌] V.Kostal: "Induction and development of winter larval diapause in a drosophilia fly, Chymomyza costata"46. 417-428 (2000)
• [文献書誌] V.Kostal: "Dopamine and serotonin in the larval CNS of a Drosophilia fly, Chymomyza costata : are they involved in the regulation of diapause?"Arch.Insect Biochem.Physiol.. 42. 147-162 (1999)
• [文献書誌] T.Aizawa: "Solution structure of an insect growth factor, growth-blocking peptide"J.Biol.Chem.. 274. 1887-1890 (1999)