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2017 年度 実施状況報告書

社会性昆虫クロオオアリの巣仲間認識機構の神経生物学的研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K07446
研究機関福岡大学

研究代表者

横張 文男  福岡大学, 理学部, 教授 (20117287)

研究分担者 渡邉 英博  福岡大学, 理学部, 研究員 (90535139)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードクロオオアリ / 巣仲間識別 / 体表炭化水素 / 電気生理 / 感覚子の機能的分類 / 受容ニューロンの応答スペクトラ
研究実績の概要

新社会性昆虫のクロオオアリの巣仲間認識機構の解明をめざしたものである。従来の研究で、クロオオアリは体表炭化水素18種の組成比の違いによって巣仲間認識を行っていることが示さている。体表炭化水素は触角の錐状感覚子で受容され、巣仲間と非巣仲間の体表炭化水素に対する応答が異なると報告されている(Ozaki et al. 2005、Sharma et al. 2015)。しかしながら、これらの報告は、この感覚子にある150本に及ぶ感覚ニューロンを区別せずに全体の応答パターンに基づいたものである。我々は体表炭化水素18種それぞれに対する応答を明らかにすることが重要と考え、昨年度に開発した刺激装置を用いて、個々の体表炭化水素に対する錐状感覚子の受容ニューロン応答を記録し、ニューロン毎にその応答特性を次の通り明らかにした。(1) 23本の錐状感覚子を、各匂い刺激に対する応答強度の相関値をもとに分類を行った結果、4つのグループに分かれ、各グループによって強い応答を示す体表炭化水素、弱い応答を示す体表炭化水素の種類が異なっていた。(2) 感覚子から同時記録された個々のインパルスを振幅と持続時間に基づいて種類分けを行い、応答した個々の感覚ニューロンの応答スペクトルを明らかにした。感覚ニューロンには、大部分の刺激物質には応答するが特定の物質には応答しないもの、少数の特定の物質にのみ応答するものなどがあった。(3) 273個の感覚ニューロンごとの各匂い刺激に対する応答強度の相関値をもとに分類を行った結果、感覚ニューロンは7つのグループに分けられた。(4) 研究ではコロニーごとに分けて記録・解析を行い、同じコロニー内で応答パターンに類似性が見られるものもあった。現在、この論文を準備中である。

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

昨年度開発した加熱式刺激装置を用いて、体表炭化水素18種に対する解析可能なインパルス応答を合計23本の錐状感覚子から記録することに成功し、インパルスの形状の違いから273個の感覚ニューロンについて匂い刺激に対する応答スペクトルを調べ、7つのグループに分けることに成功した。さらに同一コロニーの個体では応答パターンの類似性があることもわかった。これはクロオオアリの巣仲間認識に関する感覚ニューロンレベルの研究水準を大きく高めるものである。昨年度に開発した装置であるガスクロマトグラフ-・EAG測定装置(GC-EAD)は、ガスクロマトグラフ-の検出器の感度が不十分なため、更に工夫が必要になっている。触角葉局所介在ニューロンに対する免疫抗体染色実験については、研究対象としている糸球体群(T6グループ)をさまざまな神経伝達物質の抗体染色実験を試みたが、セロトニンだけでなく他のいくつかの抗体で染色できることがわかったが、まだ体系的な染色には至らなかった。2018年度に引き続いて実験を続けている。

今後の研究の推進方策

クロオオアリ錐状感覚子の機能的分類とこの感覚子の級受容ニューロンの機能的分類に関する論文原稿を完成させ、投稿する予定である。ヒスタミン、オクトパミン、GABA、ドーパミンなどの抗体染色法を用いて、錐状感覚子の受容ニューロンが終末する糸球体群(T6グループ)に特異的に分布する局所介在ニューロンを染め分け、この糸球体群の機能について調べる。

次年度使用額が生じた理由

2018年度の研究計画のうち抗体などの試薬品の購入代金が高額になる見込みと、論文掲載料もかなりの高額になる見込みなので、2017年度はできるだけ支出を抑制した。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Two Parallel Olfactory Pathways for Processing General Odors in a Cockroach2017

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Hidehiro、Nishino Hiroshi、Mizunami Makoto、Yokohari Fumio
    • 雑誌名

      Frontiers in Neural Circuits 32

      巻: 11 ページ: 32

    • DOI

      10.3389/fncir.2017.00032

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 社会性昆虫クロオオアリの巣仲間認識機構の解明に向けて2017

    • 著者名/発表者名
      横張文男、渡邉英博
    • 雑誌名

      昆虫と自然

      巻: 52(9) ページ: 36-39

    • 査読あり
  • [学会発表] ワモンゴキブリ幼虫の性および集合フェロモン受容の感覚子の同定とその特徴2018

    • 著者名/発表者名
      立石康介、渡邉英博、田中真史、西村至央、佐久間正幸、横張文男
    • 学会等名
      第62回日本応用動物昆虫学会
  • [学会発表] Interspecies and intercaste comparisons of antennal lobe constitution in seven species of termite2017

    • 著者名/発表者名
      Haruka Koga, Hidehiro Watanabe, Hiroshi Nishino, Masaru Hojo, Wakako Omura, Takuma Takanashi, Fumio Yokohari
    • 学会等名
      2017 ISCE/APACE
    • 国際学会
  • [学会発表] Identification of sex and aggregation pheromone-receptive sensilla in nymphal cockroaches2017

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Tateishi, Hidehiro Watanabe, Masashi Tanaka, Yukihiro Nishimura, Masayuki Sakuma, and Fumio Yokohari
    • 学会等名
      2017 ISCE/APACE
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparative study of antennal lobe glomeruli in seven species of termites2017

    • 著者名/発表者名
      Haruka Koga, Hidehiro Watanabe, Hiroshi Nishino, Masaru Hojo, Wakako Omura, Takuma Takanashi, Fumio Yokohari
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第39回大会
  • [学会発表] Antennal sensilla receiving sex and aggregation pheromones on nymphal cockroaches2017

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Tateishi, Hidehiro Watanabe, Masashi Tanaka, Yukihiro Nishimura, Masayuki Sakuma, and Fumio Yokohari
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第39回大会

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公開日: 2018-12-17  

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