昆虫の光周性と概日振動の分子生物学

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18380043
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用昆虫学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 竹田 真木生 神戸大学, 大学院・農学研究科, 教授 (20171647)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2009
• キーワード: 光周性 / 概日振動 / メラトニン合成系 / 光受容 / 変態 / 休眠 / 表現型多型

研究概要

光周性は、生物が日長を測るシステムで、生物学的に、かつ農業上も重要であるが、物質的な制御機構は分っていない。本研究は、光受容、内分泌機構と、概日振動機構に関連する遺伝子と、その産物の動態と発現箇所の解析から、光周性の構造と調節機構を解明しようとした。概日振動の因子の脳内局在性は、種と、発育ステージで、また近縁の系統間でも大きく異なった。概日時計の下流にメラトニン合成酵素の一つ、N-アセチル転移酵素(NAT)遺伝子の転写制御があることが、この遺伝子の上流制御域の構造から示唆された。また、メラトニン受容体が出力系の前胸腺刺激ホルモン産生細胞に存在することから、環境情報がメラトニン系によって、時計の同調に使われている可能性を示唆した。メラトニン系が、光周情報の計数器なら、光情報と時計、出力系をつなぐ鍵的な因子となり、光周性の重要な機能中心を統合すると考えらる。Blue wave opsinとNAT活性、メラトニンとPTTHの分泌機構の調節は連関し、NAT細胞がPER細胞と完全に一致した局在性を示し、メラトニン合成系で光周システムが統合されている。

研究成果

• [雑誌論文] Serotonin-and Putative Serotonin Receptor-like Immunohistochemical Reactivities in the Ground Crickets Dianemobius nigrofasciatus and Allonemobius allardi. (2010)
  • 著者名/発表者名: Shao Qi-Miao, Fauda Mohammad Ali, Makio Takeda
  • 雑誌名: Accepted for publication; Journal of Insect Physiology
• [雑誌論文] Action spectrum for the suppression of arylalkylamine N-acetyltransferase activity in the two-spotted spider mite Tetranychus urticae Photochemistry and (2009)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, T., N. Izawa, T. Takashima, M. Watanabe, M. Taked
  • 雑誌名: Photobiology (in press)
• [雑誌論文] Utilizing LED technology for arthropod pest control (2009)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, T., Takeda, M.
  • 雑誌名: In "Light-emitting Diodes: Research, Technology and Applications" Nova Science Publishers
• [雑誌論文] Pars intercerebralis as a modulator of locomotor rhythms and feeding in the American cockroach, Periplaneta americana. (2009)
  • 著者名/発表者名: Matsui, T., Matsumoto, Sakai T., Satake H., Takeda M.
  • 雑誌名: Physiology & Behavior 96 ページ: 548-556
• [雑誌論文] Characterization of arylalkylamine N-acetyltransferase (NAT) activities and action spectrum for suppression in the band-legged cricket (2009)
  • 著者名/発表者名: Izawa N, Suzuki T, Watanabe M, Takeda M
  • 雑誌名: Dianemobius nigrofasciatus (Orthoptera: Grillidae) Comparative Biochemistry and Physiology B 152 ページ: 346-351
• [雑誌論文] Takeda M. (2009)Putative regulatory mechanism of prothoracicotropic hormone (PTTH) secretion in the American cockroach, Periplaneta americana as inferred from co-locatization of Rab8, PTTH and protein kinase C in neurosectretory cells. (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiragaki, S., Uno T., Takeda M.
  • 雑誌名: Cell and Tissue Research 335 ページ: 607-615
• [雑誌論文] UV tolerance in the two-spotted spider mite, Tetranychus urticae (accepted for publication) (2009)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, T., Watanabe, M., Takeda, M
  • 雑誌名: Journal of Insect Physiology 55 ページ: 649-654
• [雑誌論文] Phosphorylation of small GTPase Rab proteins from Bombyx mori( Lepidoptera: Bombycidae) (2009)
  • 著者名/発表者名: Uno, T, Hata, K., Trang, L.T.D., Hiragaki, S., Nakada, T., Nakamura, M., Uno, Y., Yamagata, H., Kanamaru, K., Takeda, M., Matsubara M
  • 雑誌名: Eur. J. Entomol 106 ページ: 499-506
• [雑誌論文] Expression analyses of casein kinase 2alpha and casein kinase 2alphan the silkmoth, Bombyx mori. (2008)
  • 著者名/発表者名: Iwai S, Trang LTD, Takeda M
  • 雑誌名: Comparative Biochemistry and Physiology, Part B 149 ページ: 38-46
• [雑誌論文] Co-localization and unique distributions of two clock proteins CYCLE and CLOCK in the cephalic ganglia of the ground cricket (2008)
  • 著者名/発表者名: Shao, Q-M, Hiragaki, S, Takeda, M
  • 雑誌名: Allonemobius allardi Cell and Tissue Research 331 ページ: 435-446
• [雑誌論文] Molecular structural, expression patterns and localization of the circadian transcription modulator CYCLE in the cricket (2008)
  • 著者名/発表者名: Shao, Q-M, Hiragaki, S, Takeda, M
  • 雑誌名: Dianemobius nigrofasciatus Journal of Insect Physiology 54 ページ: 403-413
• [雑誌論文] Effects of light quality and intensity on diapause induction in the two-spotted spider mite (2008)
  • 著者名/発表者名: Suzuki T, Fukunaga Y, Amano H, Takeda M, Goto E
  • 雑誌名: Tetranychus urticae (Applied Entomology and Zoology 43,(2) ページ: 213-218
• [雑誌論文] UV radiation elevates arylalkylamine N-acetyltransferase activity and melatonin content in the two-spotted spider mite, Tetranychus urticae (2008)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, T., Takashima, T., N. Izawa, M. Watanabe, M. Takeda
  • 雑誌名: Journal of Insect Physiology 54 ページ: 1168-1174
• [雑誌論文] Molecular structural, expression patterns and localization of the circadian transcription modulator CYCLE in the cricket, Dianemobius nigrofasciatus. (2008)
  • 著者名/発表者名: Shao, Q.-M., Hiragaki, S., Takeda, M.
  • 雑誌名: Journal of Insect Physiology 54 ページ: 403-413
• [雑誌論文] Molecular characterization and distribution of cycle protein from Athalia rosae. (2007)
  • 著者名/発表者名: Bembenek, J, Itokawa, K, Hiragaki, S., Shao, Q., M, Tufail, M., Takeda, M.
  • 雑誌名: J. Insect Physiol. 53 ページ: 418-427
• [雑誌論文] Effects of extending the light phase on diapause induction in a Japanese population of the two-spotted spider mite, Tetranychus urticae. (2007)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, T., Amano A., Goto E., Takeda, M., Kozai, T.
  • 雑誌名: Experimental and Applied Acarology 42 ページ: 131-138
• [雑誌論文] Expression analysis of two types of transcripts from circadian output gene lark in Bombyx mori. (2007)
  • 著者名/発表者名: Iwai, S., Takeda, M.
  • 雑誌名: Comp. Biochem. Physiol. B 146 ページ: 470-476
• [雑誌論文] Cloning and characterization of insect arylalkylamine N-acetyltransferase for Bombyx mori. (2007)
  • 著者名/発表者名: Tsugehara, T, Iwai, S, Fujiwara, Y, Mita, K., Takeda, M
  • 雑誌名: Comp. Biochem. Physiol. B 147 ページ: 358-36
• [雑誌論文] Neurohormones as putative circadian clock output signals in the central nervous system of two cricket species. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sehadova, H., Shao, Q.-M., Sehnal, F., Takeda, M.
  • 雑誌名: Cell Tiss. Res., Published online
• [雑誌論文] Casein kinase I in the silkworm, Bombyx mori: Structure and possible roles in circadian timing and development. (2006)
  • 著者名/発表者名: Trang, L.T.D., Sehadova, H., Ichihara, N., Iwai, S., Mita, K., Takeda, M.
  • 雑誌名: J. Biol. Rhythms 21 ページ: 335-349
• [雑誌論文] Structure and expressions of two circadian clock genes, period and timeless in the commercial silkmoth, Bombyx mori. (2006)
  • 著者名/発表者名: Iwai, S., Fukui, Y, Fujiwara, Y., Takeda, M.
  • 雑誌名: J. Insect Physiol. 52
• [雑誌論文] A non-invasive monitoring of developmental changes in pupal case of Antheraea pernyi by near infrared spectroscopy. (2006)
  • 著者名/発表者名: Tsugehara, T, Tsenkova, R., Takeda, M.
  • 雑誌名: International Journal of Wild Sikmoths and Silk 11 ページ: 14-20
• [雑誌論文] Arylalkylamine N-acetyltransferase in insects and its regulatory role in circadian oscillation.
  • 著者名/発表者名: Bembenek, J., Tsugehara, T., Ichihara, N., Takeda, M.
  • 雑誌名: Trends in Entomology 4(in press)(An Invited Review)
• [雑誌論文] Effects of light quality and intensity on diapause induction in the two-spotted spider mite, Tetranychus urticae.
  • 著者名/発表者名: Suzuki, T., Fukunaga, Y., Amano, H., Takeda, M., Goto, E.
  • 雑誌名: Applied Entomology and Zoology (in press)
• [雑誌論文] Molecular Structure of Insect Circadian Clock.
  • 著者名/発表者名: Trang, L.T.D., Shao, Q.-M., Takeda, K.
  • 雑誌名: Short Views on Insect Molecular Bioloy(Published by Insect Molecular Biology Unit, Bharathidasa Uni, India(Editors, Chandrasekar R, Krishnan, M)) (in press)
• [雑誌論文] Diapause-inducing signals prolong nymphal development in the two-spotted spider mite, Tetranychus urticae.
  • 著者名/発表者名: Suzuki T, Takeda M
  • 雑誌名: Physiological Entomology 34 ページ: 278-283
• [雑誌論文] Takeda M. Molecular cloning and expression analysis of two putative serotonin receptors in the brain of Antheraea pernyi pupa.
  • 著者名/発表者名: Hiragaki, S., Kawabe Y.
  • 雑誌名: International Journal of Wild Sikmoths and Silk
• [学会発表] ナンダ・ハムナー・プロトコールなどー光周性研究のためのツール (2008)
  • 著者名/発表者名: 竹田真木生
  • 学会等名: 時間生物学事典(石田直理雄・本間研一編)
  • 発表場所: 朝倉書店
  • 年月日: 20080000