2018 年度実施状況報告書

ショウジョウバエ性成熟に伴う生殖行動発現のホルモン制御機構

研究課題

研究課題/領域番号	18K06326
研究機関	北海道教育大学
研究代表者	木村賢一北海道教育大学, 教育学部, 教授 (80214873)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	昆虫 / キイロショウジョウバエ / 生殖行動 / ホルモン / 性成熟
研究実績の概要	ショウジョウバエの雌の産卵行動は、羽化直後の性的に未熟な個体では生じず、性的に成熟した個体で出現するようになる。この産卵行動がdsx発現ニューロン群の強制活性化により引き起こされ、その誘導も性成熟とともに生ずる。また、このdsx発現ニューロンによる産卵行動の制御がドーパミン作動性ニューロンの活動により調節されており、ドーパミン受容体DopRあるいはDopR2を発現するニューロン群（dsx∩DopRニューロン、dsx∩Dop2Rニューロン）がその調節に関与することが明らかになっている。そこで、dsx∩DopRニューロン、dsx∩Dop2Rニューロンの強制活性化による産卵行動の誘導も性成熟とともに変化するかどうか調査した。産卵行動として、産卵管伸展および腹部屈曲の行動要素に焦点を絞って解析した。その結果、いずれも羽化後、性成熟とともに誘導能が上昇することがわかった。一方、羽化直後でも産卵行動は誘導されることから、産卵のためのdsx回路網は、羽化時にすでに形成されており、羽化後行動発現の閾値が変化している可能性が示唆された。次に、性成熟にともなうdsx∩DopRあるいはdsx∩Dop2Rニューロンの強制活性化による産卵行動の誘導率の上昇に、幼若ホルモンJHが関与するかどうか検証するため、JHレセプターの発現をノックダウンし、その影響を調査した。JHレセプターとしては、MetとGceが知られている。本年度は、そのうちMetレセプターに注目した。その結果、dsx∩DopRニューロンのMetノックダウンでは、産卵管伸展および腹部屈曲の誘導率が減少し、dsx∩DopR2ニューロンでも、産腹部屈曲の誘導率が少し減少することがわかった。このように、産卵行動のための回路網はMetレセプターを介してJHにより制御されていることが示唆された。
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本年度の研究により、ドーパミン受容体DopRあるいはDopR2を発現するニューロン群（dsx∩DopRニューロン、dsx∩Dop2Rニューロン）の強制活性化による産卵行動の誘導も、性成熟に伴ってより生じやすくなることが確認され、今後の解析の基盤となる系をつくることができた。また、それらニューロン群の強制活性化による産卵行動誘導率が羽化後上昇するという変化が、幼若ホルモンJHのレセプターのノックダウンで抑制されることが示され、JHの関与が大きく示唆されたことは、当初の予定にそって進んでいるものである。
今後の研究の推進方策	幼若ホルモンJHの関与を検証するため、引き続き次の実験を行う。本年度は、JHレセプターのうちMetに焦点を絞って解析したが、もう一つのレセプターgceについては、まだ検証されていない。そこで、今後dsx∩DopRあるいはdsx∩Dop2Rニューロンにgce RNAiを誘導し、JHレセプターgceのノックダウンの影響を調査する。さらに、これらJHレセプターの関与を明らかにするためには、dsx∩DopRあるいはdsx∩Dop2RニューロンにおいてJHレセプターの発現が確かに存在するかどうか検証しなければならない。そのために、JHレセプター(Met or gce)ドライバーGal4を用いてレポーター遺伝子を発現させ、これらニューロンと共発現しているかどうか明らかにする。また、本研究ではドーパミン作動性pale発現ニューロンがdsx∩DopRあるいはdsx∩Dop2Rニューロン群による回路網を修飾している可能性を考えているが、pale発現ニューロン自身がJHホルモンにより制御を受けているかどうかの検証も必要となっている。この検証も、上記と同様にJHレセプター(Met or gce)をノックダウンさせたとき、pale発現ニューロンの強制活性化の羽化後の誘導率の変化に影響を及ぼすかどうか調査する。
次年度使用額が生じた理由	（理由）2018年度の研究費使用計画のうち、旅費について他の経費等で賄うことができたため、86,974円を2019年度に繰り入れることとなった。（計画）2019年度品目別内訳として、物品に306,974円、旅費160,000円、人件費・謝金720,000円，その他100,000円、計1,286,974円を予定している。