生理活性物質が制御する生物の動きと適応度に関する進化生態学的解析

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26291091
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 宮竹 貴久 岡山大学, 環境生命科学研究科, 教授 (80332790)
• 研究分担者: 佐々木 謙 玉川大学, 農学部, 准教授 (40387353)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 活動性 / 生理活性物質 / 選抜実験 / 適応度 / コクヌストモドキ / 交尾成功 / 捕食回避 / 生体アミン

研究実績の概要

当該年度は、①歩行移動距離選抜系統間の雌雄における繁殖形質の比較解析、②系統間の分子遺伝解析、③捕食選択圧をかけた集団と捕食圧のない集団で活動性及び不動行動の継代的な変化解析、④アクドグラフ装置を用いた活動性の高低に対する人為選抜実験、系統間での繁殖形質や形態形質の比較、⑤ランダム歩行軌跡の解析の準備を行った。①については、歩行移動距離の長い系統（LD）と短い系統（SD）を選抜した系統間でメスが産んだ子を比較した。LD系統がSD系統に比べて有意に多くの子を残した。②では不動に対して人為選択を行った結果、不動時間の長くなった系統と短くなった系統において、ドーパミンを含むカテコールアミン類などの生体アミンの合成酵素遺伝子や受容体遺伝子、およびそれらのシグナル伝達系に関わる遺伝子の発現について、RNA　Seq.法によって解析した。その結果、ドーパミン合成経路、インシュリンシグナリング系などの複数の遺伝子制御領域において系統間で発現の違いが確認された。③については、昨年度に引き続き、コメグラサシガメをモデル捕食者として、捕食者が存在する条件と、捕食者が存在しない条件におけるコクヌストモドキ集団の行動の変化を2世代にわたって観察した。その結果、処理系統とコントロール系統間の活動性に差が見られ、昨年の結果とは異なり、処理系統において活動性が高い傾向が確認された。④については、これまではカラートラッカー（自動軌跡追跡装置）を用いて、歩行距離の長い系統と短い系統を選抜していたが、この機械では30分間の移動しか解析できないため、生物の「動き」の基盤を選抜するにあたりより質の異なる動きを抽出するために、アクトグラフセンサーを用いて、コクヌストモドキの活動量自体に人為選抜をかけることを開始した。⑤については、系統間で歩行軌跡に差が見られ、その差を生じさせた原因について調査中である。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

計画した研究はおおむねすべて順調に遂行している。活動性に対する人為選択実験、捕食者存在下での被食者生物としてのコクヌストモドキの対捕食者回避の進化実験、動きの異なる系統間でのアミン類の発現解析、RNA発現解析による全ゲノムの網羅的RNA発現解析と、DNA配列のリシークエンス解析を終了している。今年度は次世代シーケンサーにより不動系統と常動系統の全遺伝子の比較を行った結果、いくつかの遺伝子パスウェイにおいて、遺伝子発現に系統間で有意差が確認された。また日本全国より、野外のコクヌストモドキ野生集団を採集してきており、今後は捕食者と野生集団における対捕食者戦略の地理的変異について研究を開始できる。この研究成果は当初の計画を上回ペースの進捗状況である。

今後の研究の推進方策

系統間でいくつかの遺伝子パスウェイに有意な遺伝子発現の差が見られたため、今後は標的候補遺伝子について次々とＲＮＡ干渉実験を行い、生物の動きを左右する候補遺伝子を探索する。それと同時に、進化実験において対捕食者回避行動に進化的応答が見られたため、野外での対捕食者回避の動態と照らし合わせて、進化と生態と分子の関係について、新たな研究領域の開拓を目指す。さらに系統間の歩行活動をより正確に調べるため、全方向球体型移動補償装置を用いて、コクヌストモドキの自由歩行軌跡を解析する。この解析のために、工学系の研究者2人を新たに研究分担者として加える。また日本全国より、野外のコクヌストモドキ野生集団を採集してきており、今後は捕食者と野生集団における対捕食者戦略の地理的変異についても研究を進める。

研究成果

• [国際共同研究] エクセター大学/コーンウォールキャンパス/Prof. David Hosken(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: エクセター大学/コーンウォールキャンパス/Prof. David Hosken
  • 他の機関数: 1
• [雑誌論文] Queen contact and among-worker interactions dually suppress worker brain dopamine as a potential regulator of reproduction in an ant (2017)
  • 著者名/発表者名: H.Shimoji, H. Aonuma, T. Miura, K. Tsuji, K. Sasaki, Y. Okada
  • 雑誌名: Behavioral Ecology and Sociobiology 巻: 71 ページ: 35 (9 pages)
  • DOI: 10.1007/s00265-016-2263-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physiological Entomology (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahisa Miyatake
  • 雑誌名: Physiological Entomology 巻: 42 ページ: 98-102
  • DOI: DOI: 10.1111/phen.12182
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cypermethrin resistance and reproductive types in onion thrips, Thrips tabaci (Thysanoptera: Thripidae) (2016)
  • 著者名/発表者名: Misato Aizawa, Takeo Watanabe, Akemi Kumano, Takahisa Miyatake, Shoji Sonoda
  • 雑誌名: Journal of Pesticide Science 巻: 41 ページ: 167-170
  • DOI: DOI: 10.1584/jpestics.D16-049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monitoring and Detecting the Cigarette Beetle (Coleoptera: Anobiidae) Using Ultraviolet (LED) Direct and Reflected Lights and/or Pheromone Traps in a Laboratory and a Storehouse (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahisa Miyatake, Tomoyuki Yokoi, Taro Fuchikawa, Nobuyoshi Korehisa, Toru Kamura, Kana Nanba, Shinsuke Ryouji, Nagisa Kamioka, Mantaro Hironaka, Midori Osada, Takahiko Hariyama, Rikiya Sasaki, Kazutaka Shinoda
  • 雑誌名: Journal of Economic Entomology 巻: 109 ページ: 2551-2560
  • DOI: doi: 10.1093/jee/tow225
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular cloning and functional characterization of the sex-determination gene doublesex in the sexually dimorphic broad-horned beetle Gnatocerus cornutus (Coleoptera, Tenebrionidae) (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Gotoh, Mai Ishiguro, Hideto Nishikawa, Shinichi Morita, Kensuke Okada, Takahisa Miyatake, Toshinobu Yaginuma, Teruyuki Niimi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 ページ: 1-10
  • DOI: doi: 10.1038/srep29337
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tyraminergic and octopaminergic modulation of defensive behavior in termite soldier (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishikawa, H. Aonuma, K. Sasaki, T. Miura
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 11 ページ: e0154230
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0154230
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Honey bee males use highly concentrated fuel for successful mating (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Hayashi, J. Nakamura, K. Sasaki, K. Harano
  • 雑誌名: Journal of Insect Physiology 巻: 93-94 ページ: 50-55
  • DOI: 10.1016/j.insphys.2016.08.007
  • 査読あり
• [学会発表] 死にまねと雄の繁殖戦略の関係～魅力度と父性に注目して～ (2017)
  • 著者名/発表者名: 松村健太郎・宮竹貴久
  • 学会等名: 第61回日本応用動物昆虫学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学
  • 年月日: 2017-03-27 – 2017-03-29
• [学会発表] ニホンアマガエルにおける給餌に対する慣れと記憶 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田邊眞太郎・山岡孝平・宮竹貴久・粕谷英一
  • 学会等名: 第61回日本応用動物昆虫学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学
  • 年月日: 2017-03-27 – 2017-03-29
• [学会発表] 日本動物行動学会日高賞受賞講演 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮竹貴久
  • 学会等名: 日本動物行動学会第35回大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2016-11-11 – 2016-11-13
  • 招待講演
• [学会発表] ニホンアマガエルにおける給餌に対する慣れの統計解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田邊眞太郎・宮竹貴久・粕谷英一
  • 学会等名: 日本動物行動学会第35回大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2016-11-11 – 2016-11-13
• [学会発表] コクヌストモドキにおける死にまね時間に対する人為選抜系統：リラックスと逆選抜への応答 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松村健太郎・宮竹貴久
  • 学会等名: 日本応用動物昆虫学会中国支部・日本昆虫学会中国支部平成28年度合同大会例会
  • 発表場所: 鳥取大学
  • 年月日: 2016-10-21 – 2016-10-21
• [学会発表] コクヌストモドキ類の対天敵回避行動の系統差を分子レベルで解明する (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮竹貴久・佐々木謙・内山博允・矢嶋俊介
  • 学会等名: 生物資源ゲノム解析拠点シンポジウム
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2016-09-06 – 2016-09-06
  • 招待講演
• [学会発表] 死にまねをする系統としない系統で発現が異なる遺伝子群の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 内山博允・佐々木謙・矢嶋俊介・松村健太郎・宮竹貴久
  • 学会等名: 日本進化学会第18回大会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • 年月日: 2016-08-25 – 2016-08-28
• [学会発表] Dispersal syndrome, sperm competition and reproduction in a beetle (2016)
  • 著者名/発表者名: Kentarou Matsumura ・Takahisa Miyatake
  • 学会等名: ISBE 2016 Confecrence
  • 発表場所: エクセター大学
  • 年月日: 2016-07-28 – 2016-08-03
  • 国際学会
• [備考] Takahisa Miyatake's Publication
  • URL: http://www.agr.okayama-u.ac.jp/LAPE/miyatakepubl.html
• [備考] 岡山大学大学院環境生命科学研究科（進化生態学研究室）宮竹貴久のページ
  • URL: http://www.agr.okayama-u.ac.jp/LAPE/miyatake.html
• [備考] Laboratory of Evolutionary Ecology
  • URL: http://www.agr.okayama-u.ac.jp/LAPE/miyatakeweb.html