| 研究課題/領域番号 |
26870264
|
|---|
| 研究機関 | 名古屋大学 |
|---|
研究代表者 |
石川 由希 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (70722940)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| キーワード | 行動進化 / 種間認識システム / フェロモン / 求愛歌 / ショウジョウバエ / 性行動 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究では、モデル生物であるキイロショウジョウバエ（以下mel）とその姉妹種オナジショウジョウバエ（以下sim）を用い、異種への好みの種間差の神経基盤を同定することを目的としている。特に①フェロモンと②求愛歌という２つの異なる選好性の種間差に着目し、同時並行的に研究を進めた。①フェロモン選好性に関しては、sim様のフェロモン選好性を示す雑種を“異種”のモデルとして用いた。
①フェロモン選好性に関して、本年度はppk23, ppk25ニューロンを不活性化することで、これらのニューロンがmelにおいて選好性を正に制御することを確かめた。雑種においては、これらの不活性化は求愛活性に影響しなかったことから、これらのニューロン及びその下流の神経ネットワークの変化が、選好性の種間差をもたらすことが示唆される。また、カルシウムセンサータンパク質や神経活動履歴マーカーを用いて、ppk23ニューロンの応答特性を比較する実験系を確立した。
②求愛歌選好性に関して、本年度はmelとその近縁種simに加えて、同じく近縁種であるセイシェルショウジョウバエやモーリシャスショウジョウバエのオスの聴覚応答特性を、研究協力者である上川内らにより確立された聴覚行動定量システム（ChaIN software）や、トラッキングシステム（Ctrax software）を用いて詳細に比較した。その結果、全ての種が同種の求愛歌により良く行動応答する傾向が観察できた。このことは、これら近縁種群の聴覚情報処理システムにそれぞれ種特異性があることを示している。さらに、免疫染色と半自動神経細胞数計測システムEVEAを用いて、聴覚一次神経細胞の細胞数を種間比較した。その結果、melにおいて、他の３種と比較して有意に神経細胞数が多いことが明らかになった。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
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
現在までの達成度
①フェロモン選好性に関して
当初の計画通り、前脚に存在する味覚ニューロンの不活性化を行い、フェロモン選好性を制御している味覚ニューロン（ppk23ニューロン）を特定した。またmelと雑種の比較により、選好性の種間差をもたらすのはppk23ニューロンそのもの、あるいはその下流である可能性が強く示唆されている。また、ppk23ニューロンのフェロモン応答特性を比較する実験系が確立され、あとはmelと雑種を比較するのみである。また申請時には第二年度の計画に含まれていたsimにおける機能解析を行うためのGal4/UAS系統も、計画に先んじて順調に確立されつつある。
②求愛歌選好性に関して
当初の計画ではフェロモン選好性と同様にmelとsimの雑種を用いたアプローチをする予定であったが、melとsimの求愛歌選好性がそれほど明確に区別できなかったため方針を変え、さらに近縁２種を加えてまず聴覚応答行動の種間差を検出できる行動解析系を整備することを優先させた。その結果、すべての種において同種の求愛歌に対する高い応答性を検出することができ、特にセイシェルショウジョウバエで顕著な聴覚応答行動とその種特異性があった。さらに、聴覚一次ニューロン数において既に種間差があるという新たな発見も得られた。また、計画はしていなかった他種（セイシェルショウジョウバエ）での聴覚応答特性の解析を行うためのGal4/UAS系統も、順調に確立されつつある。
|
| 今後の研究の推進方策 |
①フェロモン選好性に関して
本年度確立された実験系や、確立されつつあるsimのGal4/UAS系統を用いて、ppk23ニューロンの応答特性をmelと雑種、simで比較する。これにより種間認識システムの種間差を生む機構が、フェロモンを受容する一次ニューロン（ppk23ニューロン）そのものに存在するのか、あるいはその下流にあるのかを明らかにする。前者の場合、ppk23遺伝子を種間で入れ替える実験などにより、ppk23ニューロンの性質の種間差をもたらす分子機構を明らかにする。後者の場合、ppk23ニューロンの投射部位の単細胞レベルでの比較、また合成する神経伝達物質の比較により、ppk23ニューロンの下流神経ネットワークのどこに責任座位があるのかを明らかにする。これらの解析により、フェロモン選好性の種間差をもたらす神経ネットワークの進化的変化を明らかにする。
②求愛歌選好性に関して
本年度の研究で、melの聴覚一次ニューロン数が他の近縁種より多いことが明らかになった。聴覚一次ニューロンには、求愛歌など振動に応答するニューロン群と、重力や風などに静的変位刺激に応答するニューロン群が含まれている。免疫染色によりどちらのニューロン群がmelで多いのかを検証する。さらに、聴覚一次ニューロンへの蛍光色素注入により、聴覚一次ニューロンの脳内分布パターンを種間比較する。さらに、現在確立されつつある近縁種のGal4/UAS系統を用いて、聴覚一次ニューロンの求愛歌に対する応答性を比較する。これらの解析により、求愛歌選好性の種間差をもたらす神経ネットワークの進化的変化を明らかにする。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
申請時は、simにおけるppk23ニューロンのフェロモン応答特性を解析するためのチップレコーディングを行うための設備を購入する予定であった。しかし他研究組織のチップレコーディング設備を用いて予備実験をしたところ応答検出が非常に困難であった。そのため、当初の予定を変更してカルシウムイメージングを用いてフェロモン応答特性を解析することにした。カルシウムイメージング設備は申請者の所属する研究室に既に設置されていたが、イメージングと同時にフェロモン投与を記録する設備を新たに購入した。その機種の選定のために時間を要した。
|
| 次年度使用額の使用計画 |
新たな設備の機種に関しては既に選定が完了したため、27年度予算を用いて早々に購入する予定である。
|
