Invasion mechanisms of exotic ants with special focus on Japanese invaders

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H02652
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: 辻 瑞樹 琉球大学, 農学部, 教授 (20222135)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松浦 健二 京都大学, 農学研究科, 教授 (40379821) ; 秋野 順治 京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 教授 (40414875) ; 立田 晴記 琉球大学, 農学部, 教授 (50370268) ; 土畑 重人 京都大学, 農学研究科, 助教 (50714995) ; 菊地 友則 千葉大学, 海洋バイオシステム研究センター, 准教授 (80608547) ; 五箇 公一 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 室長 (90300847) ; ヤン チンチェン 京都大学, 生存圏研究所, 講師 (80789777) ; 下地 博之 関西学院大学, 理工学部, 助教 (50726388)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 外来生物 / アリ / 生物学的侵略 / 生態 / 環境 / 社会性昆虫 / 生物多様性

Outline of Annual Research Achievements

生物学的侵略機構の研究には自然分布域と侵入域の比較が不可欠である。アリは侵略種化したときの環境被害が極めて大きい。日本ではあまり知られていないが、近年北米で日本由来の複数の外来アリ種による環境被害が広がっている。しかし皮肉にもこれは日本の研究者にとって居ながらにして侵略アリの自然個体群情報を収集できる絶好の機会である。そこで、本研究では侵略的外来昆虫研究の日米のエキスパートが協力し、これら日本からの侵入者の生態・行動・遺伝情報を侵入先と自然分布域である日本国内で徹底比較する。さらに広大な国土を持つ米国で日本では不可能な野外実験を行う。既存の諸学説を整理しながら網羅的にテストすることで外来アリの侵略機構に関する一般論を導く。以上の目的で研究を始めたが、初年度冒頭に代表者の不測の病気が発覚し研究が遅延した。そこで、２年度目以降は遅れを取り戻すべく主として以下の研究を鋭意進めている。まず、米国側のカウンターパートと協力し、オオハリアリ、アメイロアリ、トビイロシワアリの各国個体群の基礎データを収集した。また多数外来アリが分布する沖縄では外来アリと在来アリの比較研究も進めた。これらの成果として、自然分布域の日本ではシロアリ専門食であるオオハリアリが侵略先の米国において食性が拡大している事実を海外誌に報告することができ、成果は一般メディアで多数報道された。また、一昨年から、テキサスのフィールドに研究代表者が研究室の学生らとともに訪問し実験のプロットを設置しており、H20年度にも６月に現地野外調査を行った。計３回実験操作前のデータを収集したが、しかし2017年夏に２度襲来したハリケーンのため野外プロットが水没し操作実験に進むことができなかった。H30年度にはプロットを再設置する予定である。また、H30年度には奇しくもヒアリの日本侵入が発覚し、本課題のメンバーは科学的情報発信に努めた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

代表者の不慮の病気による初年度の遅れを２年度目でほぼ取り戻したが、３年度目には海外プロットが自然災害により破壊され再度研究が遅れた。研究３０年度は海外フィールド調査にとくに力をいれ遅れを取り戻したい。

Strategy for Future Research Activity

野外プロットを水没しなない場所に部分的に再設定する工夫をすることで対処可能と考えている。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Texas A & M University/North Carolina State University(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Texas A & M University/North Carolina State University
• [Int'l Joint Research] University of Hong Kong(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: University of Hong Kong
• [Journal Article] Transcriptome characterization of male accessory glands in ants to identify molecules involved in their reproductive success (2018)
  • Author(s): Gotoh, A., Shigenobu, S., Yamaguschi, K., Kobayashi, S., Ito, F., Tsuji, K.
  • Journal Title: Insect Molecular Biology Volume: 27 Pages: 212-220
  • DOI: 10.1111/imb.12364
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The presence of an alternative food source changes the tending behavior of the big-headed ant, Pheidole megacephala (Hymenoptera: Formicidae) on Dysmicoccus brevipes (Homoptera: Pseudococcidae) (2018)
  • Author(s): Win, A. T., Kinoshita, T., Tsuji, K.
  • Journal Title: Applied Entomology and Zoology Volume: 53 Pages: 253-258
  • DOI: 10.1007/s13355-018-0553-0
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Social enforcement depending on the stage of colony growth in an ant (2018)
  • Author(s): Shimoji, H., Kikuchi, T., Ohnishi, H., Kikuta, N., Tsuji, K.
  • Journal Title: Proceedings of the Royal Society of London, Series B Volume: 285 Pages: 2017.2548
  • DOI: 10.1098/rspb.2017.2548
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The optimal movement patterns for mating encounters with sexually asymmetric detection ranges (2018)
  • Author(s): Mizumoto, N., Dobata, S.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 8 Pages: 3356
  • DOI: 10.1038/s41598-018-21437-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Highly diversified population structure of the spider Lycosa ishikariana inhabiting sandy beach habitats (2018)
  • Author(s): Tanikawa, A., Shinkai, A., Tatsuta, H., Miyashita, T.
  • Journal Title: Conservation Genetics Volume: 19 Pages: 255-263
  • DOI: 10.1007/s10592-017-0996-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A comparative chromosome mapping study in Japanese Podismini grasshoppers (Orthoptera: Acrididae: Melanoplinae) (2018)
  • Author(s): Grzywacz, B., Tatsuta, H., Shikata, K., Warchalowska-Sliwa, E.
  • Journal Title: Cytogenetic and Genome Research Volume: 154 Pages: 37-44
  • DOI: 10.1159/000487063
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Thelytokous parthenogenesis in the exotic dacetine ant Strumigenys rogeri (Hymenoptera: Formicidae) in Taiwan (2018)
  • Author(s): Lee, C.C., Hsu, S.F. Yang, C.C., Lin, C.C.
  • Journal Title: Entomological Science Volume: 21 Pages: 28-33
  • DOI: 10.1111/ens.12277
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Radiocarbon analysis reveals expanded diet breadth associates with the invasion of a predatory ant (2017)
  • Author(s): Suehiro, W., Hyodo, F., Tanaka, H. O., Himuro, C., Yokoi,T., Dobata, S., Guenard, B., Dunn, R. R., Vargo, E. L., Tsuji, K., Matsuura, K.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 15016
  • DOI: 10.1038/s41598-017-15105-1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Transcriptome profiling of the spermatheca identifies genes potentially involved in the long-term sperm storage of ant queens (2017)
  • Author(s): Gotoh, A., Shigenobu, S., Yamaguchi, K., Kobayashi, S., Ito, F., Tsuji, K.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 5972
  • DOI: 10.1038/s41598-017-05818-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Social transmission of information about a mutualist via trophallaxis in ant colonies (2017)
  • Author(s): Hayashi, M., Hojo, M.K., Nomura, M., Tsuji, K.
  • Journal Title: Proceedings of the Royal Society of London, Series B Volume: 284 Pages: 20171367
  • DOI: 10.1098/rspb.2017.1367
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Optimizing mating encounters by sexually dimorphic movements (2017)
  • Author(s): Mizumoto, N., Abe, M.S., Dobata, S.
  • Journal Title: Journal of the Royal Society Interface Volume: 14 Pages: 20170086
  • DOI: 10.1098/rsif.2017.0086
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anomalous diffusion on the servosphere: a potential tool for detecting inherent organismal movement patterns (2017)
  • Author(s): Nagaya, N., Mizumoto, N., Abe, M.S., Dobata, S., Sato, R., Fujisawa, R.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 12 Pages: e0177480
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0177480
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Nature of collective decision-making by simple yes/no decision units (2017)
  • Author(s): Hasegawa, E., Mizumoto, N., Kobayashi, K., Dobata, S., Yoshimura, J., Watanabe, S., Murakami, Y., Matsuura, K.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 14436
  • DOI: 10.1038/s41598-017-14626-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ヒアリに正しく備えるために (2017)
  • Author(s): 辻 和希
  • Journal Title: SRL宝函 Volume: 38 Pages: 42-46
• [Journal Article] Phylogenetic relationship of Japanese Podismini species (Orthoptera: Acrididae: Melanoplinae) inferred from a partial sequence of cytochrome c oxidase subunit I gene. (2017)
  • Author(s): Grzywacz, B., Tatsuta, H.
  • Journal Title: Journal of Orthoptera Research Volume: 26 Pages: 11-19
  • DOI: 10.3897/jor.26.14547
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Declaration of local chemical eradication of the Argentine ant: Bayesian estimation with a multinomial-mixture model (2017)
  • Author(s): Sakamoto, Y., Kumagai, N. H., Goka, K.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 3389
  • DOI: 10.1038/s41598-017-03516-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Worker reproduction of the invasive yellow crazy ant Anoplolepis gracilipes (2017)
  • Author(s): Lee, C.C., Nakao, H., Tseng, S.P., Hsu, H.W., Lin, G.L., Tay, J.W., Billen, J., Ito, F., Lee, C.Y., Lin, C.C., Yang, C.C.
  • Journal Title: FRONTIERS IN ZOOLOGY Volume: 24 Pages: 24
  • DOI: Lee, C.C., Nakao, H., Tseng, S.P., Hsu, H.W., Lin, G.L., Tay, J.W., Billen, J., Ito, F., Lee, C.Y., Lin, C.C., Yang, C.C.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] トゲオオハリアリにおけるバクテリア叢のメタゲ ノム解析-社会に潜む多様性と分布- (2018)
  • Author(s): 下地 博之, 伊藤 英臣, 松浦 優, 菊池 義智
  • Organizer: 第65回日本生態学会札幌大会
• [Presentation] 玉座の数は血縁度が決める？：単為生殖アリにおける最適繁殖者数 (2018)
  • Author(s): 井戸川直人，土畑重人
  • Organizer: 日本生態学会第65回全国大会
• [Presentation] 神は細部に宿る: フェロモンを用いたロボット群の採餌効率を左右する行動規則 (2018)
  • Author(s): 土畑重人
  • Organizer: 日本生態学会第65回全国大会
• [Presentation] 産雌性単為生殖種キイロヒメアリの繁殖スケジュール (2018)
  • Author(s): 井戸川直人，土畑重人
  • Organizer: 第62回日本応用動物昆虫学会大会
• [Presentation] シュワルツカンザイシロアリの擬職蟻による過剰な生殖虫の排除 (2018)
  • Author(s): 鈴木正敏，土畑重人
  • Organizer: 第62回日本応用動物昆虫学会大会
• [Presentation] Debunking Japanese urban legends of fire ants (2018)
  • Author(s): Kazuki Tsuji
  • Organizer: 第65回日本生態学会大会 シンポジウムWhat we, ecologists, have to do against the invasion of the red important fire ant?
• [Presentation] What can we learn from bridgehead invasion of the fire ant Solenopsis invicta? (2018)
  • Author(s): YANG Chin-Cheng Scotty
  • Organizer: 第65回日本生態学会大会 シンポジウムWhat we, ecologists, have to do against the invasion of the red important fire ant?
• [Presentation] The Fire Ant Countermeasure by the Ministry of the Environment and National Institute for Environmental Studies (2018)
  • Author(s): Goka Kouichi
  • Organizer: 第65回日本生態学会大会 シンポジウムWhat we, ecologists, have to do against the invasion of the red important fire ant?
• [Presentation] 沖縄島のアリ類における多種共存メカニズム仮説の検証 (2018)
  • Author(s): 野中 春日, 下地 博之, 木下 哲, 辻 和希
  • Organizer: 第65回日本生態学会大会
• [Presentation] アリには多巣性と単巣性がなぜあるのか (2018)
  • Author(s): 辻 和希・Win Aye Thanda
  • Organizer: 第62回日本応用動物昆虫大会
• [Presentation] アリは更生するのか？：利己的行動の再発現抑制に対する懲罰効果の検証 (2018)
  • Author(s): 篠田 梨奈・辻 和希・菊地 友則
  • Organizer: 第62回日本応用動物昆虫大会
• [Presentation] Bomb carbon-14 analysis reveals expanded diet breadth associates with the invasion of a predatory ant, (2018)
  • Author(s): Kenji Matsuura
  • Organizer: Invasive Ant Conference 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 相互探索の効率化が駆動するオスとメスの動き方の共進化 (2017)
  • Author(s): 水元惟暁，阿部真人，土畑重人
  • Organizer: 日本進化学会第19回大会
• [Presentation] 有害突然変異の淘汰圧のカースト間差の効果: 社会性昆虫の繁殖分業の進化的維持 (2017)
  • Author(s): 阿部真人，土畑重人
  • Organizer: 第27回日本数理生物学会年会
• [Presentation] Searching strategy when a pair gets separated in termites (2017)
  • Author(s): Nobuaki Mizumoto, Shigeto Dobata
  • Organizer: 第33回個体群生態学会大会
• [Presentation] Relaxed selection against mutational load in social insect workers facilitates the evolution of their sterility (2017)
  • Author(s): Masato S. Abe, Shigeto Dobata
  • Organizer: 第33回個体群生態学会大会
• [Presentation] Foraging Strategies of a Queenless Ant, Diacamma sp. in Subtropical Okinawa Island, Japan (2017)
  • Author(s): Aye Thanda Win, Yuto Machida, Yoshihiro Miyamoto, Shigeto Dobata, Kazuki Tsuji
  • Organizer: SWARM2017: THE SECOND INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SWARM BEHAVIOR AND BIO-INSPIRED ROBOTICS
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] easurement System Based on Robotics for Studies of Insect Behavior (2017)
  • Author(s): Ryusuke Fujisawa, Nobuaki Miuzmoto, Naohisa Nagaya, Shigeto Dobata, Masato Abe
  • Organizer: SWARM2017: THE SECOND INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SWARM BEHAVIOR AND BIO-INSPIRED ROBOTICS
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Relationship between robustness of ant colonies and behaviour change based on global information (2017)
  • Author(s): Tomohiro Hayakawa, Yuichi Ogawa, Yuki Tsujimoto, Shigeto Dobata, Kazuki Tsuji, Fumitoshi Matsuno
  • Organizer: SWARM2017: THE SECOND INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SWARM BEHAVIOR AND BIO-INSPIRED ROBOTICS
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Superorganismal adaptation explored in the nest size of clonal ants (2017)
  • Author(s): Naoto Idogawa, Shigeto Dobata
  • Organizer: 第33回個体群生態学会大会
• [Presentation] Ecological and environmental factors limiting and inducing nest relocation in an ant species (2017)
  • Author(s): Kazuki Tsuji, Keisuke Kijima
  • Organizer: Ecological and environmental factors limiting and inducing nest relocation in an ant species
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Memory use in nest relocation of Diacamma sp. from Japan (2017)
  • Author(s): Michel-Olivier Laurent Salazar, Kazuki Tsuji
  • Organizer: SWARM2017: THE SECOND INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SWARM BEHAVIOR AND BIO-INSPIRED ROBOTICS
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] フタモンヒメアリ女王による産雌性単為生殖 (2017)
  • Author(s): 伊藤文紀, 中尾碩考, 菊地友則
  • Organizer: 第77回日本昆虫学会