2016 Fiscal Year Research-status Report
シロアリは何故木材をかじることができるか？～大顎へ金属を蓄積するメリットを探る～
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15K14778
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| Research Institution | Forestry and Forest Products Research Institute |
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Principal Investigator |
大村 和香子 国立研究開発法人森林総合研究所, 木材改質研究領域, 領域長 (00343806)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北條 優 公益財団法人国際科学振興財団, 研究員 (80569898)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | シロアリ / 大顎 / 金属 / 強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シロアリは摂食行動において、常に木材の切削・加工・運搬のため大顎を使用して生活している。このような繰り返し使用に耐える大顎は、シロアリが木材を栄養として造る高耐久性機能材料と考えられ、大顎形成・耐久性付与メカニズムの解明は、新たな生物模倣材料の開発に繋がる可能性を秘めている。
シロアリ大顎の耐久性付与メカニズムを明らかにするため、昨年度に引き続き、微小な粒子を材料表面に投射することで生じるエロージョンの深さ等から材料特性を評価するMSE (Micro Slurryjet Erosion) 法を利用して、投射する粒子の素材（形状）の違いにより、異なるシロアリ種ならびに脱皮前後の大顎先端部の耐摩耗性と耐衝撃性の違いを検討した。MSE試験においては、球状シリカを対象物の特定箇所に投射する衝撃モードと、多角アルミナを投射する切削モードの両方を実施した。大顎の耐衝撃性については、表面よりも内部が強く、耐摩耗性と比較して種による差が大きかった。大顎全般としては耐衝撃性が強いほど耐摩耗性も強かったが、ネバダオオシロアリ職蟻のみ、耐摩耗性が供試シロアリ中で最も強いにもかかわらず、耐衝撃性が弱いという結果を得た。ネバダオオシロアリ職蟻では幼若ホルモン類似体の一種ハイドロプレンの作用により、微量金属を含む大顎の着色部分ごと脱皮し、前兵蟻へと分化した。この前兵蟻の大顎は包埋作業時に何個体も破損してしまうほど脆く、計測が非常に困難であった。計測結果も脱皮前の職蟻、最終型の兵蟻の大顎と比較して耐衝撃性が10倍程度弱かった。職蟻から兵蟻への分化では、前兵蟻を経て脱皮が２回行われる。大顎表皮の硬化は前兵蟻では顕著ではないことから、兵蟻への分化後のクチクラの硬化に伴って生じると予想される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
シロアリの脱皮促進に関しては、種々の昆虫生長阻害剤や幼若ホルモン類似体の投与を実施した結果、幼若ホルモン類似体の一種ハイドロプレンの効果が最も高いことを明らかにした。大顎の耐久性に関しては、MSE試験を高度化し、新たに球状シリカ（計画時点ではジルコニウム球体）を使用して、多角アルミナで得た結果と比較することにより、各々耐衝撃性と耐摩耗性についての計測データを計画通り得ることができた。金属キャリアタンパクに関しては定量的データが得られていないため、次年度は次世代シークエンサーを使った遺伝子発現の定量化を試みる計画としている。生分解抵抗性については、観察に留まり定量・定性的な傾向が得られていないため、継続して検討を続ける。
以上の状況を鑑み、現段階での状況をおおむね順調に進捗していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
脱皮直後からクチクラ化後の硬化にともなう、もしくは加齢による大顎の強度増加と金属キャリアタンパクとの関係を検討し、総合的にシロアリが大顎へ金属を蓄積するメリットの解明を進める。
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| Causes of Carryover |
研究代表者の未使用額は学会参加旅費をパック旅行としたことから生じた差額程度であった。
一方、研究分担者は研究期間中に異動があったため、研究費の次年度への繰り越しが発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究分担者のサンプリングのための旅費として使用するとともに、金属キャリアタンパクの発現量比較につき精査するため、次世代シークエンサーを使った遺伝子発現の定量化を中心に使用する計画である。
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