Chemical ecology of sexual isolation and reproductive interference in pulmonates

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H01448
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 浅見 崇比呂 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (10222598)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉村 仁 長崎大学, 熱帯医学研究所, 客員教授 (10291957) ; 朴 虎東 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (20262686) ; 渡辺 信子 神奈川大学, 理学部, 助教 (40291744) ; 伊集院 久子 神奈川大学, 付置研究所, 研究員 (60398948) ; 國頭 恭 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (90304659)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 有肺類

Outline of Annual Research Achievements

陸棲の軟体動物では、一般に人工繁殖が難しく、多くは世代時間が数年におよぶため、繁殖行動・交雑の人為操作・統計解析が難しい。このため、性的隔離・繁殖干渉の研究が世界的に手つかずの状態にある。さらに、成熟及び未成熟の個体齢や未交尾及び既交尾・産卵等の繁殖歴を操作しての、性成熟を制御した操作実験・生物検定（バイオアッセイ）が困難をきわめ、性フェロモンの化学特性・生態機能に関する知見が皆無である。これまでに、研究代表者は、これらの技術的問題を解決するために有肺類モデル系を開発する基礎研究基盤を固め、コハクオナジマイマイとオナジマイマイの世代時間を短縮し、生態・行動・生活史形質の遺伝解析が可能なモデル系を実用化した。近縁な本２種には、交尾前の識別、及び交尾中の識別による性的隔離が不完全ながら進化している。本２種が交雑すると、コハクオナジマイマイは雌としてのみ、オナジマイマイは雄としてのみ繁殖する。同種個体と他種個体を識別し、選択的に同種個体に対して求愛・交尾を行うことがこれまでの配偶者選択実験から明らかである。独自に開発し実用化したオルファクトメーターをもちいた選択行動によるバイオアッセイの精度を改善し、配偶者選択すなわち種間の性的隔離が揮発性の分泌物質に依存することを証明した。しかし、成熟個体が分泌する物質の揮発性分画がSPME法で採取できる量が少ないことがガスマス分析による検出と識別がこれまで妨げられていることを示唆する分析結果を得た。そこで揮発性分泌物質を濃縮する手法を新規に開発した。この濃縮物のGCMS分析の効率を高めることにより標的分子の検出精度を高めることに成功した。これらの手法と分析データをもとに、検出・同定した物質の分子構造を種間で比較し、成熟個体に特有の種間の差異を網羅的に解析した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

個体ごとの単位時間あたりの分泌量が小さいことがGCMSによる揮発性分泌物質の分析精度の限定要因となってきた。このため、多数個体から分泌された揮発性物質をトラップし、濃縮する手法の開発に試行錯誤を続け、これまでに分子種の同定の精度及び再現性を飛躍的に改善することに成功し、かつ種間の差異を網羅的に検出することに成功した。

Strategy for Future Research Activity

分泌物質の認識により種間で相互に配偶者を識別する上で不可欠の分子構造の差異を特定するための化学分析とバイオアッセイを推進する。雑種第一代の感受力と標的物質産生力を量的に評価するための繁殖操作実験を展開する。雑種個体の生産する揮発性分泌物質の分子構造が本2種（親種）のそれらと対応するか否かを判定する。