2019 Fiscal Year Annual Research Report
Ecological effect of genome controlling animal movement which affects to individual fitness and population
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18H02510
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
宮竹 貴久 岡山大学, 環境生命科学学域, 教授 (80332790)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三浦 一芸 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 西日本農業研究センター, 再雇用職員 (10355133)
富岡 憲治 岡山大学, 自然科学学域, 教授 (30136163)
佐々木 謙 玉川大学, 農学部, 教授 (40387353)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 死にまね |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物の動きが制御する行動形質が適応度にどのように影響するのかについて、昆虫類を材料として調査した。対象とした行動は、おもに対捕食者戦略、捕食戦略、移動分散戦略および繁殖・交尾戦略である。対象とした生物は主にコウチュウ目の昆虫である。とくにコクヌストモドキ類については、生物の動きに関する形質のうち、歩行移動および不動行動に対して人為的な選抜実験を行い、確立した育種系統間で、相関反応を精査するとともに、トランスクリプトーム解析を実施し、死んだふり行動を制御する遺伝子群を網羅的に解析した。その結果、ドーパミンを介したチロシン代謝系の遺伝子群が生物の動きに関与していることを明らかにした。生物の対捕食者戦略である死んだふりの適応と進化の仕組みについては、ダーウィン以降、科学的に証明されてこなかった。この研究では、甲虫類の死んだふり行動について、古典的な育種実験と行動観察に加えて、トランスクリプトーム解析によって形質に関わる遺伝子群を明らかにできた。その結果、死んだふりにはチロシン代謝系に含まれるドーパミン関連遺伝子が大きく関与していることが世界に先駆けて明らかとなった。一連の研究は、生物の対捕食戦略の教科書にも掲載され、死んだふりという行動を対捕食者戦略の科学として位置付ける役割を果たした。生物の対捕食者戦略である死んだふりの適応と進化の仕組みについては、ダーウィン以降、科学的に証明されてこなかった。この研究では、甲虫類の死んだふり行動について、古典的な育種実験と行動観察に加えて、トランスクリプトーム解析によって形質に関わる遺伝子群を明らかにできた。その結果、死んだふりにはチロシン代謝系に含まれるドーパミン関連遺伝子が大きく関与していることが世界に先駆けて明らかとなった。
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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
ロング系統とショート系統間で、DNAリシークエンス解析を実施したところ、ロングでは2666個、ショートでは357個の遺伝子に変異があり、718個の遺伝子が両系統で重複して発現していた。カフェイン代謝系、チロシン代謝系、トリプトファン代謝系、チトクローム代謝系、寿命パスウェイ、ハエ目概日リズム関連遺伝子に注目してKEGGパスウェイ解析を行った。これらの系に関与する多くの遺伝子でロング系統での変異が有意に大きかった。チロシン代謝系のドーパミン関連遺伝子のなかから、昨年度qtPCRにおいても系統間の発現差の大きかったTcHpd遺伝子についてRNAiを施したところ、成虫におけるTcHpd KDによる不動時間に系統間で差の認められる傾向があった。また今年度は日本全国に設置されているコイン精米機（37か所）より野生成虫をサンプリングして飼育し、DNAリシークエンス解析で差の見られた概日リズムに注目しロコモーター・アクトグラフ装置を用いて、ショート系統とロング系統を全暗条件に置いて、赤外線センサーを用いて活動量を 14 日間計測した。計測した個体は 1585 匹に上る。計測した活動量より体内時計の周期（概日周期）、活動量、活動量の振幅を求めたところ、概日周期の長さは 緯度や経度と概日周期には関係がなかった。ところが、活動量は高緯度地域のほうが高い個体が多い傾向があり、北の集団ほど活動量の振幅の小さい個体の割合が多かった。寒暖の差の激しい厳しい環境で育った北国の昆虫では行動が厳格に制御される体内時計の支配を強く受けない個体のほうが生き延びやすいことを示唆している。以上のことからおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
コクヌストモドキの動きを支配する行動形質である死にまね行動については、長い間死んだふりをするロング系統と死んだふりをしないショート系統間で、DNAリシークエンス解析を実施したところ、ロングでは2666個、ショートでは357個の遺伝子に変異があり、718個の遺伝子が両系統で重複して発現していた。これらの遺伝子のなかから、カフェイン代謝系、チロシン代謝系、トリプトファン代謝系、チトクローム代謝系、寿命パスウェイ、ハエ目概日リズム関連遺伝子に注目してKEGGパスウェイ解析を行う予定である。
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