2016 Fiscal Year Annual Research Report
アブラムシ－アリ相利共生系、およびアブラムシ－捕食者系における共進化の地理的解析
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26291090
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
市野 隆雄 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (20176291)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
服部 充 長崎大学, 水産・環境科学総合研究科, 助教 (80710095)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 種間関係 / 共進化 / アリ / アブラムシ / 捕食 / 種特異性 / 地域適応 / 対抗進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
追加調査により、これまで日本で記載されているすべてのクチナガオオアブラムシ属の種について、寄主植物種および共生アリ種との対応関係を明らかにした。
信州ではクロクサアリと、関東ではトビイロケアリと主に相利共生関係を結ぶヤノクチナガオオアブラムシについて、その体表面炭化水素が地域間で変異することを明らかにした。この結果は、ヤノクチナガオオアブラムシが体表面炭化水素によって地域ごとに異なる共生アリ種に対し適応していることを示唆している。
ヤノクチナガオオアブラムシに寄生するアブラムシの寄生蜂1種について、ミトコンドリアDNAのCOI領域を用いた分子系統解析を行った結果、本種が大きく2つの系統に分かれることが明らかになった。これらの2系統は、それぞれクサアリ亜属およびケアリ亜属と共生するアブラムシ種を寄主として利用していた。この結果は、寄生蜂がアブラムシの共生アリ種に対して種特異性をもっていることを示唆している。
ササコナフキツノアブラムシのスペシャリスト捕食者であるゴイシシジミ幼虫の体毛長を人為的に操作し、体毛長と兵隊からの攻撃の受けやすさとの相関を調べた。その結果、体毛長が長い場合に比べ短い場合に兵隊の攻撃が成功しやすいことが明らかになった。このことは、ゴイシシジミ幼虫が体毛によって兵隊の自身への攻撃を物理的に防いでいることを示している。
ゴイシシジミ幼虫のササコナフキツノアブラムシへの化学擬態の可能性を検証するため、ゴイシシジミ幼虫とササコナフキツノアブラムシの体表炭化水素の類似性を調べた。その結果、ゴイシシジミ幼虫は他のジェネラリスト捕食者（アブ類の幼虫）よりもササコナフキツノアブラムシに類似した体表炭化水素を保持していることが明らかになった。このことは、ゴイシシジミ幼虫が体毛によって兵隊の自身への攻撃を化学的に避けていることを示唆している。
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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
アリ‐アブラムシ系において、アリは自身と異なる体表面炭化水素を持つ者を攻撃することから、この共生関係の構築にアブラムシの体表面炭化水素が重要だと考えられる。そこで、本年度は主な共生アリ種の異なる地域間に着目し、地域間でヤノクチナガオオアブラムシの体表面炭化水素が異なることを明らかにした。これにより、アブラムシが地域に特有な共生アリ種から自然選択を受けた結果、異なる体表面炭化水素を進化させたことが示唆された。
さらに、クチナガオオアブラムシ属－アリ共生系に関与するアブラムシの寄生蜂について、その生態調査と分子系統解析から、寄生蜂が寄主であるアブラムシに対してだけでなく、アブラムシと共生関係を結ぶアリ種に対しても多様化していることを示唆する結果を得た。
一方、アブラムシとそれを捕食するスペシャリスト捕食者の系においては、ササコナフキツノアブラムシのスペシャリスト捕食者であるゴイシシジミ幼虫が、自身の体毛により兵隊からの攻撃を防いでいることを明らかにした。この結果は、兵隊の武器サイズの地理的変異とゴイシシジミ幼虫の体毛長の地理的変異が相関することを示唆している。
本研究の目的である共進化の地理的モザイクを明らかにするためには、注目する相互作用系に参加している生物種の適応形質を明らかにすることが必須である。本年度は、この点について、アブラムシ－アリ共生系、およびアブラムシ－捕食者系の両方の系において重要な結果が得られたことから、研究は順調に進展していると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
アブラムシ-アリ相利共生系においてアブラムシの体表面炭化水素による化学擬態に対する共生アリ種の対抗進化の地理的モザイクを明らかにするためには、アブラムシ側の体表面炭化水素の変異だけでなく、その違いを見破るアリ側の体表面炭化水素識別能力の違いも検出する必要がある。そこで、今後はヤノクチナガオオアブラムシと共生関係を結ぶ頻度の異なる地域間でクロクサアリのヤノクチナガオオアブラムシの化学擬態を見破る能力を比較する。
さらに、共生アリ種が異なる場合、ヤノクチナガオオアブラムシの長大な口吻の形態が異なるかどうかを明らかにする。本種は寄主植物の幹に口吻を刺して篩管液を吸汁するため、口吻の長さや太さ、先端部の形態が、吸汁の効率や、ひいては吸汁した師管液の代謝産物である甘露の排泄効率に影響すると予測される。一方、共生アリであるクサアリ亜属とケアリ亜属の間では、その随伴行動の違いからアブラムシに対する甘露要求度が異なることが予測される。これらの予測が正しければ、甘露要求度の高いクサアリ亜属に随伴されるヤノクチナガオオアブラムシでは、ケアリ亜属に随伴されるヤノクチナガオオアブラムシよりも口吻が長く、また太くなっており、甘露分泌量も多くなっていることが予想される。
ササコナフキツノアブラムシ-捕食者の系において、これまでの研究成果により互いの適応度に影響を与えることが示唆された2つの形質、すなわち「兵隊アブラムシの武器サイズ（前脚長、ツノ長）」および「捕食者幼虫の防衛形質サイズ（体毛長）」の時空間的な変動に注目して研究をすすめる。複数の地理的に離れたアブラムシ集団において、6月から8月にかけて、兵隊アブラムシと捕食者それぞれの形質サイズを調べ、両者の（攻撃と防衛の）形質サイズが、時間的空間的に相関しているかどうかを検証する。
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| Causes of Carryover |
当初計画で見込んだよりも安価に研究が進んだため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は平成29年度請求額と合わせて人件費および消耗品費として使用する予定である。
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