生物系特定産業技術研究支援センター

新技術・新分野創出のための基礎研究推進事業

2005年度 研究成果

化学環境認識に基づく「昆虫行動決定スイッチングシステム」の解明

研究の目的

簡潔な神経構造を以って豊かな行動を見せる昆虫をモデルに、分子、細胞、個体レベルの研究を階層縦断的に行い、主に、味覚刺激により誘導される摂食行動の切り替えがどのように行われるかに注目して、そのメカニズムを明らかにする。

研究項目及び実施体制(◎は研究代表者)

  • 昆虫型行動決定スイッチングシステムとして作動する接触化学受容細胞の機能蛋白質とその遺伝子の特定
    (◎尾崎 まみこ/京都工芸繊維大学)
  • 昆虫の接触化学受容細胞の作動機構と行動決定システムにおける役割
    (中村 整/電気通信大学)
  • 昆虫の接触化学システムを通した行動制御の基礎研究
    (朝岡 潔/(独)農業生物資源研究所)

研究の内容及び主要成果

  • 分子レベルの研究:クロキンバエの摂食行動に着目し、味覚受容部位のプロテオーム解析により蛋白質を特定し、その構造と機能を決定した。特に2種類のG 蛋白質Gs とGq が、各々糖刺激を受けた受容分子と共役することで糖受容神経が興奮あるいは順応の双方向に進むことから、これらのG 蛋白質が摂食行動を誘導する糖受容細胞の神経活動のスイッチングを司っていることが証明された。
  • 細胞レベルの研究:クロキンバエの拒食を促す受容細胞の機能的特定と、その働きに不可欠なOBP の関与について新たな発見があった。摂食を促す糖受容細胞の活動についても、その情報変換過程にNO カスケードが関わっていることを、いくつかの機能蛋白質の存在とともに世界で初めて証明することができた。
  • 個体レベルの研究:摂食行動を左右する食欲の増減の切り替えには味覚のほかに内外の環境要因が関与するが、中枢の情報統合を介した摂食行動を調節する生体アミンを、クロキンバエとカイコで探索した。
  • クロオオアリの攻撃行動において巣特異的化学シグナルを受容判別する感覚器を発見した。

見込まれる波及効果

昆虫の摂食行動の制御に繋がる本研究成果は、害虫防除の観点から農林業における生産性の向上を図る上で考慮すべき根幹を成す基礎的知見となる。味覚器で働くOBP は、苦味や毒性のある親油性化学物質を包み込んで安全かつ有効に親水環境へ移すキャリアとして、汚水処理や飲料の苦味除去に利用価値が期待される。

主な発表論文

  • Ozaki M., et al.: Perception of noxious compounds by contact chemoreceptors of the blowfly, Phormia regina: Putative role of an odorant-binding protein. Chemical Senses 28: 349-359 (2003)
  • Murata Y., et al.: Intrinsic nitric oxide regulates the taste response of the sugar receptor cell in the blowfly,Phormia regina.Chemical Senses 29: 75-81 (2004)
  • Sasaki K. and Asaoka K.: Different physiological properties in a pool of mandibular closer motor neurons in a caterpillar, Bombyx mori. Neurosci. Let. 374: 166-170 (2005)
  • Nisimura T., et al.: Experiential effects of appetitive and nonappetitive odors on feeding behavior in the blowfly,Phormia regina:A putative role for tyramine in appetite regulation. J. Neurosci. 25: 7507-7516 (2005)
  • Ozaki M., et al.: Ant nestmate and non-nestmate discrimination by a chemosensory sensillum. Science 309: 311-314 (2005)

研究のイメージ

化学環境認識に基づく「昆虫行動決定スイッチングシステム」の解明