postembryonic development of peripheral and central sex pheromone processing in the American cockroach

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ワモンゴキブリ成虫雄は、成虫雌の放出する性フェロモン、ペリプラノン-A（PA）および主成分であるペリプラノン-B（PB）を受容することで性行動を起こす。一方で、幼虫も性フェロモンを高感度に受容できるが、性フェロモンに対して行動応答を示さない。したがって本研究では、性フェロモン受容・処理機構の生理学的な特性の変化が性行動の発現の有無に反映していると仮説を立て、実験を進めた。まず、幼虫雄から成虫雄への成長に伴って性フェロモン応答性感覚子の形態を変化させることで、内在する性フェロモン感覚細胞の応答感度が10倍程度上昇していることを明らかにした。この結果は上記仮説を支持するものであり、応答感度の上昇に寄与する因子を探ることが性行動発現機構を探るうえで重要であると考えた。そこで、嗅覚受容体が要因の一つであると予想し、ワモンゴキブリの性フェロモン受容体の同定を試みた。ワモンゴキブリでは、分子生物学的実験手法であるRNAi法を用いることで特定の遺伝子の発現を高効率に阻害できることが明らかになった。さらに電気生理学的実験を組み合わせて詳細な遺伝子の機能解析を行うことで、ワモンゴキブリの性フェロモンPAおよびPB受容体の同定に世界で初めて成功した。次に、性フェロモン受容体の発現阻害個体のPAまたはPBに対する行動応答を記録したところ、PBを処理する神経機構の活性化が性行動の発現に特に重要であることが本研究によって明らかになった。最後に、性フェロモン受容体の発現量を成長段階毎に比較すると、成虫雄の性成熟の過程でその発現量が顕著に増加することが明らかになった。従って、ワモンゴキブリではPA、PB受容体の発現量が成長依存的に増加することで性フェロモン受容・処理機構の生理学的な特性を変化させ、この変化が性行動の発現の有無に反映していることを十分に示す成果が得られた。