昆虫中枢神経は、休眠誘導に必要な環境情報をどのように保持するか?

昆虫中枢神经系统如何保留诱导滞育所需的环境信息？

• 批准号: 11142201
• 负责人: 早川 洋一
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11142201/
• 关键词: 昆虫; 休眠; 記憶; ヨトウガ; 発育阻害ペプチド(GBP); ドーパミン; ドーパデカルボキシラーゼ; 日長リズム

昆虫休眠は、各々の昆虫が経験した日長時間や気温といった環境条件を認知記憶し、種に固有の発育段階で誘導される生理現象である。本研究では、特に、短日条件で休眠誘導される昆虫において、その短日記憶が中枢神経系でどのように保持されるかを明らかにすることを目的とする。そのため、蛹休眠性のヨトウガを実験材料に用い、休眠誘導に関係すると考えられる2つのファクター、ドーパミンとGBP(growth-blocking peptido)、の中枢神経系における分布及び濃度の変動を解析した。結果を各々のファクター毎に記す。<ドーパミン>ヨトウガのドーパミン生合成酵素dopadecarboxylaseに対する抗体を作成し、組織免疫染色を行った。その結果、脳内では片側おおよそ4カ所にドーパミン産生細胞群が、食道下神経節及び前顎神経節に産生細胞が各々4個と3個存在することが明らかになった。脳内ドーパミン産生細胞の中には、短日飼育条件化でdopadecarboxylase濃度がより高まる傾向を示す細胞も存在する。ただ、現時点では、まだどの細胞あるいは細胞群が、短日条件と休眠誘導を直接結び付けているものか明らかになっていない。<GBP>ヨトウガGBPmRNAをプローブに用いin situ hybridizationをおこなった。その結果、GBPmRNAは、脳表層に近いタイプ1及びタイプ2グリア細胞で発現していることが明らかになった。さらに、その発現量は、短日条件飼育によって増加することが明らかになった。短日飼育下での脳内ドーパミン濃度の上昇、および、単離脳培養系におけるGBPの脳内ドーパミン濃度上昇活性については、これまでの研究によって証明している。今回明らかにした短日条件飼育による脳内GBPmRNAの発現量増加の事実は、短日→GBP発現上昇→ドーパミン濃度上昇を間接的にではあるが証明したことになる。

Insect dormancy is a physiological phenomenon induced by environmental conditions, cognitive memory, and inherent developmental stages of insects. The purpose of this study is to induce dormancy in insects under special and short-day conditions, and to maintain short-day memory in the central nervous system. The relationship between dormancy induction and material use, dormancy induction, distribution and concentration of dormancy in central nervous system were studied. All of them. The antibody against dopadenylase was prepared and tissue immunostaining was performed. As a result, there were 4 cells in each of the 4 segments of the inner segment, 4 cells in each of the subesophageal segment and 3 cells in each of the anterior mandibular segment. The presence of dopadenylase in the medium and short-day conditioned cells indicates the presence of a high concentration of dopadenylase in the cells. The cell population is divided into two groups: one is the current cell population, the other is the short-term cell population. <GBP>GBP mRNA is used in situ hybridization. The results showed that GBP mRNA was present in the cells near the surface of the cell. In addition, the amount of light emitted by the sun and the amount of light emitted by the sun and the amount of light emitted by the sun increased under short-day conditions. The increase of GBP concentration in the culture system under short-day culture was demonstrated by the study of GBP activity in the culture system. The increase in GBP mRNA production during the period of short-term breeding was demonstrated by the increase in GBP mRNA production during the period of short-term breeding.

项目成果

V.Kostal: "Induction and development of winter larval diapause in a drosophilia fly, Chymomyza costata"46. 417-428 (2000)

V.Kostal：“果蝇 Chymomyza costata 冬季幼虫滞育的诱导和发育”46。

V.Kostal: "Dopamine and serotonin in the larval CNS of a Drosophilia fly, Chymomyza costata : are they involved in the regulation of diapause?"Arch.Insect Biochem.Physiol.. 42. 147-162 (1999)

V.Kostal：“果蝇幼虫中枢神经系统中的多巴胺和血清素，Chymomyza costata：它们是否参与滞育的调节？”Arch.Insect Biochem.Physiol.. 42. 147-162 (1999)

Y.Hayakawa: "Distribution of growth-blocking peptide in the insect central neruous tissue"Cell Tissue Res.. (in press). (2000)

Y.Hayakawa：“生长阻断肽在昆虫中枢神经组织中的分布”细胞组织研究（正在出版）。

M.R.Strand: "Plasmatocyte spreading peptide(PSP) and growth blocking pepcide (GBP) are multifunctional homologs"J.Insect Physiol.. (in press). (2000)

M.R.Strand：“浆细胞扩散肽（PSP）和生长阻断肽（GBP）是多功能同源物”J.Insect Physiol..（正在出版）。

V.Kostal: "Circadian factor influences induction of seasonally expressed hibernal diapause in a drosophila fly"J.Insect Physiol.. (in press). (2000)

V.Kostal：“昼夜节律因素影响果蝇季节性表达的冬眠滞育的诱导”J.Insect Physiol..（正在出版）。