社会性昆虫における自他の識別:アリの「同巣認識フェロモン」識別機構の解明

群居昆虫的自我与他人区分：蚂蚁“同伴巢识别信息素”识别机制的阐明

• 批准号: 02J02453
• 负责人: 勝又 綾子 (和田 綾子)
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J02453/
• 关键词: Chemosensoryprotein; hydrocarbon; ant; nestmate recognition; electrohysiology; attack; chemical sense; Chemosensory Protein; 炭化水素; アリ; 同巣識別; 攻撃; 化学感覚; 電気生理; クロオオアリ; Chemical Communication; 同巣認識; 化学感覚毛; 触角

本研究課題における達成課題は1、「同巣認識フェロモン」として働く炭化水素の推測、2、炭化水素を受容する触覚上の化学感覚毛の探索と神経細胞の応答特性、3、化学感覚毛内の神経細胞が炭化水素を受容するメカニズムの推測の三つである。平成16年度に明らかになった知見を以下に記す。1、クロオオアリの体表に存在するコロニー特異的な炭化水素のうちメチル側鎖炭化水素およびアルカンは巣内の個体の齢やカーストの情報認識に関与する可能性が多変量解析によって明らかとなった。2、クロオオアリの触角上の鐘状感覚子の基部には約200からなる神経細胞が存在し、感覚毛内へ樹状突起を伸ばしており、またその軸策は触角葉の特定の領域へ投射していることが逆行性染色法により明らかとなった。このことより、同巣識別に利用される化学感覚毛からの情報は触角葉において特定の二次プロセッシングを受け中枢へあがると考えられた。3、14年度、15年度においてはアンテナの鐘状感覚子の分布している領域に特異的の発現しているChemosensory Protein (CSP)グループのタンパク質を発見し大腸菌による大量発現手法を確立し、また大腸菌で大量発現したCSP (CjapCSPと命名した)の抗体を用いてCjapCSPが鐘状感覚子内に発現していることを確認した。更にCjapCSPとアリの体表炭化水素の結合実験を行い、CjapCSPがアリの体表炭化水素のキャリアプロテインとなる可能性を示した。16年度においては同巣・異巣炭化水素をCjapCSPの含まれる水溶液に溶解させ、これを刺激液として鐘状感覚子から電気生理学的応答を記録した。その結果、CjapCSPが外界の炭化水素を組成比そのままに水溶液中へ溶解させることで、鐘状感覚子は同巣・異巣の炭化水素を識別する疝気生理学的な応答を正常に示すことが明らかとなった。つまり「体表炭化水素感受性感覚毛内には炭化水素のキャリアとして働くCjapCSPが含まれ、鐘状感覚子内の感覚細胞はCjapCSPによってリンパ液中(親水環境)に再現された同巣・異巣炭化水素組成比の違いを通じて接触した対象が同巣か異巣かを識別する応答を示し、そのシグナルが中枢へあがった結果、異巣個体に対する攻撃行動が誘起される」という、アリの感覚器を通した同巣認識フェロモンの識別と行動のメカニズムの一部を解明することができた。

The research aims to achieve the following tasks: 1."Understanding the same phenomenon" and "Presumption of carbonized water element"; 2. Exploration of chemical sensitive hair on contact surface of carbonized water element and response characteristics of neurons; 3. Presumption of chemical sensitive hair on contact surface of carbonized water element. The following is a summary of the results obtained in 2016. 1. The existence of specific carbonized water elements in the surface of the body is related to the possibility of multiple quantitative analysis of the information of individuals in the body. 2. The basal part of the bell-shaped sensilla on the antenna is about 200 degrees. The nerve cells exist, and the dendrites in the sensilla are extended. The axis of the antenna is opposite to the specific field of the antenna leaf. This is the first time that we've seen this. 3. In 2014 and 2015, the distribution of the bell-shaped sensor-like protein in the field was confirmed by the discovery of a large number of chemo sensory-like Protein (CSP) in Escherichia coli, and a large number of antibodies were found in CSP (CjapCSP). In addition, the possibility of the combination of CjapCSP and free surface carbonized water elements is shown. In the 16th year, the solution of CjapCSP was dissolved in water, and the electrical physiology of the solution was recorded. As a result, CjapCSP can be identified as a normal physiological response to changes in the composition of carbonized water from the outside world. CjapCSP contains the same or different carbon atoms in the sensory hair, and the sensory cells in the bell-shaped sensory hair reproduce the same or different carbon atoms in the liquid (hydrophilic environment). A part of an individual's response to an attack is to be understood.

项目成果

和田綾子, 藤川和世, 山岡亮平, 尾崎まみこ: "クロオオアリの触角に含まれるChemosensory Proteinの機能解析"日本味と匂学会誌. 第10巻,第3号. 675-676 (2003)

和田绫子、藤川和世、山冈良平、尾崎麻美子：“黑木蚁触角中所含化学感应蛋白的功能分析”日本味觉学会杂志第 10 卷，第 3 期 675-676（2003 年） ）

山岡亮平, 和田綾子: "昆虫のにおい行動"アロマサイエンスシリーズ21(2)においと脳・行動. 228-238 (2003)

Ryohei Yamaoka、Ayako Wada：“昆虫的气味行为”芳香科学系列 21(2) 气味、大脑和行为。

Nestmate/non-nestmate discrimination by a novel chemosensory organ in a carpenter ant.

木蚁中新型化学感应器官对巢友/非巢友的辨别。

• 期刊: SCIENCE (accepted)
• 作者: Mamiko Ozaki^*;Ayako Wada-Katsumata^*;Kazuyo Fujikawa^*;Masayuki Iwasaki†;Fumio Yokohari† Yuji Satoji^*;Tomoyosi Nisimura^*;Ryohei Yamaoka^*
• 通讯作者: Ryohei Yamaoka^*

Mamiko Ozaki, Teruhiko Takahara, Yasuhiro Kawahara, A ako Wada-Katsumata, Keiji Seno, Taisaku Amakawa, Ryohei Yamaoka, Tadashi Nakamura: "Perception of noxious compounds by contact chemoreceptors of the blowfly, Phormia regina : putative role of an odoran

Mamiko Ozaki、Teruhiko Takahara、Yasuhiro Kawahara、A ako Wada-Katsumata、Keiji Seno、Taisaku Amakawa、Ryohei Yamaoka、Tadashi Nakamura：“通过苍蝇接触化学感受器感知有毒化合物，Phormia regina：气味的假定作用

尾崎まみこ, 和田綾子, 岩崎雅行, 横張文男, 尼川大作, 山岡亮平: "社会性昆虫のケミカルコミュニケーション:アリ超個体社会における自己・非自己認識機構"日本味と匂学会誌. 第10巻,第3号. 505-506 (2003)

Mamiko Ozaki、Ayako Wada、Masayuki Iwasaki、Fumio Yokohari、Daisaku Amakawa、Ryohei Yamaoka：“社会性昆虫的化学通讯：蚂蚁超个体社会中的自我/非自我识别机制”日本味觉学会杂志，第 10 卷。 ，第3号。505-506（2003）