チョウの可塑的な休眠機構から紐解く環境要因と発生制御機構のクロストーク形成

从蝴蝶的塑性休眠机制揭示环境因素与发育控制机制之间的串扰形成

• 批准号: 21K15165
• 负责人: 小川 浩太
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K15165/
• 关键词: 表現型可塑性; ライフサイクル; 休眠; 日周応答; 越冬戦略; 台風攪乱; ビックデータ解析; 統計的因果推論; 表現型可塑性; ライフサイクル; 休眠; 日周応答; 越冬戦略; 台風攪乱; ビックデータ解析; 統計的因果推論

越冬戦略は生物の高緯度地域への進出/適応において極めて重要である。東洋区を中心に生息するツマベニチョウは亜熱帯域では食餌植物依存的に蛹休眠が誘導されるが、分布北限域の九州では日長依存的な蛹休眠を獲得している。本研究では本種の日長応答性の獲得プロセスの解明を目指し、移行帯にあたる琉球列島の本種の休眠戦略の研究を進めている。本年度は飼育実験により、南琉球(八重山諸島)では本種の休眠性が完全に失われているが、中琉球（沖縄島）では休眠性を示す個体と示さない個体が混在し、九州では全個体が短日による休眠性を示すことを明らかにした。また、これまでのフィールド研究により八重山諸島では季節性の台風による強風で秋にホストの落葉とそれに続く萌芽が誘導され、その萌芽(ラマスシュート)を利用することで、落葉性のホストを食樹としながらも非休眠で越冬を行うライフサイクルが獲得されていると予想されたので、蝶愛好家コミュニティに蓄積されたツマベニチョウの過去10年分の採集記録と気象データを利用し、個体群動態に台風等がどのように影響をあたえるか統計的因果推論により評価した。その結果、台風がツマベニチョウの発生パターンに大きく影響すること、そしてその影響の仕方は八重山諸島と沖縄島では異なること、八重山諸島では強風が個体数に影響を与えることなどが示された。研究開始時点では、シンプルな休眠性の進化メカニズムを想定していたが、予測不能な環境攪乱が植物の季節性をマスクすることで、休眠性獲得にネガティブに作用していることを明確に示すことができた。研究開始時点の予想とは異なる結果であるが、進化生物学的に非常に示唆に富む結果が得られた。

越冬的策略对于生物体进入/适应高纬度地区至关重要。主要生活在东部地区的麻雀以饮食植物依赖性的方式诱导了亚热带地区的pupal休眠状态，但是在九州（Kyushu）处于最北端的分布区域，它以日间依赖性的方式达到了pup鼠的休眠状态。这项研究旨在阐明获得该物种的光周期反应性的过程，目前正在对该物种的休眠策略进行研究，该物种位于过渡区。今年，繁殖实验表明，尽管该物种的休眠性完全失去了其在南方岛南部（Yaeyama群岛），Churyukyu（冲绳岛）和非门人的休眠性，而在短时间下，Kyushu中的所有个人都表现出了休眠状态。此外，已经预测，在Yaeyama群岛中，由于季节性台风引起的强风，在秋季诱发了宿主的叶子和随后的芽，并且通过使用这些芽芽（喇嘛芽），这是一个越冬的生命周期，同时又使用了越来越多的室，同时又使用了野生的宿主。因此，我们使用了过去10年中蝴蝶爱好者社区中积累的蛇蛇的收集记录和天气数据，以评估台风和其他二十年代如何使用统计因果推论影响人群动态。结果表明，台风对麻雀的模式产生了重大影响，Yaeyama群岛和冲绳群岛之间的影响有所不同，并且强风影响了Yaeyama群岛的人口。在研究开始时，设想了一种简单的休眠演化机制，但是有可能清楚地证明，不可预测的环境干扰对通过掩盖植物的季节性而对休眠性的获取产生负面影响。尽管结果与研究开始时预测的结果不同，但它们在进化生物学研究中产生了高度启发性的结果。