チョウの味覚による寄主植物選択―成虫の産卵と幼虫の摂食

Abstract

チョウの産卵や摂食において最終確認となるのが味覚である。チョウは自分の採餌においては口吻で味覚物質を受容するが，産卵においては，前肢先端の跗節に存在する感覚毛（味覚感覚子）によって植物の葉に含まれる成分である産卵刺激物質を検知する。 ジャコウアゲハの成虫及び幼虫において味覚に関する一連の実験を行った。成虫の前肢跗節の味覚感覚子は雌雄ともに存在するが，雄は２種類，雌は３種類を形態学及び電気生理学の手法により同定した。また，成虫の雌の前肢第５跗節には雌特異的な味覚感覚子が多数分布しており，この感覚子は産卵刺激物質を検知していることが分かった。幼虫は寄主植物を摂食する際，口器で確認する。幼虫は口器に３種類の味覚感覚子が存在し，植物の葉に含まれる成分を検知している。 ジャコウアゲハ成虫の雌雄の跗節部分からタンパク質を抽出して解析を行ったところ，雌特異的なタンパク質が存在した。その中で一番多く存在したタンパク質は主要な産卵刺激物質であるウマノスズクサに含まれるアリストロキア酸の結合タンパク質であることがわかった。この産卵刺激物質は脂溶性であり，水溶性の結合タンパク質に結合して味覚受容体に運ばれる。そして，感覚神経系の入力を経て産卵行動が出力される。

Translated Abstract

Butterflies use their sense of taste to select their specific host plants. In this study, morphological distribution and electrophysiological responses of taste sensilla were investigated in a butterfly, Atrophaneura alcinous. In oviposition behavior, females detect two plant compounds of an alkaloid (aristolochic acid) and a monosaccharide (sequoyitol) with tarsal taste sensilla on the forelegs. In the fifth tarsi on the forelegs, adult males have two types of taste sensilla, whereas females have the same types as males and also have a female-specific type of taste sensilla (long B type). Adult females use long B type sensilla when searching for oviposition sites to discriminate between host plant compounds and other chemicals. In larvae, there were two types of styloconic sensilla and pharyngeal sensilla on the larval mouthparts, which detect host plant compounds for selecting host plants as food. To understand the transduction mechanism involved in oviposition stimulants at the molecular level, oviposition stimulant binding protein (OSBP) was isolated from the tarsi on the forelegs of female adults of A. alcinous. Immunochemistry revealed that OSBP was expressed only in the females. Using a highly sensitive fluorescent micro-binding assay, OSBP was shown to be bound to aristolochic acid. Adults and larvae of A. alcinous have evolved specialized chemosensory systems for detecting host plant compounds as stimulants for oviposition and feeding.

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