Although photoperiodic response has been an object of study for a long time, little is known about molecular mechanisms underlying this phenomenon. Recently, we have identified the gene (Dio2) which regulates photoperiodic response in gonadal growth in birds and possibly in mammals. Prolactin secretion is also regulated by photoperiod. However, the mechanisms of this response are different from those of gonadal response. Here, we overview current knowledge about vertebrate photoperiodic response, providing our recent results on molecular studies.

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葉が白っぽくなるとともに葉組織がかすり状に抜けた植物や，クモの巣に包まれたようになって枯れている植物を見かける。これは多くの場合ハダニ類による被害である。ハダニ類の中でもナミハダニTetranychus urticae（英名 the two-spotted spider mite）は1000種以上の植物を加害する害虫として知られ，古くからその生態や生活史が調べられてきた。近年はこれまでの知見をもとに，次世代シーケンサーを用いたゲノム解読やRNAseq解析などといった網羅的解析も行われるようになってきた。ナミハダニで得られてきた豊富な知見とこれらの新技術を組み合わせれば，これまで長らく謎であった「機構」の一端を明らかにできるのではないかと期待している。本稿ではモデル生物としてのナミハダニにスポットを当て，これまでの知見と最近の私たちの取り組みを通して，の生理学的機構を紐解いていきたい。

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温帯地域では季節の移り変わりによって外部環境が劇的に変化する。このような四季が存在する地域の生物の多くは１日の日長変化から季節を読み取り，生理状態や行動を適切に調節している。体内で約24時間周期のリズムを刻む体内時計である概日時計が，この日長測定に重要な役割を果たしていると考えられている。一方で，情報処理の中枢である脳神経回路内で，概日時計に基づいた日長情報がどのような神経シグナルを介して伝達され，細胞レベルでどのような日長応答を起こしているのかは長年不明であった。著者らの研究グループは，明瞭な日長応答を示すカメムシなどの野外採集昆虫を用いて，細胞レベルでの生理学的解析とRNA干渉法による遺伝子発現操作解析を組み合わせることで，この概日時計に基づいた日長情報の神経処理機構の解明に取り組んできた。本稿ではまず，概日時計に基づいた日長測定機構のこれまでの研究の歴史について紹介する。続いて，近年著者らが生殖機能に明瞭な日長応答を示すホソヘリカメムシを用いて明らかにした，日長情報を伝達する神経シグナルとそれを受け取った生殖制御細胞での日長応答について紹介したい。

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当年生アカマツを用い,これら稚苗を毎日,午前9時から午後4時までの7時間太陽光のもとにおいた後,暗室内に稚苗を運び入れ,暗期間中のいろいろな部分に50lux. のぎわめて弱い人工光線を1時間照明して暗期を中断させる実験を行ない,このような光中断処理が稚苗の伸長生長や乾物重量生長にどのような影響をおよぼすかについて調べた。その結果,暗期間中の最長継続暗期時間がより短くなるのにともない,主軸ではその長さがより伸長するとともに節間長もより長くなって光合成をするうえでより有利な形態に近づいた。また,葉では初生葉や本葉の数や長さがより増加して葉の受光面がより大になるとともに本葉の発現率もより増加した。したがって,葉の乾物重量がより増加し,そのため,地上部の乾物重変生長は,暗期間中の最長継続暗期時間が短くなるほどより増加した。一方,地下部の伸長ならびに乾物重量生長は,光中断処理による影響をうけなかった。

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四季の存在する地域に棲む動物は，季節の変化に応じて行動や生理機能を変えることで環境の変化に適応している．このとき動物たちは日照時間（光周期）を季節の指標としているため，このような性質はと呼ばれる．ウズラやマウスを用いた最近の研究により，脊椎動物におけるの制御機構が徐々に明らかとなりつつある．本稿では研究の歴史から，我々の研究によって明らかとなった動物が「春」を感じるしくみ，及び制御に重要な光情報を感知している「脳深部光受容器」の発見までを概説し，光情報をもとに引き起こされる動物の巧みな生存戦略を紹介する．

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動物は環境シグナルから季節の到来を知り，季節に応じた生活史を形成する。環境シグナルの中でも，日長（光周期）は年ごとの変動がなく，多くの生物が光周期を使って成長や繁殖の時期を調節している。このような光周期に対する生物の反応は

と呼ばれる。ルリキンバエはクロバエ科に属する体長約１cmの大型のハエで，日本では青森県や北海道といった高緯度地方に生息する。本種の成虫休眠は秋の短日と低温によって誘導される。休眠に入った成虫は雪の下の落ち葉の隙間などに身を潜めて冬を越すと考えられており，北国の厳冬を生き抜いた個体だけが翌年の春先〜初夏に繁殖して子孫を残す。これまでの研究によって，卵巣発達にみられるに重要な光受容器（複眼の視細胞），内分泌器官（アラタ体），脳内神経分泌細胞（PIニューロンとPLニューロン）に関する知見が蓄積している。さらに，概日歩行活動リズムを駆動する概日時計ニューロン（s-LN_v）が本種のに重要な役割を果たすこと，そしてs-LN_vを含む概日時計ニューロン群（LN_v）が休眠誘導に重要なPLニューロンと神経接続することが，比較的最近の研究によって明らかとなった。また，脳内での概日時計遺伝子periodの発現パターンやLN_vでのPERIODの細胞内局在パターンが，光周期条件によって変化することが示されている。複眼で受容した光情報はLN_vで長日あるいは短日といった光周期の情報へと変換されている可能性が高い。LN_vと神経接続するPLニューロンはLN_vからの短日情報に基づいて電気生理学的特性を切り替え，休眠を誘導すると考えられる。本稿では，非モデル生物であるルリキンバエに焦点を当て，昆虫の機構について解説する。

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キクが

花成において感知する朝夕の薄暮時の光量を人工光源を用いて検討した．赤色蛍光灯によるキクの花成抑制効果を朝方および夕方電照で比較したところ，供試した秋ギク4品種では夕方電照よりも朝方電照で高い花成抑制効果が得られた．R光LED電球による秋ギク‘神馬’の暗期と感じる放射照度の閾値は，朝方は10 mW・m^–2以下，夕方では70 mW・m^–2付近であった．‘神馬’に対するR光，R + FR光の電照では，R光の閾値にFR光は影響しなかった．‘神馬’が花成において感知する明暗の放射照度は，栽培期間が長くなると高くなった．指宿市で観測した102日間の朝夕の同一放射照度が得られる日の出日の入りを起点とした時間は，地形や気象の影響を受けて，朝夕それぞれ20分程度変化した．R光LED電球による明暗識別の閾値放射照度を用いて，‘神馬’が暗期と感じる朝夕の照度の推定を試みた結果，朝方8 lx以下，夕方54 lxが花成における明暗の閾値と推定された．しかし，この推定値は気象要因や実施した試験環境条件（栽培地：指宿市，作型：11月出し，栽培環境：施設12時間日長）によって変動すると考えられた．

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熱帯以外の地域に生息する動物の生理機能や行動は季節によってダイナミックに変化する．我々の研究グループは，洗練された季節応答を示すウズラを用いて季節繁殖の分子機構の解明に取り組んできた．まず季節繁殖の中枢が存在する視床下部内側基底部に着目して解析を行うことで，季節繁殖の制御に重要な一連の遺伝子群を明らかにした．さらに比較生物学アプローチにより，鳥類，哺乳類，魚類の季節繁殖の制御機構の共通点，多様性を示した．現在，我々は動物の行動に季節変化がもたらされる仕組みにも興味を持っており，明瞭な季節性を持つメダカに着目して研究を行なっている．最近の研究から，メダカが季節に応じて目の色覚をダイナミックに変化させることで環境の季節変動に巧みに適応していることが明らかとなった．本稿では，我々のグループの研究から明らかになった動物の季節適応のしくみについて紹介する．

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In the photoperiodic control of flowering in Arabidopsis thaliana, a long-day plant, the key transcription factor CONSTANS (CO) gene, which is a main activator of the florigen FT gene, is mainly regulated by the circadian rhythms and modulated by light-signaling transcriptionally and post-transcriptionally. In rice, a shrot-day plants, it has been revealed that Heading date 1 (Hd1) gene (a CO otholog) controls Heading-date 3a (Hd3a) gene (a FT ortholog). Therefore, it is now thought that the difference between long-day and short-day plants can be explained by rather simple modification of the evolutionally conserved CO-FT (Hd1-Hd3a) transcriptional regulation system. Recent cloning of novel flowering-time genes in rice, however, strongly suggests that there may be unique systems to control flowering in rice. Here, I would summarize the new knowledge on novel flowering-time genes in rice to discuss the difference of molecular machinery between short-day and long-day plants.

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Developmental process, growth and breeding season of most living organisms are controlled by photoperiods of their living environment. The phenomenon common to a variety of organisms is well-known as "photoperiodism". The report written by Garner and Allard of the United States Department of Agriculture based on a series of studies almost 100 years ago is thought to be the 1^<st> research article on the photoperiodism. What kind of questions did Garner and Allard address 100 years ago? Have all the questions solved by studies with most advanced science and technology since then? In this special issue, four research groups working on photoperiodic flowering have summarized recent progresses, focusing on 9 research topics. We hope that our reports will be helpful for young researchers who will challenge some unsolved questions on the photoperiodic flowering.

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1) マツカレハ幼虫の発育におよぼす日長時間の影響を知るために,主として25°Cで飼育試験を行い,休眠誘起の臨界日長および休眠型と非休眠型の発育経過を産地別にしらべた。
2) 25°Cにおける休眠率50%の臨界日長は,茨城県村松産マツカレハでは15∼15.5時間,鹿児島県山川産では14.5∼15時間の範囲内にあり,休眠率が100%になる日長は,村松産では14.5∼15時間,山川産では13∼13.5時間の範囲内にある。東京都目黒産マツカレハの臨界日長は村松産の値に近いものと推定される。
3) 長日下にあっても,夜間低温という変温条件では休眠率が高まる。
4) 25°C恒温下では,3令あるいは4令以後,休眠型個体の令期間が非休眠型にくらべて長くなる。しかし1令および2令においてはそのような差はない。
5) 非休眠型幼虫は6令で営繭するのが普通であるが5令あるいは7令で営繭する場合もある。その幼虫期間は6令経過では49.9∼72.5日であったが,7令経過ではこれよりも長くなる傾向がある。
6) 5令期または6令期において,休眠型と非休眠型は体色と大きさによって区別できる。
7) マツカレハには,休眠誘起の臨界日長に地理的変異があり,幼虫の発育にもそれぞれの産地の自然条件に適応した経過をたどる特性があると推定される。

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Plants regulate timing of phase transition in response to day length. Over the past 80 years a considerable number of studies have been done on photoreceptors and circadian clock to understand photoperiodism. Today, the factors mediating the physiological response have been examined extensively. However we could not achieve a comprehensive understanding yet, due to their complexity of signaling network. This review provides a brief overview of the current state of photoreceptors, circadian clock and photoperiodic flowering in Arabidopsis thaliana and addresses to the future issues of these research fields. Also we introduce a novel approach to understand a framework of entire signaling pathway from light input to physiological output by using species with low genetic redundancy. In particular, recent studies in the liverwort Marchantia polymorpha, one of emerging model plants in bryophytes, have revealed that it has the most simplified version with all required components for A. thaliana circadian clock and photoperiodic growth-phase regulation. Together with the phylogenetic position as basal land plants, studies with M. polymorpha provide us insights into the evolution of underlying mechanism regulating photoperiodic growth-phase transition.

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サクサンの蛹は，を示し，短日条件下で休眠を維持，長日条件下で休眠を覚醒する。この休眠の覚醒は，PTTHの放出によって制御されている。ショウジョウバエの概日時計は，光の影響を受け，また分子レベルで他の遺伝子の発現を制御していることがわかっている。よって，が概日時計によって制御されている可能性がある。脊椎動物では，セロトニン代謝系の酵素が概日時計の制御下にある。カイコでは，in vitroでセロトニンによってPTTH放出がおこる。また，われわれの研究室では，サクサンの脳で，時計遺伝子Periodとメラトニン合成律速酵素NATが同じ細胞で発現していること，メラトニン量が概日リズムを示すことを明らかにしている。そこで，サクサンのと概日時計とセロトニン代謝系の関係を探るために，時計関連遺伝子ClockとNATをクローニングした。

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Lemna属のウキクサ(アオウキクサ属、単子葉類)は1950年代から花成誘導・・概日リズム等の研究に用いられてきた。特に1964年に短日性のL. paucicostata 6746を用いてHillmanが行った花芽誘導の実験は、生物一般の反応における概日時計の役割を明示した点で重要な業績であった。また、同属のL. gibba G3は明確な長日性を示すことから、の重要な実験材料として生理学的解析が続けられてきた。一方で、分子生物学的解析はほとんどなされていなかったため、私たちは2001年より花芽誘導と概日時計の分子機構の解明を目指した新たな解析手法の開発を行ってきた。それからの研究を通して、分子生物学的解析を行う上で応用可能な様々な特質をウキクサが持っていることを見いだしてきた。本発表では、私たちがこれまでに取り組んできたレポーター系・機能解析系・誘導実験系・純系株の確立・遺伝学的実験系を含め、実験生物としての可能性を広く議論する。

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