共同研究報告書
| 研究区分 | 一般研究 |
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研究課題 |
炭化水素組成は昆虫体表脂質の特性にどのような影響をあたえるか？ |
| 新規・継続の別 | 新規 |
| 研究代表者／所属 | 大阪大学理学研究科 |
| 研究代表者／職名 | 准教授 |
| 研究代表者／氏名 | 金子文俊 |
| 研究分担者／氏名／所属／職名 | |||
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氏 名
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所 属
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職 名
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1 |
片桐千仭 | 数理設計研 | 研究員 |
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2 |
佐崎元 | 北大低温研 | 教授 |
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3 |
長嶋剣 | 北大低温研 | 助教 |
| 研究目的 | 昆虫の体表に存在する炭化水素は、昆虫の様々な生理学的機能に関係している。その生理学的機能の発現には、全成分の総体的性質と、各成分個々の性質、両方が関係すると推測される。体表の炭化水素の機能を理解するには、炭化水素組成に依存して、構造・物性がどのように変化するかを調べることが肝要であるが、この問題に取り組んだ研究は少ない。個々の分子種が担う役割を解釈することは非常に難しく、近縁種間でも炭化水素組成が大きく異なることも珍しくはない。本研究では、体表脂質の組成の違いが体表脂質の構造・物性にどのような影響を及ぼすかについて具体的に明らかにすることを目的とする。 |
| 研究内容・成果 | 本研究では、チャバネゴキブリを取り上げ、これまで研究を行ってきたワモンゴキブリとの比較を行った。 ワモンゴキブリの体表では、不飽和炭化水素のシス，シス-6，9-ヘプタコサジエン(以下C27:2(6，9))が72%を占め、これに3-メチルペンタコサン(3MeC25)16%、ペンタコサン(nC25)10%と続く。これら3成分だけで、88%に達する。その他は、様々なより鎖長の長い飽和およびシス不飽和炭化水素である。主成分であるC27:2(6，9)は、高い柔軟性をもつメチレン基を一つ挟むジエン基-CH=CH-CH2-CH=CH-を備えている。 これに対して、チャバネゴキブリは、特定の分子種が過半を占めることはなく、数多く飽和炭化水素の混合物である。その内訳は、直鎖炭化水素13.5%、1個のメチル分岐をもつ炭化水素40%、そしてメチル分岐を2個炭化水素が45.8%であり、不飽和炭化水素は含まれていない。 このように大きな組成の違いがありながら、チャバネゴキブリの体表炭化水素は、ワモンゴキブリと類似した温度に依存した構造変化を示すことが明らかになった。図1は、チャバネゴキブリ♀の後翅の炭化水素が示すX線散乱の温度変化である。30℃では、炭化水素鎖の斜方晶垂直型パッキング（O⊥）に対応する2つのピークが、s=0.242と0.268Å-1に現れる。冷却していくとそれぞれのピークは強度を増していくが、-10℃付近で0.236と0.260 Å-1付近に新たなピークが出現し、更に-20℃までの冷却過程では、この2つのピークの強度増大と広角側へのシフトが観測された。 同様な、温度変化はワモンゴキブリにおいても観測されている。私達の解析結果によると、常温で観測されるピークは直鎖飽和炭化水素ペンタコサンと1つのメチル分岐をもつ3-メチルペンタコサンに由来し、冷却により-10℃付近で出現するピークはシス-6，9-ヘプタコサジエンに由来している。 これを基にして、私達はチャバネゴキブリの体表炭化水素は次のような構造変化を示すと推測している。2つメチル分岐をもつ炭化水素は、メチル基の立体障害のために凝集力が弱く、常温では液体状態であり、直鎖炭化水素と1個メチル分岐をもつ炭化水素に対して溶媒として振る舞う。つまり-10℃付近までの冷却で観測された変化は、両者が結晶性固体として析出する過程であるとみなすことができる。これ以下の温度になると、2個のメチル分岐をもつ炭化水素も結晶化を開始する。温度降下に伴う広角側へのシフトは、分子運動低下による結晶格子の収縮を反映している。 上記のように、炭化水素鎖に含まれているメチル分岐が、cis-不飽和結合に類似した影響を昆虫体表炭化水素の構造・物性に与えることが明らかになった。昆虫の生育環境と行動様式の依存して、より適切な分子種が選択されていると推測される。 |
| 成果となる論文・学会発表等 |
日本昆虫学会、佐賀大農学部、2023年9月16日〜18日 その場分析によるフタホシコオロギの体表脂質の構造・物性の性差に関する研究 金子文俊、片桐千仭、長嶋剣、佐崎元 |