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• Asymmetrical physiological cost of reproduction shapes caste-specific resource allocation in an ant, <i>Diacamma</i> cf. <i>indicum</i> from Japan

  Yasunari Tanaka, Yusuke Ishizuka, Yu Matsuura, Jilin Pan, Hiroyuki Shimoji

  Royal Society Open Science ( The Royal Society )  13 ( 2 )   2026年02月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  Abstract In eusocial insects, queens demonstrate high reproductive capacity and extended longevity, representing examples of the trade-off in resource allocation. Workers perform non-reproductive tasks, such as caring for broods and foraging, thus reducing the energetic demands of queens. As queens dedicate their lives to reproduction, these reduced energetic demands enable them to live longer, laying many eggs. However, the physiological specialization of queens is markedly distinct from that of workers. This study examines the trade-off between immunocompetence and reproduction among castes in an ant species, Diacamma cf. indicum, from Japan, which lacks a morphological queen caste. First, gamergates (functional queens) exhibited higher expression of innate immunity genes than the workers. Second, to experimentally skew resource allocation towards immunocompetence, gamergates and reproductive workers were subjected to an immune challenge. As a result, the expression of the antimicrobial peptide gene Hymenoptaecin was increased in gamergates without compromising reproduction-related genes, such as Vitellogenin. By contrast, the expression of genes associated with reproduction was decreased in reproductive workers. Moreover, we revealed that gamergates possessed a remarkably low fat content, similar to non-reproductive foragers. These findings suggest that, while gamergates can overcome the trade-off, reproductive workers are constrained by the physiological costs of reproduction.

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• Asymmetrical physiological cost of reproduction shapes caste-specific resource allocation in an ant, Diacamma cf. indicum from Japan Japan

  Yasunari Tanaka, Yusuke Ishizuka, Yu Matsuura, Jilin Pan and Hiroyuki Shimoji

  Royal Society Open Science     2026年 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

• A potential risk and management of feces in the queenless ant

  Y. Ishizuka, R. Yamashita, H. Itoh, Y. Matsuura, Y. Kikuchi, H. Shimoji

  Insectes Sociaux ( Springer Science and Business Media LLC )    2024年06月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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• Reproductive potentials of task-shifting workers in a queenless ant

  Yasunari Tanaka, Kohei Oguchi, Satoshi Miyazaki, Kiyoto Maekawa, Hiroyuki Shimoji

  Insectes Sociaux ( Springer Science and Business Media LLC )    2024年02月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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• Protocol to obtain long movement trajectories of leaders and followers in ant tandem runs

  Yasunari Tanaka, Gabriele Valentini, Stephen C. Pratt, Hiroyuki Shimoji, Nobuaki Mizumoto

  STAR Protocols ( Elsevier BV )  4 ( 4 ) 102769 - 102769   2023年12月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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科研費獲得情報 【 表示 ／ 非表示 】

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• ソーシャルディスタンスと脳形態比較によるアリを用いた個体脆弱化仮説の検証

  挑戦的研究(萌芽)

  課題番号: 23K18155

  研究期間: 2023年06月  -  2026年03月 

  代表者: 辻 瑞樹 

  直接経費: 5,000,000（円）  間接経費: 6,500,000（円）  金額合計: 1,500,000（円）

• In vivoドリル戦車の遺伝的基盤とその進化

  学術変革領域研究(B)

  課題番号: 22H05068

  研究期間: 2022年05月  -  2025年03月 

  代表者: 菊池 義智, 竹下 和貴, 下地 博之 

  直接経費: 41,200,000（円）  間接経費: 53,560,000（円）  金額合計: 12,360,000（円）

• 自動行動トラッキングシステムを用いたアリ社会の繁殖分業制御機構の解明

  基盤研究(B)

  課題番号: 22H02364

  研究期間: 2022年04月  -  2025年03月 

  代表者: 下地 博之, 三浦 圭二, 水元 惟暁, 土畑 重人, 阿部 真人 

  直接経費: 13,300,000（円）  間接経費: 17,290,000（円）  金額合計: 3,990,000（円）

• 社会性昆虫における社会性免疫機構の網羅的解明

  若手研究

  課題番号: 18K14798

  研究期間: 2018年04月  -  2021年03月 

  代表者: 下地 博之 

  直接経費: 3,200,000（円）  間接経費: 4,160,000（円）  金額合計: 960,000（円）

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  日本産トゲオハリアリの各カースト (女王、内役ワーカー、外役ワーカー、オス) におけるバクテリア叢を調べるためにMiseqによって網羅的解析を行った。その結果、1種のバクテリア (Unclassified Firmicutes) がワーカーで特異的に検出される事がわかった。更に、Unc. Firmicutesがどのような経路でワーカーのみで伝搬されているか調べるために、幼虫令および蛹、ワーカーの排泄物に焦点を当ててリアルタイムqPCRを用いてUnc. Firmicutesの定量を行った。その結果、幼虫と蛹からは検出限界以下だったのに対して、ワーカーの排泄物から大量に検出された。これらの結果は、排泄物の処理もしくはワーカー間の相互作用によってUnc. Firmicutesがコロニー内に伝搬することを示唆するものである。また、抗生物質によって、Unc. Firmicutesを除去する事に成功しており、Unc. Firmicutes除去コロニーのワーカーに、感染個体と接触させる事で再獲得する結果を予備的ながら得ている。これまでの実験によってUnc. Firmicutesは腹部で高い存在量を示した事から、消化器官および外分泌腺に着目してFISH法による染色と組織毎のサンプルに対してUnc, Firmicutesの定量を行った。その結果、主に後腸に局在している事が明らかになった。また、後腸のみならず直腸でも多くのUnc, Firmicutesが存在していた。 現在は、抗生物質処理を行った実験処理区を作成することで本バクテリアの詳細な伝搬様式を調べると共に、ホストであるアリへの影響を評価する為の予備実験を行なっている。

• 外来アリの侵略機構の一般的解明：日本からの侵入者に焦点を当て

  基盤研究(A)

  課題番号: 15H02652

  研究期間: 2015年04月  -  2020年03月 

  代表者: 辻 瑞樹, 松浦 健二, 秋野 順治, 立田 晴記, 土畑 重人, 下地 博之, 菊地 友則, ヤン チンチェン, 五箇 公一 

  直接経費: 32,300,000（円）  間接経費: 41,990,000（円）  金額合計: 9,690,000（円）

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  生物学的侵略機構の研究には自然分布域と侵入域の比較が不可欠である。日本ではあまり知られていないが、近年北米で日本由来の複数の外来アリ種による環境被害が広がっている。しかし皮肉にもこれは日本の研究者にとって居ながらにして侵略アリの自然個体群情報を収集できる絶好の機会である。そこで、本研究では侵略的外来昆虫研究の日米のエキスパートが協力し、これら日本からの侵入者の生態・行動・遺伝情報を侵入先と自然分布域である日本国内で徹底比較する。さらに広大な国土を持つ米国で日本では不可能な野外実験を行う。既存の諸学説を整理しながら網羅的にテストすることで外来アリの侵略機構に関する一般論を導く。以上の目的で研究を始めたが、初年度冒頭に代表者の不測の病気が発覚し研究が遅延した。そこで、２年度目以降は遅れを取り戻すべく主として以下の研究を鋭意進めている。まず、米国側のカウンターパートと協力し、オオハリアリ、アメイロアリ、トビイロシワアリの各国個体群の基礎データを収集した。とくにトビイロロシワアリの炭化水素データを重点的に収集した。また多数外来アリが分布する沖縄では外来アリと在来アリの比較研究を室内および野外で進め、外来種を含むアリには採餌機能に関する複雑なトレードオフが存在することを立証した。また、日米比較の最大の成果として、オオハリアリが侵入前の原産地である日本国内においても侵略先の米国個体群と同様に、高度な巣内近親交配を行なっていることを明らかにし国際誌に発表した。これは近親交配耐性が侵略の前適応であることを示した世界初の成果である。また、テキサスのフィールドに研究代表者が研究室の学生らとともに訪問し実験のプロットを設置しており、2017年夏に２度襲来したハリケーンのため野外プロットが水没した遅れを取り戻すべく鋭意研究を進めている。H30年度にはプロットを再設置した。

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その他研究費獲得情報 【 表示 ／ 非表示 】

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• Research Collaboration/Start-up Development/Entrepreneurship Collaboration

  研究費種類: 公的研究費（省庁・独法・大学等）  参画方法: 研究代表者

  研究種別: 海外渡航  事業名: UAAT International Young Visiting Scholar Program

  研究期間: 2025年09月  -  2025年10月 

  資金配分機関: 台湾大学群 (UAAT)

学外の社会活動（高大・地域連携等） 【 表示 ／ 非表示 】

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• 球陽高校 研究支援委員

  2024年04月

  -

  継続中

  

• 沖縄県環境影響評価審査会

  2025年11月

  -

  継続中

  

• 瀧川第二高校　生物同好会アドバイザー

  2023年07月

  -

  継続中