【甲南大学】昆虫精子の生存判定を短時間、高精度かつ安価に行える方法を確立

甲南大学理工学部の後藤彩子准教授（サントリー生命科学財団・SunRiSE Fellow）と竹島実加研究員は、キイロシリアゲアリ精子を用い、試薬、染色方法、顕微鏡での観察方法を改良することで、昆虫精子の生存判定を短時間、高精度かつ安価に行える方法を確立しました。この研究成果は『Journal of Insect Physiology』に掲載されました。




【研究成果のポイント】
・ アリの精子を用い、短時間で、正確かつ安価に、生存判定する方法を確立した。
・ 本研究で確立した方法は、精子の形態がアリと大きく異なる昆虫種においても、各種に適した工夫を加えることで、精子の生存判定ができた。さらに、魚類や鳥類の精子の生存率測定への適用も期待できる。
・ 本方法は、昆虫をはじめとする動物の繁殖戦略のメカニズムを明らかにするための強力なツールとなることが期待される。



【研究の背景】
　精子を質が高いまま体内で維持することは、繁殖の成功に非常に重要です。ほとんどの昆虫種では、メスは交尾後に一時的に精子を体内に貯蔵します。そのため、射出前のオスが保持している精子のみならず、メスが貯蔵している精子の生存率を測定することは、その種の繁殖戦略を理解する上で重要です。

　昆虫の精子生存率の測定は、細胞膜の透過性を利用し、生きた精子の頭部をSYBR 14という試薬で緑色に、死んだ精子の頭部をPropidium Iodideという試薬で赤色に蛍光染色し、蛍光顕微鏡で精子を目視で数えて算出する方法が主流です。しかし、染色時間や顕微鏡で生存率測定に必要な数の精子の撮影時間が長いことや、染色試薬の濃度が高いことによって精子がダメージを受け、生存率が低く算出される可能性があること、試薬が高価であることなどが問題でした。また、同じ昆虫を使っていても、研究者によって染色条件が異なるため、結果の比較ができないことも問題視されており、標準化された生存判定方法が必要とされていました。

【研究の内容・成果】
　本研究ではまず、キイロシリアゲアリの精子を用い、マウント方法（顕微鏡で観察するための精子サンプルの準備方法）を改良し、一視野あたりの精子数を増やすことで、生存率推定のために必要な300-500個の精子の蛍光染色写真を、従来の方法では約20分要したところを約5分で撮影できるようにしました。また、精子への毒性を抑えるために、低い濃度と短い染色時間で精子が染まる試薬を選定し、染色条件も最適化しました（図1）。