Title Author(s) Citation Issue Date イラガ前蛹の耐凍性補遺 Ⅰ 朝比奈, 英三; 竹原, 一郎低温科學. 生物篇 = Low temperature science. Ser. B, Biological science, 22: 79-90 1964-10-20 DOI Doc URL http://hdl.handle.net/2115/17683 Right Type bulletin Additional Information File Information 22_p79-90.pdf Instructions for use Hokkaido University Collection of Scholarly and Academic Papers : HUSCAP 立i z oASAHINAandI c h i r oTAKEHARA 1 9 6 4 SupplementaryNotesont h eF r o s t R e s i s t a n c e a t e r p i l l a r，Monemaf l a v e s c e n s1 . Loω T e r n p e r a t u r eS c i e n c e，S e r . B，22. o ft h巴 Slug C ( W i t hE n g l i s hSummaryp .8 9 ) イラガ前崎の耐凍性補遺 1 * 朝比奈英三・竹原一郎 (低温科学研究所生物学部門) (昭和 3 9年 7月受理) 1 . 緒言・材料・方法われわれがイラガ前踊を材料として越冬昆虫の耐凍性機構の研究に着手して以来既に 1 0 年以上の歳月が流れ，その聞に得た研究結果の主要なものはほとんど例年のように発表して来た。しかしこれらの研究結果のうち断片的なものや，未だ資料不充分なものはほとんど未発表束性についての研究が発展するにつれ断片的な資料であのままの乙されている。最近昆虫の耐 J っても今後の研究の手がかりとなるようなものが少なからずあることがわかって来た。そこで今後そのような資料を表記の題名のもとに少しずつまとめてゆくことにした。今回は見虫の凍こ関係する資料のいくつかについて，特 l 乙最近改めて追試した結果を害及び耐凍性増大の機構 l 主として述べる。尚説明の便宜のためどく一部に前報1)の結果をそのまま記載したと乙ろがある。 ' vlonemaf i a v e s c e n sWalker は札幌産の幼虫を採集飼育して得た越冬繭実験材料のイラガ l 中の前踊である。営繭期は年によって多少の差があるが，大休 9月の上旬が最盛期である。グリセリンの定量方法は前報 2) と同様で通常 1測定値に対して 1 ， . 3個体を用い，その値は生体重 19当りの mgで表わした。耐凍性の測りかたも前報 1) と同様に通常 1 0個の前踊をペトリ皿ζ i入れ，それぞれの低担に保った恒温箱内で凍結させた。 0 乙の場合一 20C より高温だと虫体の過冷却がやぶれにくいため，前踊を繭から出してその表面をぬらして植氷した。 -200C より低温の場合は冷却 40分内外で虫休の過冷却がやぶれるので，通常繭ζ l入ったまま冷却した。これらの凍結させた前踊はその温度に 1日おいてから常温の室内にとりだし空気中乙生きていても短時日のうちに死ぬものがあるのにおいて融解させた。この前踊は融解直後 l 5日たって明らかに生存しているものの数をとった。文同一生存個体数としては融解後 1 で，群の 80%以上の数の虫が生存できる最低の凍結温度をもってその群の耐凍度を表わした。 I I . 凍害について 1 . 有害温度域晴乳動物の血球等を溶液中で、凍らせる際 l こは，その溶液の共融点より相当高い温度ですでネ北海道大学低温科学研究所業績祭 6 8 3号低温科学生物篇第2 2輯昭和 3 9年 8 0 朝比奈英三・竹原一郎 o o に明らかな凍害が急速におこり， -40C， " -50C以低の泊度では凍害が急減することがしられているへしかし 1個体の昆虫については今までそのような凍害の極点といったものは温度に対しては発見されず，耐凍性の低い毘虫ではさらされる温度が低い程凍害も著しいのが常である。 osina-Losinskyはアワノメイガ Pyraustan u b i l a l i . げの越冬幼虫では，と乙ろが最近 L 0C 付近で凍らせると最も凍害が大きいことを報告したへいっぽうイラガ前踊は予備凍結ー5 0 法によって液体空気温度でも凍結生存させる乙とができるがぺ乙のような超低温から非常にゆっくり温めてやった場合でも大多数の個体が生存できることから，凍結にさいして特別な有害温度範囲があることは疑わしい。 2月中旬乙の問題を更に確かめるため充分耐凍性の高い 1 0 0C より一 7 0C までの段階的な温度で凍結実験を行なった。のイラガ前踊を用いー 2 0 o o -40oC以i 誌の温度で前踊を凍らせる際は低温室内の恒温箱を使った。 -50C と -70 Cの場合は，低温室内においた魔法ビンの底に固形炭酸を入れるとビン内に安定した気温の成層が 0 C，おこる乙とを利用した。本実験で 1日の凍結期間内の気祖のフレは恒温箱を使った場合:t1 魔法ビンを使った場合:t2SC程度であった。 o これらの虫は何れも -20C の空気中でまず凍結させてから冷却したので，細胞内凍結のお乙るおそれはほとんどないへ凍結させた虫を加 o 泊するときは何れの場合も直ちにlOC 内外の空気中で融解させ， 1日後から 20C の恒温に保 0 0 l示すように -20 C よりー 7 0C までの範囲ではいずれも凍った。との実験の結果は第 1表ζ 0 第 1表凍結条件 o I~0()or 1 C J ￨-20C，1日イラガ越冬前踊の耐凍性 o I _':tn 1 0 一 I-30C，1日 I-40し O("， 0 ( 1 9 6 3年 1 2月) o o I-305 C0 に 1時間 I -30C0 K 2時間 1日￨後 0CI i : 1日￨後一 7 0CI i : 1日使用個体数 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 生寄個体数 9 1 0 1 0 8 8 害が少なく 1日の聞に特に凍害が著しくすすむような温度域は発見されなかった。しかしこれらの前蛸の融解後の変態能力にはある程度の差があらわれ， o 凍結温度が -50C より低かっ o た場合には -40C より高温で凍らせてあった前踊に比べて踊への変態が 2カ月又はそれ以上もおくれておこるのが常であった。 o 又 -40C より低温で凍らせてあった前踊のほとんどには後述するように脱皮傷害があらわれ羽化不能になった。 2 . 長期凍結 o o l対してきわめて強いが， -lOC文は -20C イラガ越冬前踊は上記のように短時日の凍結ζ の温度で長期間 ( 1 5 0日 " ，3 0 0日)冷却しておくと，に凍死個体が増えてくるへ係しているものと思われるへその体の凍結の如何にかかわらず，明らか乙の事実は，この前踊が生きてゆくための低温における代謝に関もしそうだとすれば超低温においてはそのような原因による凍 9 5 9年 1月にこの前桶の害の進行は非常におそくなると考えられるので，液体酸素を使って 1 長期間の凍結を試みた。しかし不幸にして乙のときは前蛸を超低温におくことわずか 7 0日で o 実験を打ち切らざるをえなかったので，前婦を -20C で保存するよりも超低温におく方がよ * 乙の幼虫の耐凍性は非常に高くイラガ前婦のそれに近いへイラガ前焔の耐1m性補選工 8 1 この実験は前納を繭ζ l入ったまま -300C でいという偲定を立証する資料は得られなかった。 1ii寺間予備凍結してから液体酸素中に浸しておいたもので，融解させるときは直接室視の空気乙繭をとり出した。この結果は 1 0個の使用前蝋のうち融 j 拝1 5日後には 7倒体が生存してい中l たが，そのうち踊化できたものは 2個体，羽化したものは一つもなかった。 3 . 凍害の症状昆虫がその体を構成する組織細胞のきわめて多くのものに細胞内凍結がおこると考えられ易合や，たとえゆっくり凍った場合でもその虫の耐凍性をはるかにる程充分急速に冷却された j 超える温度又は時間だけ冷却された場合 l こは即時の凍死がおこる。しかしイラガ前踊のように耐凍性の高し、昆虫では，細胞内凍結にもとづく凍死の場合 0，外はその凍容の様武はむしろ別の } J 虫が繭 l こ入って前蛸となってから日が浅くまだ充分にその耐凍形であらわれてくる O イラカi'Y i 参照)うちに凍結させると，融解直後にはその背管(心臓)が明らか性が高まって ζ ない(次官J に脈動しているにもかかわらずその数日後に死ぬ場合が少なくない。これが前!踊でなく摂食期の活動作1の幼虫(第 1図 A )を凍らせた場合には，僅か -50Cで 1日の凍結後融解するとその泊1 第 1図イラガ幼虫とsI i下山l A: 活動 j 犯の幼虫，背間 ( x2 ) B: 越冬期の前納，側面， i l 筑間i は引込んでいる (x3 . 5 ) C: 約化数日前の前納，側面，頭部が突出している ( x3 . 5 ) 第 2表イラガ前蝋の長期冷蔵使用側体数冷蔵温度と期間 ( 1 9 5 6年 1 2月 5臼開始) 引間体数え生T 永久間J 焔料 d ぬ七イ羽化。 350日 1 0 9 5 3 0 C 過冷却 5 1 3 0日 1 0 1 0 9 8 -10C 凍結 1 3 0日 1 0 8 -200C 凍結 1 3 0日 1 0 7 OC 0 ヰ料 0 4 3 6 冷蔵をやめて 20C の恒温にうつし 2週間後における生得個体数。 200C 亘滅!c 1 5 0臼おいても外見上全く変態の進行がみられない前焔の側体数。 r 4 8 2 朝比奈英三・竹原一郎液は急 l乙暗色化し，背管は初めは脈!fVJ しているが 1~'2 日聞に死亡する。東ζ l耐凍性が高まっ 1の前蝋でも，凍結時間が長いか又は凍結温度が非常に低いと，融解後における昆虫のた越冬仁: 1 l欠陥があらわれやすい。越冬前踊を -300C より低い温度で，又は変態発育の進行ζ り高問でも長期間凍結しておくとしばしば永久前踊 9) となる(第 2表 ) 。 200C よ乙れは休眠中の前町]を 20C の般協に保存したものと形態的には全く向様で(第 2図)1 " 古温で 1 0 0日以上生存でき， 0 ごく徐々に体内のJ J 日1 1 }休を消Ji Eし，長期間たっても蛸への変態はほとんど進行しない。これまでに得られたイラガ、永久前納で最も長生きしたものは，第 2図 A: 側而 _lQOC で 1 5 0日凍結後常潟で 1 2 0 5日イラガ永久前納， 2 0C で 6 6 0日間保寄 0 ( x3 . 5 ) B: 般国正常な越冬前蝋 Cよりもはるかに小さい (3年 3カ月)生与で、きた l例である。凍結融解後永久前踊と並行が非市'に遅延するこはならなかったものでもその変態の j とは少なくない。又これらの虫!と脱皮能力が低下する乙とは i通におこる。きわめて千f 即ち -40C より低温で 1日以上凍 0 1 1 J1~ñ では，幼虫の!支が脱げないため蛸化できならせてあった I いものが多く，又ヨn 、{こ 1~Ú 化できたものでも更に JJ)~J支して成虫になったものはほとんどない。しかしアゲハ類の蝶の越冬 n 10).11) をつくることはな耐のように凍結によって「半記虫 J く，超低温で凍らせてあった前踊が踊化した場合でも踊の皮下には完全な成虫が形成され，もしも蛸皮をはがしてやれば趨乙そのびないがほぼ完全な成虫があらわれる(第 3図)。これらのからみて耐凍性の高い昆虫でも，変態を進行させる機構ζ l悶係する組織細胞は最も凍害を受けやすいと考えられ，脱皮不能の現象もその-つのあらわれと解釈できる。第 3図超低温で凍結後羽化したイ . 3 ) ラガ (x3 2月上旬の越冬前焔を 2ヶ 0 月間 -5C p : :保子し ζ れを -300C で l日間予備凍結後 Iおいた。液体殿素中 lζ1 E 0C の恒温にお融解後は 2 いた。羽化のときは自力では脱皮できなかった。 0 イラガ前踊の耐凍性補遺 8 3 工 1 1 1 . グリセリン含量と耐凍性前報1)(とおいて越冬昆虫の耐凍性はその組織細胞の原形質の状態変化によって或る程度までは増加できるもので，このような状態になった昆虫ではその体内にグリセリンが増量する乙とは耐凍性を更に増大するために有利であると述べたが，最近この予想の少なくとも後半を支持する資料がえられた。 1 . グリセリン増減の過程における耐凍性の変化 9 6 0 ' 1 9 6 1年の資料 1) まず主として 1 ( ζ よって，前踊の体内 l 乙グリセリンが増量又は減量してゆく時期にその耐凍性がどのように変化するかを述べる。自然状態のイラガ前踊では"秋 0C付近に Fがると急激にグリセリンが体内にできてくるヘこのときの前踊になって気温が 1 0 の耐凍度の変化を第 4図に示した。即ち営繭前の活動期の幼虫は前述のようにほとんど凍結に • •• •• • 40 -;W : ? O 。 C グリセリン附凍皮 30 mg/g 20 -10 10 ↑ 9月第 4図 : . 1 0 月 1 1月グリセリン増量期における耐凍性の変化 0: 1 2 月矢印は繭に入った時を示す耐凍度 (1日間の凍結で使用個体の 80%以上が生存できる最低混度) 生体重 1g 当りのグリセリン量 0 耐えないが，繭に入って 5日たつとようやく -5Cで 1日の凍結に耐えるようになる。乙のころ幼虫は前踊の形態にかわる。前踊の耐凍性は引き続き増大し，グリセリンが明らかに増量す 0月中旬以後には耐る以前にすでに -10C1日の凍結に耐えられる。グリセリンが急増する 1 0 0月下旬にはもはや -30C の予備凍性も急増し，グリセリン量が生体重の 2%内外に達する 1 0 凍結によって液体空気温度にも耐えられる。札幌の気温では前踊は乙のような高い!耐凍性を翌年の 4月まで、保っているが，気温が高くなるにつれその耐凍性は急速に低下する。乙の場合環境温度が 1 00Cを越えると体内のグリセリンが急減する 1) ばかりでなく前踊から踊への変態も 8 4 朝比奈英三・竹原一郎又急、にすすむので，この時期]の l h l 1 Z 束性の低 30 l移った前踊を 3月の初めに 1 0巳の恒温 ζ 0 ~O し，その後の W 1 Z 束性とグリセリン量の変化をしらべた(第 5図)。乙の温度ではグリセクリセリン考えるわけにはいかない。そこで戸外にあ耐凍皮下を直ちにグリセリンの減量に結びつけて 40 。 C mglg 20 リンは急速に消失するが，前踊の変態の進 5月末ごろまでは越行はきわめておそく一10 乙冬前踊と同じ外形のままである。第 5図 l 10 明らかなようにグリゼリンの減量に伴って前蛸の耐凍性は急速に低下するが，グリセリンが消失しでも -10C1日の凍結に耐 0 え， ζ れ以後はもはや急速な i 耐凍性の低下 3月第 5図 4月 . ・ 5月グリセリン減量期における耐凍性の変化 0: 耐凍度グリセリン量 0C の恒湿に移矢印は前婦を戸外より 1 した時期を示すはみられない。前踊から踊への変態が進み越冬中は体内に引き込まれていた頭部が突 ) もはや -100C では 1日以内に凍死するが，出するようになると(第 1図 C 0 -50C では大部分の前踊が凍結に耐え，融解後 l 乙は蛸化できるが成虫への脱皮は不成功であった。 2 . グリセリンが増量しない前踊の耐凍性 00C1日の凍結に耐以上の実験から越冬前踊ではその体内にグリセリンができる*以前に 1 時f 1 J ! I -20 度 O c ー 10 × X I 1 9 6 3 X I I 1 1 1 1 I V 1 9 6 1 + 第 6図 200C の恒温 l とおかれた前婦の耐凍性の変化 * 1mgjg以上 V V I イラガ前婦の耐凍性補遺 8ラ工えられる程度にまで虫体の耐凍性が高まり，乙の耐凍度は春季グリセリンが消失した後も前踊の変態が或る程度進行するまでは保たれているようにみえる。乙の問題を更に明らかにするには，秋ζ l繭ζ l入ってから冬を経て翌春までグリセリンが増加しない状態に前踊をおいてその耐凍性をしらべる乙とが望ましい。 00C の恒温においた前踊の耐凍このために営繭後間もなく 2 性を季節を追ってしらべてみた(第 6図)。乙の温度ではグリセリンは事実上増量せず， 1 9 6 0年 0 0日間はほとんど変わらず 0 . 1mg/g内の資料では 9月末に 20C におかれてから少なくとも 5 外であった。 1963~1964 年の冬にはそれよりやや多かったが 2 月初めの定量ではグリセリン量が 1mg/gを超えた例はきわめて少なかった。いっぽう乙の温度において前蛸の耐凍度は， 10 0 月中旬に -10C を越えてもさらに向上し， 1 1月下旬より 12月にかけて最高値をしめした。 0 0 C1日の凍結ζ l耐えるが， -25 C では少数のものが生き残り， -30cC1日この乙ろの前踊は -20 の凍結では全滅する。翌春 3月には 20C 恒温においても前踊の耐凍性は明らかに低下してい 0 るが，休眠がやぶれて踊への変態が進行しない限り 6月になっても過半数の前踊はー 1 0C1日 0 の凍結にたえた。 3 . 20C恒温で耐凍性の高まった前踊に対するグリセリン注射 0 越冬休眠期ζ l耐凍性のない毘虫はその体内にグリセリンが注射された場合，グリセリンそれ自身は無害で、あっても凍結に耐えるようにはならない 4， 11)。べられているがぺ ζ の乙とはイラガ前踊でもしら 0 0月中旬より 100日以上 20C におかれており前乙のとき使われた前蛸は 1 述の耐凍性が最高である時期をややすぎていると思われる。叉乙のとき使用した 5個体の前踊のうち 3個体は融解直後には生存しており， 20日以内に死んでいる。これらの事実からみて， 200C恒温でグリセリンの増量なしに耐凍性が高まった時期K.，グリセリン注射が前踊の耐 J 束性を高める効果があるかどうかを再検討する必要がある。乙のため 1 9 6 3年 1 2月中旬にグリセリンを注射した前踊の耐凍性をしらべてみた。 0 l この前踊は 78日間 20C に保存されており，乙れまでζ o その耐凍度は -20 CI 乙達してい 8.5%)はうすめないものを，純グリセリン量が虫の生体重の約 5% た。グリセリン(和光特級， 9 になるように微量注射筒とマイクロメ戸ターを組み合わせた注射器(室町化学製)で前踊の紅門虫体内に注射されたグリセリンは 20C においても急速には減量しな 0 より体腔内に注射した。 o C，いことが予じめわかっていたので山，これらの前踊を注射後 20C Iζ4日間おいてから -30 0 o -50 C，液体窒素温度でそれぞれ凍らせた。結果は第 3表に示すように，グリセリン注射なし束性が増大していた。に凍らせた対照の前踊に比べて明らかに耐 J 第 3表 ζ 200C 恒温におかれた前婦へのグリセリン注射による耐凍性の増大 ( 1 2月) 5% グリセリン注射量* 凍結条件のとき凍結後生き残った -30C，2時間→液体窒素 0 使用個体数 1 0 生寄個体数 6 *生体重，C:対する百分率 l日 8 6 朝比奈英三・竹原一郎前踊はいずれ 1もカ月以上生存したが， o -50C 以低の温度で凍らせた場合には蛸化できなかった。凍性 ζ l 対するグリセリンの役割について重要以上の三項目の観察の結果は，越冬毘虫の市I な手がかりをあたえている。従来休眠中の越冬見虫は耐寒性が高いといわれて来たが 13) 休眠中の昆虫にしばしばおとるグリセリンの生成と他の性質とを分離した実験ができなかった乙と l 虫体内にできるグリセ等から，昆虫の耐凍性の主因は休眠状態である乙とよりも，乙の時期 ζ リンであるという説が最近呈出されている 1;)。しかし今まで知られた耐凍性のある昆虫のほとんどすべてが休眠中又は休眠期後のものであり，またグリセリンをもたぬ耐 J 束性昆虫もあるか 15)，休眠した毘虫にはグリセリンの生成以外に何等かの耐凍性を高める要因があるようにら4，思われる。前報 9) ~ζ 述べたようにイラガ前踊を 20 C におくと最も長期間踊への変態を進行さ 0 乙前せずにおく乙とができる。即ち休眠状態が長くつづくのである。今回の実験はこの休眠中 l 束性がグリセリンの増量なしに明らかに高まる踊の耐 J ζ とを示し，しかもそのように耐凍性の l 対してはグリセリン注射が更に耐凍性を高めるために有効である乙とを明示し高まった前蛸 ζ ている。現在のところこのような耐凍性増大の要因にふれることは未だ困難であるが，他の生物細胞での観察 16) 等からみて，恐らく休眠中には前踊の組織細胞に原形質的変化がおこるので乙グリセリンが生成し又消滅する場合に，そのはないかと想像される。またイラガ前踊の体内 l 5mg/g*のグリセリンの増減は耐凍度を 1 0C以上耐凍牲の増減はきわめて急速であり，僅か 1 0 も変化させる。従ってこのような場合におけるグリセリンの作用の機構は，日甫乳動物の血液に凍害防止剤として加えられるグリセリンについて考案されたいわゆる塩害防止説的とは明らかに異なるものと思われる。 I V . ハードニングの温度について従来見虫の耐寒性は秋から冬にかけて高まる乙とが知られており，人工的に加温処理等によっていったん耐凍性を低下させた越冬昆虫も再び低い温度に長時間さらすと耐凍性が高まる事実がある山。この乙とから越冬昆虫の耐凍性を高める……即ちハードニング h ardeningする第 4表はじめ 2 0'Cのち 1 0 ' Cにおかれた前婦の耐凍性 1 9 6 3年実験期日 1 1月 1 9日 l ' 1 9 6 4年 1 1月2 6日 2月 3日凍結前の温度条件 2 00C ( 3 0日) 1 0C ( 1 4日) 3 0日) 2 0C ( 1 0C ( 2 1日j 200C ( 3 0日) 1 0C ( 9 0日) 平均グリセリン含量 mgfg生体重 2 0 . 5 3 7 . 0 3 5 . 3 0 0 0 0 -30C，2時間 I -30oC，2時間 →液体窒素， 1日￨→液体窒素， 1日 0 凍結条件 -25C，1日 -30oC， 1日使用個体数 1 0 1 0 1 0 生存個体数 1 0 1 0 6 0 5 3 * イラガ越冬前踊の含水量は約 60%なので，このグリセリン量はほぼ 0.27Mにあたる。 8 7 工イラガ前婦の耐凍性補遺 …ためには O OCζ I近い温度(通常 50C以下の冷温)で比較的長期間おく乙とが必要であるように見られている。 0 しかし米国産のヤママユ Hyalophorac e c r o p i aの休眠蛸は 25C で保存し 0 ておいても少なくとも -15 C での凍結に耐えられるようになるし (Kanwisher私信)，我国の l液体窒素中での凍結にも耐えるものがあったキアゲハ越冬踊は 20C恒温で 4カ月おいた後ζ 0 (朝比奈未発表)。そしてとれらの場合には何れも虫体内にグリセリンがつくられていた。乙のと問題を更にしらべるために恒温条件においたイラガ前踊を使って簡単な実験を行なった。既 l 0 0 述べたように乙の前踊は 20 C 恒温では体内のグリセリンは増量せず，又耐凍度も -20C 程度までにしか向上しない。乙のような前踊をlQOC に移すとやがて体内 l こグリセリンが増量し 1， 1 9 ) 同時に耐凍性も増大する。実験の結果は第 4表に示したが， O この時期 lζ20C よりlQ C に移 0 すことによって虫体のグリセリン量は戸外温度におかれた自然状態の前踊における値 1 と同じ程度に増加し，このときはその耐凍性も最高に達 Lているこの実験で凍結に耐えて生存した O 1節参照)，超低温で凍らせたも前踊の半数内外は変態できたが，自然状態の前踊と同様に(第 1 のは羽化できなかった。乙のような事実からみて昆虫の種類によってはlQO 2 5C の温度におかれでも充分ハード 0 "，ニングが進むという乙とができる。したがって越冬昆虫が高い耐凍性をもつためにはなるべく。 OC1 C::近い冷温におかれることが必要であるという問題は次のように解釈されよう。夏より秋にかけてその組織細胞に或る原形質的変化がお乙っている休眠昆虫のうちには，気温の低下につれて体内の貯蔵営養物質がグリセリンのようないわゆる保護物質に変化する場合がある。そして乙のような保護物質生産の最適温度がしばしば比較的低い冷温にある。またこの保護物質が充分な量だけできてしまった後は凍害がお乙らぬ範囲でなるべく低い温度におかれる程保護物質からもとの貯蔵物質へもどる反応はおさえられ 1べ同時に体細胞の原形質の状態も最も耐凍性の高いままに保たれるのであろう。要結イラガ越冬前踊をつかつて，昆虫の J 東害及び耐凍性増大の機構を明らかにするためのいくつかの実験を行なった。 1 . 耐凍性の充分に高まった前踊では 1日間の凍結によって却時の凍死がおこるような有害温度域は発見されない。 2 . 前掃を液体酸素中で 70日間凍結させたが，使用 Lた 10個体のうち 7個体が生存し，そのうち 2個体が踊化したが羽化できなかった。 3 . 越冬期の前踊はこのように耐凍性が高いが， -40oC 以低に 1日以上凍結しておくと，又乙変態機能がしばしばそ乙なわれは乙れより高温でも長期にわたって冷却しておくと，融解後 l る。たとえば全く変態できずに永久前踊になったり，又体組織は変態しでも脱皮できないために正常な踊や成虫になれずに死ぬ。従って耐凍性の高い昆虫でも変態を進行させる機能 l こ関係する組織の細胞が最-も凍害に対して敏感であるらしい。 4 . 前踊をはじめから 20C の恒温におくと長期に亘って休眠がやぶれずグリセリンも生産 0 朝比奈英三・竹原一郎 88 0 されないが，その耐凍性は次第に高まり， '12月ごろ最高となりー 20C で 1 日の凍結ζ l耐えられる。この時前踊 l とグリセリンを注射すると明らかに耐 J 束性が向上し，液体窒索中の凍結にも f f 2 束性は春になると徐々に低耐えだが融解後変態はできなかった。 20C恒温における前嗣のlfI 0 O 下するが 6月になってもその休に変態がおとらぬ限り_lQC1日の凍結に耐えられるものが多い。 5 . 越冬昆虫の耐 J 束性の増大は休眠中におそらく何等かの原形質的変化がその組織細胞におこり，それに加えてしばしばグリセリンのような凍害防止物質が生産されることによるもので OCにあろう。そじてとのような凍害防止物質が虫体内につくられるためにはしばじば比較的 O 近い冷温が最適温度であるらしい。又ひとたび、耐凍性が高まってしまった昆虫にとっては，凍害をおこさぬ限りなるべく低温に保たれる乙とは，これらの原形質的或いは凍害防止物質的の条件を耐凍性の維持に一番よい状態にとどめておくために有利であるにちがいない。文献 1 ) 竹原一郎・朝比奈英三 1 9 6 1 イラガ越冬前踊のグリセリン1. 低温科学，生物筒，19，2 9 3 6 ‘ 2 ) 竹原一郎・朝比奈英三 1 9 5 9 越冬昆虫の体内にあるグリセリンについて.低温科学，生物篤，11 ，1 5 9 1 6 3 .U .1 9 6 1 B i o l o g i c a lE f f e c t so fF r e e z i n gandS u p e r c o o l i n g，EdwardArnoldL t d .London， 3 ) Smith，A 462p p . 4 ) 竹原一郎・朝比奈英三 1 9 6 0 昆虫の耐凍性とグリセリン. 低温科学、生物篇，18，日7 6 5 . 5 )L o s i n a L o s i n s k yL K .(JIo3HHa-JIo3HHcKHH江. K . )，1 9 6 2 S u r v i v a lo fi n s e c ta ts u p e r l o wt e m p e r a - t u r e s .(露文) Doklady ，AkademiiNauk，141，1 2 4 7 1 2 4 9 . 6 ) 朝比奈英三・青木 5 5 6 3 . 康 1 9 5 8 耐凍性昆虫を超低温で凍結生存させる一つの方法.低温科学，生物篇，16 ， 7 ) Asahina，E .，Aoki，K .andShinozaki，1 .1 9 5 4 Th巴 f r e e z i n gp r o c e s so ff r o s t h a r d yc a t e r p i l l a r s . B u l l .E n t .R e s .，45，3 2 9 3 3 9 . 8 ) 朝比奈英三 1 9 5 5 可動状態の動物の凍結及び過冷却による長期保存(予報). 動物学雑誌， 64，2 8 0 2 8 5 9 ) Asahina，E . 1959 Diapauseandf r o s t r e s i s t a n c ei n as l u gc a t e r p i l l ar . Kontyu，21，4 7 5 5 . 主 1959 Prefreezinga samethode n a b l i n ga n i m a l st os u r v i v ef r e e z i n ga tane x t r e m e l y 1 0 ) Asahina， ' e，184;' 1 ' 0 0 3 1 0 0 4 . . l o wt e m p e r a t u r e . NatU1・・ 1 ; 1 1 1 ) 丹野蛤三 1 9 6 3 アゲハ越冬踊の耐凍性. 低温科学，生物篇，21，4 1 5 3 1 2 ) 竹原一郎 1 9 6 3 イラガ越冬前婦のグリセリン 1 1 . 低温科学，生物篇，21，5 5 6 0 . 1 3 )U shatinskaya，R .S . (YrnanIHcKaH，P .c . ) 1957 P r i n c i p l e s ofCold R e s i s t a n c ei nI n s e c t s( 露文 ) ， Academyo fS c i e n c e sU .S . S .R. P r e s s，Moscow，U .S . S .R . ， 3 1 4p p . 1 4 ) S a l t，R 羽T .1 9 6 1 P r i n c i p l e so fi n s e c t . c o l d h a r d i n e s s . A . n n .Rev.Entomology，6，5 5 7 4 . 9 6 4 E f f e c t so fg l y c e r o i' o h' c o l d h a r d i n e s si ni n s e c t s . Can.よ Z o o l .，42，87 1 0 1 1 5 ) S向 lme，L 1 九 1 6 ) 朝比奈英三・丹野蛤三 1 9 6 3 生物細胞の耐凍性に関係する一つの原形質的要因 . 6 1 6 9 . 21，低温科学，生物篤， oveloc) l : .1 .E .! 953 The mechanism o fp r o t e c t i v ea c t i o no fg l y c e r o la g a i n s th a e m o l y s i s by 1 7 )L ， ‘ dt h a w i n g . Biochim.Bio ρh y s .Acta，11，2 8 3 6 f r e e z i n gan 1 ' 8 ) Barnes，D.andHodson，A. C . 1956 Lowtemperaturet o l e r a n c eo ft h eEuropeancornb o r e ri n r e l a t i o nt ow i n t e rs u r v i v a li nMinnesota. J .E c o n .E n t .，49，1 9 2 4 . Y . 低温科学，生物篇， 22，71-88. 1 9 ) 竹原一郎 1 9 6 4 イラガ越冬前踊のグリセリン 1 イラガ前踊の耐凍性補遺 8 9 工 Summary ，Monemaf l a v e s c e n s，afew ，' By t h euseo foverwinteringprepupa o f as l u gc a t e r p i l l a r experimentswetemade on t h ef r o s t i n j u r yand r e s i s t a n c ei ni n s e c t s， ; . I n j u r yt ol i v i i l g 'c e l l sf r e e z i n gi n a: s a l t 's o l u t i o n has b e e n : known t oi n c r e a s e most r a p i d l yw i t h i na 'certaintemperaturerangeusu: a l l ymuchhigherthan t h ee u t e c t i c p o i n to f h es l u gc a t e r p i l l a r，however，f r 巴e z i n g 巴xperiments a t graded t e m p e r a " t h es o l u t i o n .町 In t 0 Cd i dnotd i s c l o s e anysuch c r i t i c a lrangewhere i n j u r i e sr a p i d l yd e v e l o p . t u r e st o70 F r o s t i n j u r yi n ani n s e c tdoesnotalwayst a k e sp l a c ea sk i l l i n gimmediatelya f t e rt h a w 巴rt hawingalthought h ei n s e c tmayd i e i n g . A c t i v eh e a r tb e a t sa r ef r e q u e n t l yobserveda f t i ns e v e r a ldayso rmore. Themostcommons u b l e t h a lf r o s t i n j u r yi st h ef a i l u r et ocomplete ft h ef r e e z i n gi st o os e v e r eo r metamorphosis. Even i nt h e most f r o s t r e s i s t a n ts t a g e，i prolonged，t h e prepupaef r e q u e n t l yremain f o r afew y e a r sa f t e rrewarming i nt h esame developmentals t a g ea sb e f o r e . Some can transform i n t oa d u l t moths under t h e i r pupal u ta r e unable t o shed them s u c c e s s f u l l y . C l e a r l y，f r o s t r e s i s t a n c ei n anwhole c u t i c l e s，b i n s e c ti sl i m i t e d by t h ef r o s t r e s i s t a n c ec a p a c i t yo ft h o s et i s s u ec e l l s most s u s c e p t i b l et o t seems l i k e l yt h a t，a tl e a s ti nt h e f r e e z i n g . From t h eo b s e r v a t i o n s mentioned above，i l Ia r，t h ec e l l so ft h o s e sp巴c i a lt i s s u e s concerned with t h e prepupa o ft h es l u gc a t e r pi developmentalp r o c e s s e so f metamorphosis a r emosts u s c e p t i b l et of r e e z i n g . Changesi nt h edegreeo ff r o s t r e s i s t a n c eduringp e r i o d so fbothi n c r e a s eandd e c r e a s e i ng l y c e r o lc o n t e n twasobservedi nt h ep r e p u p a e . Inautumnp r i o rt og l y c e r o lf o r m a t i o n， t h e pr巴pupae can s u r v i v ef r e e z i n ga t -lOoC f o r on巴 d a y . As g l y c e r o li n c r e a s e s，t h e i r f r o s t r e s i s t a n c ei sr a p i d l y enhanced. After t h eg l y c e r o lc o n t e n th a s reached about two u r t h e ri n c r e a s e appears unnecessaryf o rt h ei n s e c t st o p e r c e n to ft h ef r e s hbodyweight，f maintaint h 巴i rhighf r o s t r e s i s t a n c e，s i n c ea tt h ep o i n tt h e yhavebecomesu伍 c i e n t l yr e s i s t a n t 巴m peratures ( F i g .3 ) . S i n c e as l i g h ti n c r e a s ei n t os u r v i v ef r e e z i n g even a tl i q u i dg a st g l y c e r o lc o n t e n ti s always f o l l o w e d by aremarkable i n c r e a s ei nf r o s t r e s i s t a n c ec a p a c i t y， t h emechanismo ft h ep r o t e c t i v ea c t i o no fg l y c e r o la g a i n s tf r o s t i n j u r yi ni n s e c t smayw e l l 紅白 f rom t h e mechanism o p e r a t i n gi nt h ep r o t e c t i o no f mammalian e r y t h r o c y t e s by d i g l y c e r o. l'6) As t h eg l y c e r o ld i s a p p e a r sfromt h eprepupa 9 0 朝比奈英三・竹原一郎 s e v e r ec o l datmosphere i nm i d w i n t e r . Ar e a s o n a b l ei n t e r p r e t a t i o no ft h ee 妊e c t i v e n e s so f mild c h i l l i n gi n producing good f r o s t h a r d e n i n gi ni n s e c t s may，t h e r e f o r e，be t h a tt h e o p t i m a lt e m p e r a t u r e range which produces t h er a p i df o r m a t i o no fp r o t e c t i v es u b s t a n c e， sucha sg l y c e r o lands o r b i t o l，i nani n s e c tf r e q u e n t l y，thoughnotalways，i n v o l v e st e m p e r a t u r e sj u s t above z e r o . I na d d i t i o n，keeping i n s e c t 島 a tc o l dt e m p e r a t u r e sa i d s them i n r e t a i n i n gt h ef r o s t r e s i s t a n c e，by r e t a r d i n g both t h 巴 p o s t d i a p a u s e development and t h e c o n v e r s i o no fp r o t e c t i v es u b s t a n c ei n t ol a r g em o l e c u l a ro n e .