非線形回帰モデルを用いたチャノコカクモンハマキ用フェロモンルアーの減衰量の補正

• 担当機関: （国）農業・食品産業技術総合研究機構 植物防疫研究部門
• 研究期間: 2018～2021
• 研究担当者: 須藤正彬; 佐藤安志; 萬屋宏
• 発行年度: 2021
• 要約: フェロモンルアーは害虫の発生予察のための消長調査に欠かせないが、設置後の日数に応じて誘引能力が減衰するため、個体群動態の解析に用いる際は日別捕獲数の事後補正を要する。本成果では非線形回帰の一種であるGAMMを用いて、減衰量を補正した消長を得る手法を提案する。
• キーワード: 発生予察、昆虫誘引物質、時系列分析、一般化加法混合モデル(GAMM)、交差検証
• 背景・ねらい: 害虫の発生予察には、各世代の成虫が産地において発生する時期や個体群密度を、現地での採集を通じて高精度に把握することが欠かせない。昆虫のオス成虫を誘引する化学物質を浸み込ませたフェロモンルアーは、採集用のトラップで安定した捕獲を得るために不可欠なツールとなっている。しかしフェロモンは揮発性物質であるため、設置後の日数に応じて残存量(および時間あたりの揮発量)が減少し、誘引能力は減衰する。よってフェロモンルアーで得られた調査記録から、正確な個体群消長を描くためには、日別捕獲数のデータを補正して減衰の影響を差し引く必要がある。; ルアーの設置後日数に応じた誘引能力の減衰曲線を描くには、少なくとも日別の捕獲量データが必要である。しかし捕獲数は、害虫の各世代の発生消長や当日の天候等によっても、刻一刻と変化する。そこで本研究では非線形回帰の一種である一般化加法混合モデル(GAMM)を、チャの代表的なチョウ目害虫であるチャノコカクモンハマキの日別捕獲量データに適用し、害虫密度の変動とフェロモンの誘引能力を分離しつつ、後者を補正して不偏な個体群消長データを得るための調査および解析デザインを提案する。
• 成果の内容・特徴: 1. 単一のルアーで継続的に調査された日別捕獲数データには、その場所での個体群サイズの増減と、ルアーの誘引能力の減衰の効果が両方含まれる。減衰の影響を差し引くには、開封後の日数が異なるルアーで並行して調査するとよい。 ; 2. トラップの誘引能力を差し引いて害虫密度の日変動を評価するため、以下の調査デザインに従って複数ほ場に適切な間隔(5m以上)で水盤トラップを設置する(図1)。1)一つのほ場内で、各ルアー製品を用いた水盤トラップを組み合わせる。2)ルアーを事前開封する時期がそれぞれ異なるように水盤トラップを組み合わせる。 ; 3. GAMMを用いた解析のデザインとして、チャノコカクモンハマキのオス成虫の密度を非線形項として表現し(図2a)、さらにルアーの開封後日数に応じた誘引能力の変化を、線型項(図2b)もしくは非線形項(薄板スプライン:図2c)として含めた候補モデルを作成する。いずれのモデルが適切であるかは、未知のデータに対する予測精度(汎化能力)に基づいて評価する。すなわち複数ほ場のうち1か所のデータを外して当てはめたときに、残り1か所の捕獲数をより正確に予測できるモデルを採用する(k-分割交差検証)。
• 成果の活用面・留意点: 1. 上の方法で決定された、最も汎化能力が高い(負の対数尤度が小さい)と考えられるモデルでは、ルアーの誘引能力は開封後の日数に応じて直線的に減衰する(図2b)。これは期待される捕獲量の対数値が、設置期間に比例して低下することを意味する。 ; 2. 本研究では実施当時に市販されていた3種類のルアー製品を評価している。うち現行品として入手可能であるB社、C社のルアーについては、開封直後の捕獲能力の90%までを許容範囲とみなせば約1か月間の使用が可能であり、これは既存の文献と一致する結果である。 ; 3. 本研究のGAMMのモデル構造により、フェロモンルアーの誘引能力と、ほ場に存在する害虫のオス成虫の密度を同時に定量評価できる。図2aの曲線(非線形項として取り出される)は、オス密度の経時変動そのものである。これをさらなる生態学的な解析に用いることが可能であるが、(モデルの説明変数に入れなかった)当日の天候やメスの発生状況に依存する、飛翔行動や交尾意欲の変化も含んだ指標であることに注意を要する。 ; 4. 本モデルで計算される誘引能力やオス成虫密度は相対値である。複数の産地で得られた予察データを組み合わせる場合、各世代の発生時期等はそのまま比較可能であるが、個体群密度については基準が一定である保証がないため、別の手段で絶対密度を推定する必要がある。
• 研究内容: https://www.naro.go.jp/project/results/5th_laboratory/nipp/2021/nipp21_s08.html
• カテゴリ: 害虫 フェロモン