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微生物-昆虫間クロストークの解析による昆虫の適応度上昇メカニズムの全容解明

Research Project

Project/Area Number 11J08066
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Evolutionary biology
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

石井 佳子  独立行政法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2013: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2012: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywordsファイトプラズマ / 共生細菌 / 昆虫の適応度
Research Abstract

ファイトプラズマは昆虫媒介性の植物病原細菌であり、植物と昆虫という異なる界に属する生物に寄生するユニークな微生物である。ファイトプラズマは、植物に対して病気を引き起こす一方で、昆虫に対しては病気を誘導せず、むしろ産卵数の増加や寿命の延長などの『適応度の上昇』を引き起こす。また、ファイトプラズマの媒介昆虫であるヨコバイ(カメムシ目 : ヨコバイ科)は、共生細菌が宿主に不足する栄養素を補っている可能性が高い。したがって昆虫体内においては、「共生細菌」と「ファイトプラズマ」とがフローラ(細菌叢)を形成し、これが昆虫宿主の生命活動をサポートしていると考えられ、複雑系の例として非常に興味深い。以上をふまえ本研究では、『ファイトプラズマ・昆虫・共生細菌』の3者間のクロストークを明らかにし、ファイトプラズマが昆虫宿主の適応度を上昇させる分子メカニズムの全容の解明を目指す。
昨年度および本年度は、①媒介昆虫ヨコバイ内における共生細菌の特定(→一次共生細菌としては、Sulcia muelleriとNasuia deltocephalinicola、二次共生細菌としてはWolbachiaやRickettsia、Diplorickettsia、Burkholdetiaの4種類が存在する)、②ヨコバイ体内における共生細菌の局在解析(→ヨコバイの菌細胞には、主としてS. mulleriおよびN. deltocephalinicolaが感染しており、互いに菌細胞の外側と内側とに住み分けている)、③昆虫体内における共生細菌およびファイトプラズマの診断PCR(→ヨコバイ体内でファイトプラズマが多様な細菌と共生さいていることが明かとなった)について、実験を行った。以上の結果をまとめ論文を投稿し、見事アクセプトされた。
また、本年度はファイトプラズマの媒介昆虫と考えられているツマグロオオヨコバイの共生微生物叢の解析も行い、共生細菌および真菌が1種類ずつ共生していることを明らかにした。更に、ツマグロオオヨコバイ内における名微生物の菌細胞も特定し、その局在を明らかにした。以上の結果は共生細菌-ファイトプラズマ-昆虫間のクロストークを解明する上で非常に重要な基盤データと言え、これによって3者間による昆虫の適応度上昇メカニズムについて研究が飛躍することは間違いない。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

ヨコバイ共生細菌の特定についての論文化が達成され、更に新たにヨコバイの共生細菌も特定したことから。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2014 2013 2012 2011

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] New ex vivo reporter assay system reveals that a factors of an unculturable pathogen control gene regulation involved in the host-switching between insects and plants.2013

    • Author(s)
      Ishii. Y., Kakizawa, S., Oshima, K.
    • Journal Title

      Microbiology Open

      Volume: Aug ; 2(4) Issue: 4 Pages: 553-565

    • DOI

      10.1002/mbo3.93

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Diversity of bacterial endosymbionts associated with Macrosteles leafhoppers vectoring phytopathogenic phytoplasmas.2013

    • Author(s)
      Ishii. Y., Matsuura, Y., Kakizawa, S., Nikoh, N., Fukatsu, T.
    • Journal Title

      Appl. Environ. Microbiol.

      Volume: Aug : 79(16) Issue: 16 Pages: 5013-5022

    • DOI

      10.1128/aem.01527-13

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] New ex vivo reporter assay system reveals that σ factors of an unculturable pathogen control gene regulation involved in the host-switching between insects and plants2013

    • Author(s)
      Ishii, Y., Kakizawa, S., Oshima, K.
    • Journal Title

      Microbiology Open

      Volume: (in press)(未定)

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dramatic transcriptional changes in an intracellular parasite enable host switching between plant and insect2011

    • Author(s)
      大島研郎
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 8 Issue: 8 Pages: e23242-e23242

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0023242

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Unique morphological changes in plant pathogenic phytoplasma-infected petunia flowers are related to transcriptional regulation of floral homeotic genes in an organ-specific manner2011

    • Author(s)
      Misako Himeno, et al
    • Journal Title

      Plant Journal

      Volume: 67 Issue: 6 Pages: 971-979

    • DOI

      10.1111/j.1365-313x.2011.04650.x

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] チャバネアオカメムシ共生細菌のフォスミドライブラリーを用いた共生関連遺伝子の探索2014

    • Author(s)
      石井佳子・細川貴弘・木村信忠・二河成男・菊池義智・深津武馬
    • Organizer
      第8回日本ゲノム微生物学会
    • Place of Presentation
      東京、東京農業大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物病原細菌ファイトプラズマによる宿主適応戦略2012

    • Author(s)
      石井佳子
    • Organizer
      2012年度 自然科学縦横無尽
    • Place of Presentation
      東京、東京大学(招待講演)
    • Year and Date
      2012-06-09
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] チャバネアオカメムシ-大腸菌の人工共生系2012

    • Author(s)
      石井佳子・細川貴弘・菊池義智・深津武馬
    • Organizer
      第6回日本ゲノム微生物学会年会
    • Place of Presentation
      東京、立教大学
    • Year and Date
      2012-03-12
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Establishment of artificial symbiotic system between Escherichia coli and an insect2012

    • Author(s)
      Yoshiko Ishii, Takahiro Hosokawa, Yoshitomo Kikuchi & Takema Fukatsu
    • Organizer
      14th International Symposium on Microbial Ecology
    • Place of Presentation
      Copenhagen Denmark
    • Related Report
      2013 Annual Research Report 2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Establishment of artificial symbiotic system between Escherichia coli and an insect2012

    • Author(s)
      五井佳子, 細川貴弘, 菊池義智, 深津武馬
    • Organizer
      第28回 日本微生物生態学会
    • Place of Presentation
      愛知、豊橋技術科学大学
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 難培養性植物病原細菌ファイトプラズマの宿主転換に伴う遺伝子発現制御2012

    • Author(s)
      石井佳子
    • Organizer
      第6回ゲノム微生物学会若手の会
    • Place of Presentation
      静岡、ろうきん研修所富士センター
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] チャバネアオカメムシ人工共生系:大腸菌感染系の確立およびカロテノイド合成能の適応度効果2012

    • Author(s)
      石井佳子・細川貴弘・菊池義智・深津武馬
    • Organizer
      第56回日本応用動物昆虫学会大会
    • Place of Presentation
      奈良、近畿大学
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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