昆虫内部複合共生系を成立させる分子機能の解明とその阻害による病虫害制御法の新開発

• Project/Area Number: 12J09071
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied entomology
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 藤原 亜希子 富山大学, 先端ライフサイエンス拠点, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,960,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2012: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 共生細菌 / 農業害虫 / 複合共生系 / タバココナジラミ / バイオタイプ / 農業室虫 / 植物病原ウイルス / アブラムシ

Outline of Annual Research Achievements

最終年度である本年は、昨年度までの調査で判明した、日本におけるタバココナジラミ各種遺伝型の分布状況や共生細菌感染状況の詳細をまとめ、国際誌に発表した (Fujiwara et al., 2015)。特に、近年ヨーロッパで分布を拡大している侵入系統MED Q2のアジア初検出事例であるということから、今後日本のみならずアジア各国における タバココナジラミ防除のあり方に新たな方針を与えうる、農業上重要な成果であった。さらに新聞3誌に取り上げられるなど、社会的なインパクトも高いものであった。
また昨年度までの結果では、本種の侵入系統では、1) 必須共生細菌Portieraと二次共生細菌Hamiltonellaが同一の菌細胞において宿主小胞体を介して明確な棲み分けを行っている、2) ゲノムシークエンスの結果から、2種の共生細菌が必須アミノ酸生合成経路を共有している等、非常にユニークな共生系を形成していることが明らかとなった。これを受けて、菌細胞での網羅的発現解析を行ったところ、菌細胞で特異的に高発現するアミノ酸トランスポーターが複数存在することが判明した。この結果は、これらのトランスポーターが2種の共生細菌間の代謝物交換を担っている可能性を示唆している。
さらに、これまで対象としてきた侵入系統とは別に、Hamiltonellaを持たないタバココナジラミ系統における菌細胞複合共生系についても調査した。Hamiltonellaの代わりに二次共生細菌Arsenophonusを保有する在来系統Asis II 6 (バイオタイプ名：Nauru) を用いて蛍光in situハイブリダイゼーションによる局在解析を行ったところ、ArsenophonusはHamiltonellaと同様に、一つの菌細胞内でPortieraと明確に棲み分けを行っている事が判明した。この結果は、本種における菌細胞内棲み分けは、共生細菌側の特性というよりも、宿主であるタバココナジラミが進化の過程で特異的に形成・獲得した共生システムであることを示していると考えられる。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Genetic groups and endosymbiotic microbiota of Bemisia tabaci species complex in Japanese agricultural sites. (2015)
  • Author(s): Akiko Fujiwara, Kiyoto Maekawa and Tsutomu Tsuchida
  • Journal Title: Journal of Applied Entomology Volume: 139 Issue: 1-2 Pages: 55-66
  • DOI: 10.1111/jen.12171
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 農業害虫タバココナジラミにおける共生細菌の重要性 (2014)
  • Author(s): 藤原亜希子, 土`田努
  • Journal Title: Sanshi-Konchu Biotec Volume: 83 Issue: 3 Pages: 3_209-3_217
  • DOI: 10.11416/konchubiotec.83.3_209
  • NAID: 130005063992
  • ISSN: 1881-0551, 1884-7943
  • Open Access
• [Journal Article] Phenotypic Effect of "Candidatus Rickettsiella viridis," a Facultative Symbiont of the Pea Aphid (Acyrthosiphon pisum), and Its Interaction with a Coexisting Symbiont. (2014)
  • Author(s): Tsutomu Tsuchida, Ryuichi Koga, Akiko Fujiwara and Takema Fukatsu
  • Journal Title: Applied and Environmental Microbiology Volume: Vol. 80 Issue: 2 Pages: 525-533
  • DOI: 10.1128/aem.03049-13
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ひと味違う！？タバココナジラミにおけるユニークな複合共生システム (2015)
  • Author(s): ◯藤原亜希子, 倉田歩, 前田太郎, 重信秀治, 孟憲英, 鎌形洋一, 土`田努
  • Organizer: 第59回日本応用動物昆虫学会大会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] タバココナジラミで進化した“菌細胞内棲み分け”による複合共生システム (2014)
  • Author(s): ◯藤原亜希子, 前田太郎, 重信秀治, 孟憲英, 鎌形洋一, 土`田努
  • Organizer: 日本進化学会第16回大会
  • Place of Presentation: 高槻現代劇場
  • Year and Date: 2014-08-21 – 2014-08-24
• [Presentation] 日本の主要作物圃場に分布するタバココナジラミのputative speciesと共生細菌感染状況 (2014)
  • Author(s): ◯藤原亜希子, 土`田努
  • Organizer: 平成26年度日本植物病理学会大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2014-06-02 – 2014-06-04
• [Presentation] 親しき仲にも礼儀あり～内部複合共生系における"棲み分け"の重要性～ (2014)
  • Author(s): 藤原亜希子, 池田 真行, 孟 憲英、鎌形 洋一、土`田 努
  • Organizer: 第58回日本応用動物昆虫学会・小集会W12「ウチにすむちいさな家族たち～細胞内共生の総合的理解をめざして～」
  • Place of Presentation: 高知大学朝倉キャンパス(高知県高知市)
  • Year and Date: 2014-03-27
• [Presentation] 主要作物圃場に分布するタバココナジラミのバイオタイプと共生細菌感染状況 (2014)
  • Author(s): 藤原亜希子, 土`田 努
  • Organizer: 第58回日本応用動物昆虫学会
  • Place of Presentation: 高知大学朝倉キャンパス(高知県高知市)
• [Presentation] Endosymbiont microbiota of Bemisia tabaci in Japanese population (2013)
  • Author(s): Akiko Fojiwara and Tsutomu Tsuchida
  • Organizer: The 4th International Symposium on Life Science in Toyama-Symbiosis and Sociality in Insects-(国際学会)
  • Place of Presentation: University of Toyama, Toyama, Japan
  • Year and Date: 2013-11-28
• [Presentation] 昆虫内部複合共生系を成立させる分子機構の解明とその阻害による新規病虫害制御法の開発に向けた取り組み (2013)
  • Author(s): 藤原 亜希子, 池田 真行, 孟 憲英、鎌形 洋一、土`田 努
  • Organizer: 2013年度学術セミナー
  • Place of Presentation: 帝京大学宇都宮キャンパス(栃木県宇都宮市)
  • Year and Date: 2013-10-24
  • Invited
• [Presentation] タバココナジラミで進化した"細胞内棲み分け"による複合共生系 (2013)
  • Author(s): 藤原亜希子, 池田 真行, 孟 憲英、鎌形 洋一、土`田 努
  • Organizer: 日本進化学会第15回つくば大会
  • Place of Presentation: 筑波大学筑波キャンパス(茨城県つくば市)
• [Presentation] タバココナジラミの害虫化に深く関与する内部複合共生系の解析 (2013)
  • Author(s): 藤原亜希子、池田真行、孟憲英、鎌形洋一、土田努
  • Organizer: 平成25年度日本植物病理学会大会
  • Place of Presentation: 岐阜大学(岐阜県)
• [Presentation] 昆虫内部複合共生系を利用した新規病虫害制御法の開発にむけた取り組み (2012)
  • Author(s): 藤原亜希子
  • Organizer: 第198回静岡ライフサイエンスセミナー
  • Place of Presentation: 静岡大学(静岡県)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-05-16
• [Presentation] Hamiltonella symbiont in the whitefly Bemisi, a tabaci : Prevalence in natural population, and spatio-temporal dynamics of the potential transmission agent of a plant virus. (2012)
  • Author(s): 藤原亜希子、土田努
  • Organizer: 7th International Symbiosis Society Congress
  • Place of Presentation: クラクフ(ポーランド)
• [Presentation] 害虫化に深く関与する内部共生細菌の感染実態、共生系成立の分子機構の解析 (2012)
  • Author(s): 藤原亜希子
  • Organizer: 日本アブラムシ研究会第2回研究集会
  • Place of Presentation: 岡崎コンファレンスセンター(愛知県)
• [Presentation] タバココナジラミに見られるユニークな内部複合共生システム (2012)
  • Author(s): 藤原亜希子、土田努
  • Organizer: 日本進化学会第14回東京大会
  • Place of Presentation: 首都大学東京南大沢キャンパス(東京都)
• [Book] 生物の科学 遺伝 (特集 : 共生ゲノム学) 2013年7月号 Vol. 67 No. 4 (ISBN : 978-4-86469-052-2) (2013)
  • Author(s): 藤原亜希子, 土田努
  • Total Pages: 532
  • Publisher: 理工系出版社エヌ・ティー・エス
• [Remarks] 富山大学土`田研究室ホームページ
  • URL: http://www3.u-toyama.ac.jp/symbiont/
• [Remarks] 土`田研究室ホームページ
  • URL: http://www3.u-toyama.ac.jp/symbiont/
• [Remarks]
  • URL: http://www3.u-toyama.ac.jp/symbiont/