共生系の季節適応：昆虫－微生物における共進化機構の解明

• Project/Area Number: 13J08758
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Ecology/Environment
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 森山 実 国立研究開発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): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 共生細菌 / 休眠 / 体色 / 季節適応 / 昆虫 / 内部共生 / 温度耐性

Outline of Annual Research Achievements

昆虫の体色は適応度に直結する重要な形質である。体色の構成要素となる生体色素の合成にはチロシン・トリプトファンなどの必須アミノ酸やカロテノイドといった昆虫が自身で合成できない栄養素が必要であり、そのため、共生微生物による栄養補完が関与していると推測される。そこで、本年度は、チャバネアオカメムシ成虫における体色形成の分子生理機構の解明について、とりわけ、季節の変化に伴って可逆的に体色を変化させる現象の解明に着目して、研究を進めた。結果、カロテノイドに由来する黄色色素が通常繁殖期の個体が呈する鮮やかな緑色の体色に寄与していることを明らかとした。また、休眠に伴って誘導される茶色の体色は主にプテリジン系色素が表皮細胞に蓄積することで形成されることを解明した。さらに、RNAseqトランスクリプトーム解析をおこない、非休眠と休眠固体の表皮で発現する遺伝子を比較し、体色の変化を誘導する分子経路を推定した。
その他、昆虫類に普遍的に感染しており、寄生的な共生細菌として知られるWolbachiaにおいて、リボフラビン（ビタミンB2）の合成能が広く保持されていること、およびその供給が宿主昆虫の適応度に貢献していることを証明し、Wolbachiaの相利共生者としての側面について理解を深めた。さらに、チロシン供給に特化したクロカタゾウムシ共生細菌の栄養生理学的解析、セミ類にみられる微生物の共生に特殊化した器官の組織学的解析、モンゼンイスアブラムシのゴール修復因子の生化学的解析など、昆虫-微生物相互作用に関わる課題の解明に携わった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Ecdysteroid promotes cell cycle progression in the Bombyx wing disc through activation of c-Myc (2016)
  • Author(s): Moriyama M, Osanai K, Ohyoshi T, Wang HB, Iwanaga M, Kawasaki H
  • Journal Title: Insect Biochemistry and Molecular Biology Volume: 70 Pages: 1-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Urban soil compaction reduces cicada diversity (2015)
  • Author(s): Moriyama M, Numata H
  • Journal Title: Zoological Letters Volume: 1 Issue: 1 Pages: 19-19
  • DOI: 10.1186/s40851-015-0022-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Riboflavin provisioning underlies Wolbachia's fitness contribution to its insect host (2015)
  • Author(s): Moriyama M., Nikoh N., Hosokawa T., Fukatsu T.
  • Journal Title: mBio Volume: 6 Issue: 6
  • DOI: 10.1128/mbio.01732-15
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Nardonella endosymbionts of Japanese pest and non-pest weevils (Coleoptera: Curculionidae) (2015)
  • Author(s): Hosokawa T, Koga R, Tanaka K, Moriyama M, Anbutsu H, Fukatsu T
  • Journal Title: Applied Entomology and Zoology Volume: 50 Issue: 2 Pages: 223-229
  • DOI: 10.1007/s13355-015-0326-y
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Evolutionary origin of insect-Wolbachia nutritional mutualism (2014)
  • Author(s): Nikoh N*, Hosokawa T*, Moriyama M*, Oshima K, Hattori M, Fukatsu T.*Equal contributions
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Volume: 111 Issue: 28 Pages: 10257-10262
  • DOI: 10.1073/pnas.1409284111
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Symbiont-supplemented maternal investment underpinning host's ecological adaptation (2014)
  • Author(s): Kaiwa N, Hosokawa T, Nikoh N, Tanahashi M, Moriyama M, Meng XY, Maeda T, Yamaguchi K, Shigenobu S, Ito M, Fukatsu T
  • Journal Title: Current Biology Volume: 24 Issue: 20 Pages: 2465-2470
  • DOI: 10.1016/j.cub.2014.08.065
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] チャバネアオカメムシの休眠色を誘導する分子生理機構 (2016)
  • Author(s): 森山実・二橋亮・深津武馬
  • Organizer: 日本昆虫学会第76回大会・第60回日本応用動物昆虫学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2016-03-26
• [Presentation] モンゼンイスアブラムシ兵隊が示すゴール修復の分子基盤と共生細菌ブフネラの関与 (2016)
  • Author(s): 沓掛磨也子・森山実・深津武馬
  • Organizer: 日本昆虫学会第76回大会・第60回日本応用動物昆虫学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2016-03-26
• [Presentation] ペプチドマッピング法によるチャバネアオカメムシ共生器官発現遺伝子の同定 (2016)
  • Author(s): 林俊成・森山実・古賀隆一・深津武馬
  • Organizer: 日本昆虫学会第76回大会・第60回日本応用動物昆虫学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2016-03-26
• [Presentation] Wolbachiaによるトコジラミへのビオチン・リボフラビン供給の栄養生理学的解析 (2015)
  • Author(s): 森山実，細川貴弘，深津武馬
  • Organizer: 日本応用動物昆虫学会第59回大会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-27 – 2015-03-28
• [Presentation] 昆虫の植物利用能を変える共生細菌の遺伝子 (2015)
  • Author(s): 森山実，細川貴弘，二河成男，深津武馬
  • Organizer: 日本応用動物昆虫学会第59回大会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-27
  • Invited
• [Presentation] 共生細菌Nardonellaはチロシンの合成を介してクロカタゾウムシのクチクラ形成に関与する (2015)
  • Author(s): 安佛尚志・森山実・深津武馬
  • Organizer: 日本応用動物昆虫学会第59回大会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-27
• [Presentation] クヌギカメムシが卵塊に塗布するゼリー状物質の成分 (2014)
  • Author(s): 森山実・棚橋薫彦・貝和菜穂美・深津武馬
  • Organizer: 日本昆虫学会第74回大会
  • Place of Presentation: 広島大学・東広島キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-16
• [Presentation] 社会性アブラムシにおけるゴール修復行動の分子基盤の解明 (2014)
  • Author(s): 掛磨也子、森山実、深津武馬
  • Organizer: 日本動物学会第85回大会
  • Place of Presentation: 東北大学・川内北キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] クマゼミの胚発生過程における菌細胞塊の形成 (2014)
  • Author(s): 森山実・松浦優・深津武馬
  • Organizer: 日本応用動物昆虫学会第58回大会
  • Place of Presentation: 高知大学
  • Year and Date: 2014-03-27
• [Presentation] 日本産セミ類から新たに発見された冬虫夏草のような共生体 (2014)
  • Author(s): 松浦優・棚橋薫彦・森山実・菊池義智・深津武馬
  • Organizer: 日本応用動物昆虫学会第58回大会
  • Place of Presentation: 高知大学
  • Year and Date: 2014-03-27
• [Presentation] クヌギカメムシ卵塊ゼリーの組成および機能 (2014)
  • Author(s): 貝和奈穂美・細川貴弘・棚橋薫彦・森山実・深津武馬
  • Organizer: 日本応用動物昆虫学会第58回大会
  • Place of Presentation: 高知大学
  • Year and Date: 2014-03-27
• [Presentation] クマゼミ卵の漿膜クチクラに形成される艀化線 (2013)
  • Author(s): 森山実・泰山浩司・沼田英治
  • Organizer: 日本昆虫学会大73回大会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2013-09-16