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Cell processes and mechanisms during horizontal transmission of symbiotic bacteria in Bathymodiolus mussels

Research Project

Project/Area Number 19K06799
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
Research InstitutionJapan Agency for Marine-Earth Science and Technology

Principal Investigator

Ikuta Tetsuro  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(海洋生物環境影響研究センター), 研究員 (80584846)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords化学合成 / 共生細菌 / シンカイヒバリガイ / 水平伝達 / 細胞形態 / 共生進化 / 水平感染 / 電子顕微鏡 / 細胞内共生 / 水平伝播
Outline of Research at the Start

本研究では、化学合成細菌を環境から鰓細胞内に取り込み共生させるシンカイヒバリガイ類を用いて、「共生菌の水平伝達が起こる際、細胞では何が起きているのか?」を知るために有効なモデル種を設定し、実験生物学的手法で得た試料から網羅的遺伝子発現解析や組織科学的解析を展開する。それらの結果を統合し、シンカイヒバリガイ類における菌獲得の細胞プロセスや分子メカニズムを明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

Symbiosis with chemosynthetic autotrophic bacteria is a biological phenomenon that has enabled animals to adapt and evolve to deep-sea environments, and the acquisition of symbiotic bacteria is a core process. In this study, we conducted various infection experiments, histological analyses, and gene expression analyses in order to elucidate what is happening in the gill cells of Bathymodiolus mussels when they take up chemosynthetic bacteria from the environment. As results, we clarified the intracellular/extracellular intermediary property of symbiosis in Bathymodiolus mussels and proposed a new evolutionary model of the Bathymodiolus symbiosis as well as a novel hypothesis for the symbiotic bacterial uptake process at the cellular level.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果により、これまで未知であったシンカイヒバリガイ類が共生菌を環境からどのように獲得するのか?その細胞プロセスについて理解が進み、動物の深海環境への適応進化機構の理解も深まった。また本研究成果を手掛かりとして、他の生物でも蓄積されつつある水平伝達機構についての知見との比較を行うことで、細胞内共生系の成立と進化における動物門を超えた共通の機構解明へ向けた研究展開が期待できる。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2021

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Inside or out? Clonal thiotrophic symbiont populations occupy deep-sea mussel bacteriocytes with pathways connecting to the external environment2021

    • Author(s)
      Tetsuro Ikuta, Yuka Amari, Akihiro Tame, Yoshihiro Takaki, Miwako Tsuda, Ryo Iizuka, Takashi Funatsu, Takao Yoshida
    • Journal Title

      ISME Communications

      Volume: 1 Issue: 1 Pages: 38-38

    • DOI

      10.1038/s43705-021-00043-x

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] シンカイヒバリガイ類は共生細菌をどのように見分けているのか?2021

    • Author(s)
      甘利友花, 高木善弘, 津田美和子, 多米晃裕, 吉田尊雄, 生田哲朗
    • Organizer
      海と地球のシンポジウム 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 深海性二枚貝シチヨウシンカイヒバリガイにおける化学合成細菌を共生させる鰓上皮細胞のユニークな構造2021

    • Author(s)
      甘利友花, 多米晃裕, 高木善弘, 津田美和子, 飯塚怜, 船津高志, 吉田尊雄, 生田哲朗
    • Organizer
      日本動物学会 第92回大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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