昆虫における細胞内共生器官の発生および進化機構の解明
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20J13769
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 44020:Developmental biology-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
廣田 敏 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 共生細菌 / 菌細胞塊 / 共生器官 / 甲虫 / RNAi / 全ゲノム解析 / 細胞内共生 / 胚発生 |
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| Outline of Research at the Start |
多くの昆虫類は微生物を体内に取り込み、その能力を利用することで、貧栄養や乾燥などの過酷な環境に適応し、繁栄してきた。こうした昆虫の中でも、特に高度な共生関係が進化したものでは、菌細胞という微生物を細胞内に保有するための細胞が分化しており、それらは集合して菌細胞塊という共生組織/器官を形成する。本研究では、菌細胞塊の形成過程について、細胞レベルおよび分子レベルの機構を解明して、その進化的起源への洞察を得ることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
昆虫類には、微生物を体内に取り込み、その能力を利用するものが数多く知られている。なかでも高度な共生関係を築いた種では、「菌細胞」という微生物を細胞内に保有するための細胞が分化しており、それらは集合して「菌細胞塊」という共生組織/器官を形成する。菌細胞塊は多様な分類群の昆虫で見られるが、その進化発生学的な起源はカメムシ目のエンドウヒゲナガアブラムシおよびヒメナガカメムシ、並びにアリ目のフロリダオオアリなどごく一部の昆虫を除き明らかでない。本研究では、RNAi法による逆遺伝学的解析が容易なコウチュウ目の昆虫（甲虫）を用いて、（１）菌細胞塊という共生のために特殊化した細胞/組織/器官がどのように形成されるのか、（２）またその形成過程において、どのような生物間相互作用が見られるのか、という点に着目して、菌細胞塊の形成機構を細胞レベルおよび分子レベルで解明し、その進化的起源への洞察を得ることをめざした。今年度はホソヒラタムシ科甲虫のノコギリヒラタムシOryzaephilus surinamensisの胚発生におけるパターン形成遺伝子の機能解析を行ない、中胚葉の形成に関わるtwistのRNAiにより、菌細胞塊の形成が阻害されることを新規に確認した。また、一生を樹液環境に依存する特殊な甲虫ヒメトゲムシ科のクロヒメトゲムシNosodendron coenosumおよびケモンヒメトゲムシNosodendron asiaticum菌細胞塊内の共生細菌の全ゲノム解析を行ない、これら２種の共生細菌がチロシンなど芳香族アミノ酸の合成に特化していることを明らかにした。また、機能のみならずゲノムの構造がナガシンクイなど他の甲虫類に共生するフラボバクテリアと類似しており、共生細菌の進化的起源が極めて古い可能性が示唆された。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
