2013 Fiscal Year Annual Research Report
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
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12J09071
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| Research Institution | University of Toyama |
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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)
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| Keywords | 共生細菌 / 農業室虫 / 複合共生系 / タバココナジラミ / バイオタイプ / 植物病原ウイルス |
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| Research Abstract |
本課題では、農業害虫とその共生細菌及び植物病原ウイルスという複合共生系を研究対象とする。共生分子機構を解明し、その阻害法の探索を通して、環境負荷の少ない新規防除法開発に繋げることを目指す。
昨年度に引き続き、タバココナジラミを対象に加えて研究を行った。本種にはウイルス媒介能や薬剤感受性等が異なるbiotypeが多数存在する。諸外国の例から、biotypeと二次共生細菌感染状況との間の関連性が指摘されていたが、日本での状況は不明であった。そこで日本各地の圃場39地点を対象に調査した結果、1)在来系統JpL、Nauru、侵入系統B、Q1の他、日本未検出のQ2の計5タイプを検出、2)Q1が最も広範に分布し、3)二次共生細菌感染状況はタイプ毎に明確に異なる事、が判明した。特にウイルス媒介能にも関与する事が知られているHamiltonellaは、農業被害の大きいQ1とBでのみ、ほぼ全個体に感染していた事から、本種の危険度を示す新たな指標や防除標的としての応用が期待できる。また、Q1の二次共生細菌感染状況が、近隣の中国・韓国よりも、フランスやウルグアイのQ1と似ていた事から、日本のQ1はこれらの国からの輸入植物と共に侵入してきた可能性が考えられた。さらに、今回アジアで初めてQ2を検出した。Q2は、近年イタリア等の欧州でQ1に代わる優占種となりつつある事から、日本を含むアジア諸国での分布拡大が危惧される。共生細菌による効果等、継続的な調査が必要である。
昨年度、同一菌細胞における小胞体様構造を介した必須共生細菌Portieraと二次共生細菌Hamiltonellaの棲み分けという、他では見られない本種独自の複合共生系を発見したが、その意義については不明であった。そこで、新たにHamiltonellaゲノムシークエンスを行った結果、宿主-Portiera-Hameltonellaの3者で、必須アミノ酸生合成経路を補完している可能性が示された。3者間には栄養授受を介した密接な関わりが存在することが考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
日本のタバココナジラミのbiotypeと保有共生細菌の関係を初めて明らかにすることに成功した。また、欧州で分布を拡大している侵入系統Q2が、日本にも存在することを示した。さらに、各biotypeの簡易判別を保有共生細菌型に基づいて行う方法の開発にも成功した。これらの知見は、国内のタバココナジラミ防除にとって極めて重要であり、今後の防除のあり方に新たな方針を与えるものである。また共生の分子機構の詳細な解析により、共生細菌と宿主との密接な関係性にっいても明らかにした。得られた成果は、現在論文として国際誌に投稿中である。また複数の研究集会や学会において積極的に発表し、成果の普及に努めた。発表内容についてはいずれの集会においても高い評価を受けることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、タバココナジラミを対象生物に加え研究を行う。最終年度ということで、現在までに本種を対象として行った、In situ hybridizationや免疫染色法による局在解析、次世代シークエンサーを用いたゲノム解析等の各種実験によって得られた知見をまとめ、さらにアブラムシ等の他の昆虫内部複合共生系との比較を行うことにより、本種における複合共生系の特異性を明らかとする論文を作成し、国際誌へ投稿する。これと並行して、菌細胞内における宿主・複数共生細菌間での栄養授受の詳細についてなど、この特殊な複合共生系を成立させる分子機構の解明に向けて、遺伝子・タンパク質レベルでのさらなる解析を試みる。これによって、本種にのみ選択的に効く、環境に優しい新規防除法の開発の基となる、基礎的知見の収集を目指す。
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