2017 Fiscal Year Annual Research Report
The effects of ant attendance on evolution and phylogeny of symbionts in aphids
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15K07210
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
八尾 泉 北海道大学, 農学研究院, 農学研究院研究員 (70374204)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 微生物 / アブラムシ / アリ / 共生関係 / ブフネラ / ボルバキア / カシワ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ほぼ全てのアブラムシはブフネラという微生物を保有している。ブフネラは，アブラムシが吸汁した植物篩管液中のアミノ酸を必須アミノ酸に変換し，宿主アブラムシに供給している。また一部のアブラムシからは別の微生物ボルバキアが検出されている。ボルバキアについては，宿主生物に対して，生殖操作・寄生・共生などの多岐にわたる関係が報告されている。本研究は，同属内にアリと共生するアブラムシとアリと共生しないアブラムシを含むTuberculatus属アブラムシ２３種を対象にして，アミノ酸代謝遺伝子・糖代謝遺伝子・ハウスキーピング遺伝子にかかる自然選択を推定することにより，アリ随伴がアブラムシの共生微生物に与えている影響を調べた。
ブフネラの４つのアミノ酸代謝遺伝子ilvD，leuC，trpB，trpEと糖代謝遺伝子pgi, さらにハウスキーピング遺伝子として，dnaBとgroELにかかる選択圧を調べた。23種について各遺伝子の塩基配列決定後に，非同義置換／同義置換の割合であるdNとdSの比dN/dS (=ω)を推定した。続いて，アリ共生種クレードと非共生種クレードの各ωを算出したモデルと，系統樹内の全枝で進化速度一定とするモデルとの尤度の差を，カイ二乗テストで検定した。その結果，ilvD遺伝子に対してのみ，アリ共生・非共生クレードのωを算出したモデルが有意に高かった。アリ共生・非共生クレードのωは共に<1を示し，強い純化淘汰の状況にあることが分かった。
さらに選択圧が解放されているかどうかを分子系統樹を考慮した方法で行った。その結果ilvD遺伝子のみがアリ共生アブラムシで自然選択が緩和していることが有意に示された。アリ随伴によって，篩管液中のアミノ酸が甘露に流入してしまい，アブラムシは栄養不良の状態になっており，その結果ilvDは代謝されないようになったと考えられる。
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