Evolutionary genetics of bacteriocyte genome that is not inherited via germ cells

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K14583
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 土田 努 富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 准教授 (60513398)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: コナジラミ / 菌細胞

Outline of Annual Research Achievements

多細胞生物の体は、単一の生殖細胞に由来する細胞の集合体であると、常識的に考えられている。しかし、我々は先行研究でタバココナジラミBemisia tabaci MEAM1系統を対象とした予備実験を行い、その必須の共生細菌を収納する細胞である“菌細胞”は、独自の遺伝機構を持ち、他の体組織の細胞とはゲノム組成まで異なっている可能性を見出した。本研究課題では、コナジラミ菌細胞の次世代への遺伝様式の詳細な検証や、コナジラミ科昆虫における菌細胞ゲノムの進化、コナジラミ菌細胞ゲノムで独自進化した遺伝子の検出と機能解明を目的とする。
「研究課題1: 菌細胞の伝達様式の遺伝学および組織化学的検証」および「研究課題2：コナジラミ科昆虫における菌細胞ゲノム組成の遺伝学的・系統進化学的解析」から、菌細胞ゲノムの母系遺伝の様式は、オンシツコナジラミとタバココナジラミが共通祖先から分岐した後に、タバココナジラミで獲得されたものであることが示唆された。「研究課題3) 菌細胞ゲノムで独自発達した遺伝子の探索と機能解析」では、タバココナジラミMEAM1系統のおよそ1,000個体のメス個体を材料に摘出した菌細胞および体細胞から、ゲノムDNAを抽出し、Illumina HiSeq用のシーケンスライブラリを作成した。全ゲノムシーケンスを実行し、体細胞ゲノム配列として47.6M reads、菌細胞ゲノム配列として48.3M readsを取得し、体細胞と菌細胞で相違のある配列を抽出し解析中である。一方、菌細胞と体細胞のそれぞれから調整した ミトコンドリアのゲノム間に相違は全く検出されなかった。この結果は、菌細胞と体細胞ゲノムの分化はそれほど進んでおらず「タバココナジラミ菌細胞ゲノムの母系遺伝様式は比較的最近に獲得されたものである」ということを示唆するものである。