2017 Fiscal Year Annual Research Report

Verification of the hypothesis of the 'Tripartite Symbiosis' among Flower-Yeast and insect, by using metagenomics and chemical ecology.

Research Project

Project/Area Number	16K14809
Research Institution	Gifu University
Principal Investigator	鈴木徹岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (20235972)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	岡本朋子岐阜大学, 応用生物科学部, 助教 (50588150)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2018-03-31
Keywords	共生 / 化学生態学 / メタゲノム解析
Outline of Annual Research Achievements	植物は昆虫に蜜を与えることにより昆虫に栄養を与え、その際昆虫は植物の花粉を運搬することにより昆虫に利益を与える。この関係が成立するためには、はじめに昆虫が植物に誘引されることが必須である。そのため、花は独特の形態と色といった視覚情報とともに様々な香気成分を生産している。一方、花の蜜には必ず酵母が生育している。他の多くの環境微生物とは異なり酵母は多糖を分解できない。植物の生産する花の蜜、果樹、樹液は、酵母が自然界で増殖可能な貴重なニッチを提供している。酵母は、単糖、二糖類を代謝し自らが生育するために必要な有機酸、アミノ酸、エネルギーを獲得するとともに、その生育に不必要な香気成分を生産するが、同時に様々な香気成分を生産しているいることが知られている。また、予備的な検討から、花ごとに生育している酵母が、株レベルで異なっていることが示されている。我々は、酵母が生産する香気成分が昆虫の誘因に重要な役割を果たしており、花―酵母―昆虫の間で三者共生が成立していると仮説した。今回は、化学共生の立場からと、メタゲノム解析の立場からこれを検証を試みた。酵母の、rRNA D1-D2領域、Saccharomyces cervisiaeについては、６つのマイクロサテライト、花に関しては、Rubisco遺伝子rbcL、昆虫に関しては、ミトコンドリアのチトクロムC酸化酵素サブユニットI (COI)遺伝子をターゲットに、マルチプレックスPCRの方法を確立した。また、これに加え同時にバクテリアrRNA V3-V4領域ITS領域を用いて、共存するバクテリアについても解析を行えるように準備した。このPCR産物に、12 x 8 x 4通りのTag配列を付加し、同時に384検体の花、果樹のサンプルから、酵母の株レベルの同定、植物の同定、昆虫の同定を可能にした。