2019 Fiscal Year Research-status Report
コナジラミ類の複合共生系に見られる”菌細胞内棲み分け”の多様性と形成機構の解析
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18K05673
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
土田 努 富山大学, 学術研究部理学系, 准教授 (60513398)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 共生細菌 / 複合内部共生系 / コナジラミ / 共生系の進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多くの昆虫では、体内の“菌細胞”と呼ばれる共生専用の細胞に、宿主の餌に不足する必須アミノ酸等を合成・供給する共生細菌が存在する。申請者らは、タバココナジラミ体内に存在する2種類の必須共生細菌が、1) 同一の菌細胞内で小胞体膜を介して棲み分けを行なっており、2) 必須アミノ酸の中間代謝産物をお互いに授受しあいながら必須アミノ酸を合成していることを見出した。本課題では、コナジラミ類における細胞内棲み分けの一般性を検証し、棲み分けに関する分子機構を宿主側および共生細菌側から明らかにすることを目的とする。令和元年度には、以下の研究成果を得た。
タバココナジラミとは系統的に大きく離れた種であるソウリンコナジラミAleyrodes soriniを対象に、真性細菌を対象としたプローブを用いて蛍光 in situハイブリダイゼーション（FISH）を行ったところ、菌細胞内にはPortiera内しか検出されなかったが、菌細胞と菌細胞の間を埋めるようにしてPortieraとは別の桿状細菌が多数検出された。また、 タバココナジラミと同じBemisia属であり、タバココナジラミとの系統関係はJpLよりもさらに離れている、クズコナジラミについても菌細胞周辺の共生細菌をFISHで調査した。その結果、菌細胞内にはPortieraしか検出されず、菌細胞の周辺からは桿状の共生細菌が検出された。今後、クズコナジラミで検出された桿状細菌の種類を明らかにし、Bemisia属で一般的な菌細胞内棲み分けの形成についての洞察を得る。また、オンシツコナジラミのゲノム情報を利用した解析を行い、菌細胞内に同居するArsenophonusとPortieraの間で必須アミノ酸合成を補完していることを示唆するデータを得た。
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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
タバココナジラミ複合種群の複数種や、近縁種、系統的に離れたコナジラミを対象にした研究を行い、細胞内棲み分けの一般性および多様性を明らかにすることができた。Bemisia属内については詳細なデータが蓄積し、別細胞内での共生関係から、菌細胞内棲み分けや内部の共生細菌の置換に至る歴史を示唆するデータを得ることができた。オンシツコナジラミについても、菌細胞内棲み分けにより、必須アミノ酸の中間代謝産物を授受しあいながら必須アミノ酸合成を行っていることを示唆するデータを得ることができた。解析は概ね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
棲み分けに関与する宿主側および細菌側因子を明らかにすることを試みる。タバココナジラミやオンシツコナジラミでは、小胞体膜を介して棲み分けを行っていることが今年度までに明らかにされている。小胞体膜に局在する宿主タンパク質や、共生細菌に存在する小胞体との接触部位で機能するタンパク質を、オルガネラでの先行研究により明らかになった繋留因子の情報を元に探索する。
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| Causes of Carryover |
当初、いくつかの状況証拠からMED Q2系統の必須共生細菌としてRickettsiaを想定していたが、予想に反してRickettsiaがMED Q2の必須共生細菌である証拠は得られなかった。日本侵入系統のMED Q2については、ヨーロッパでの分布状況から必須共生細菌であることが推定されるArsenophonusが存在せず、まとまったサンプル数が集まらないため、ゲノム解析のための予算使用を一時保留することとした。今年度は、ヨーロッパからのサンプル入手を試みる他、新たに明らかになったBemisia属で古くに分岐したクズコナジラミの二次共生細菌を重点的に解析することで、複合共生系の代謝系の進化を明らかにすることを試みる。
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