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

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K05673
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 土田 努 富山大学, 学術研究部理学系, 准教授 (60513398)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 共生細菌 / 複合内部共生系 / コナジラミ / 共生系の進化

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2年度までに、様々なコナジラミ種における共生細菌の分布と棲み分けの実態を、in situ ハイブリダイゼーション法などを用いて明らかにした。タバココナジラミ複合種群において比較的最近に分岐した系統群では、PortieraとHamiltonellaによる菌細胞内の棲み分けが確認された。一方、早くに分岐した系統群では、菌細胞内にPortieraとArsenophonusから成る棲み分けが確認された。これらのことから、タバココナジラミ複合種群内において菌細胞内共生細菌の置換が生じており、早くに分岐した系統ではArsenophonusが必須アミノ酸の合成に関わっていることが示唆された。タバココナジラミ複合種群と同じBemisia属であるクズコナジラミでは菌細胞内にはPortieraしか検出されなかった。さらに、Bemisia属と系統関係が遠いコナジラミ の菌細胞内共生細菌の観察を行なった結果、ミカンコナジラミやイシガキコナジラミではPortieraのみが検出されたが、Arsenophonusが菌細胞内に棲み分けて局在するコナジラミ類も系統樹上に点在していた。これらのことから、菌細胞内棲み分けはコナジラミ科昆虫で複数回独立して生じたことが示唆された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

令和2年度は新型コロナ感染拡大防止のため、研究室内作業が大幅に遅れてしまった。

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。

Causes of Carryover

新型コロナ感染拡大防止のため、研究室活動時間や人数の制限等を行う必要があり、そのため計画が遅延した。昨年度末に補助事業期間延長申請を行って了承されたので、未達成課題を遂行するために使用する。