Evolutionary and immunological basis of an insect intracellular symbiosis

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03275
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: MATSUURA Yu 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 助教 (80723824)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 二橋 美瑞子 (長内美瑞子) 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 准教授 (00422402)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 細胞内共生 / 菌細胞 / 昆虫 / 共生細菌 / 自然免疫 / 胚発生

Outline of Final Research Achievements

In this study, we first conducted functional screening of innate immunity and differentially expressed genes under Ubx-RNAi treatment in the seed bug Nysius plebeius by maternal RNAi of those genes, phenotypic observation, whole mount FISH and qPCR assays of the embryos. We found that several novel genes affect bacteriocyte formation in the embryos and that humoral immunity Toll and IMD pathways are not likely involved with the intracellular symbiosis both in embryos and adults. In addition, we revealed the diversity of bacteriocyte development in 5 species of lygaeoid stinkbugs. We also analyzed the complete or draft genomes of 7 intracellular symbionts found in these stinkbugs.

Free Research Field

進化生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細胞内共生は、宿主生物が共生微生物をその代謝経路ごと取り込むことで複合的な生命体が進化するきっかけとなる非常に重要な現象であり、異物の取り込みと維持がいかに成立するかに興味がもたれてきた。本研究により、ヒメナガカメムシの菌細胞共生成立に必要と考えられる新規遺伝子を同定でき、また自然免疫系と細胞内共生が独立に制御されていることが示唆されたことから、研究の新たな展開につながった。今後、ナガカメムシの菌細胞共生成立の機構の解析と操作を通じて、動物に広くみられる細胞内共生現象の解明や害虫の細胞内共生の制御を介した新たな防除法の開発が期待される。