From the fundamental analysis to the application development of "organelle-like defensive symbionts"

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02998
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39050:Insect science-related
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: NAKABACHI Atsushi 豊橋技術科学大学, 先端農業・バイオリサーチセンター, 准教授 (40332267)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ミカンキジラミ / 二次代謝 / 大腸菌 / 枯草菌 / 物質生産 / 無細胞タンパク質合成 / 電子顕微鏡 / ゲノム

Outline of Final Research Achievements

The present research project revealed that diaphorin, a compound produced by a symbiotic bacterium of the Asian citrus psyllid, 1) promotes the growth and substance production of Escherichia coli while inhibiting the growth and cell division in Bacillus subtilis, 2) promotes the activity of a bacterial cell-free protein synthesis system at low concentrations while inhibiting it at high concentrations, and 3) induces different gene expression changes in E. coli and B. subtilis. In addition, the ultrastructure of the Asian citrus psyllid symbiotic organ and symbiotic bacteria therein was elucidated, as well as the genome structure of symbiotic bacteria of multiple psyllid lineages and the extremely high ploidy of the primary symbiont.

Free Research Field

共生生物学、昆虫学、微生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細菌に対するディアフォリンの特異な活性は、特定系統の増殖を促進しながら他の系統を排除するなど、柑橘病原体を含むキジラミ細菌叢に大きな影響を与える可能性があり、植物保護の観点から注目される。また、大腸菌は多様な有用物質の工業生産に頻用されるため、上記活性はこれらの生産効率向上への貢献が期待される。また、共生器官・共生細菌の微細構造、ゲノム構造などの解明は、真核生物-細菌間の相互作用の理解を進めるとともに、高選択性害虫防除法開発の基盤データを提供する。