2020 Fiscal Year Annual Research Report
多重感染している絶対共生細菌の機能・進化過程の解明
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20J11981
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| Research Institution | The Graduate University for Advanced Studies |
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Principal Investigator |
頼本 隼汰 総合研究大学院大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC2)
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2020-04-24 – 2022-03-31
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| Keywords | 共生 / アブラムシ / 昆虫 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半翅目昆虫アブラムシとその細胞内共生細菌ブフネラは、お互い相手なしでは生存できないほど密接な絶対共生関係となっており、共生研究のモデルとされている。アブラムシではブフネラに加えて他の細菌も共感染している事例が報告されているが、この「複合共生系」を支える分子機構やその進化過程は不明である。私は、ササコナフキツノアブラムシにはブフネラに加えて他の細菌（共生細菌Xとする）がどの個体群でも共感染していることを発見した。このことから、共生細菌Xが宿主と新たに密接な共生関係を築いていると考えられる。本研究では、複合共生系が生じているササコナフキツノアブラムシを用いて、ブフネラと共生細菌Xの機能、宿主が複数種の共生細菌を制御する仕組みに着目し、複合共生系を支える分子機構の解明に挑む。また、ササコナフキツノアブラムシの近縁種との比較により、複合共生系の進化過程も明らかにする。
今年度は、ササコナフキツノアブラムシのブフネラと共生細菌Xそれぞれに特異的な蛍光プローブを用いてFluorescence in situ hybridizationを行い、ササコナフキツノアブラムシの発生過程における共生細菌の感染過程、共生細菌を内包する共生器官の形成過程を明らかにした。このデータをもとに共生器官を解剖にて取り出し、RNA sequencingを行った。Whole-body由来と共生器官由来のトランスクリプトームを比較し、共生器官特異的に発現している遺伝子を見出した。また、ササコナフキツノアブラムシが属するヒラタアブラムシ亜科6種（ヒラタアブラムシ族、ムネアブラムシ族、ツノアブラムシ族）について、16S rDNAのV1-V2、V3-V4領域のamplicon sequencing解析を行った。その結果、ササコナフキツノアブラムシが属するツノアブラムシ族で4種中3種から共生細菌Xの感染が見られた。このことから、ツノアブラムシ族の共通祖先で共生細菌Xを獲得したことが考えられる。
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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
今年度は、蛍光プローブを用いた顕微鏡観察により共生細菌の感染過程や共生器官の形成過程を明らかにした。さらに、共生器官のRNA-seq解析を行い、共生器官特異的に発現している遺伝子を見出した。また、当初計画していた日本各地でのササコナフキツノアブラムシが属するヒラタアブラムシ亜科のサンプリングは、新型コロナウイルスの感染防止の観点から中止した。しかし、2019年度以前に採集したササコナフキツノアブラムシの近縁種ヒラタアブラムシ亜科6種を用いた解析結果から、ササコナフキツノアブラムシの近縁種にも共生細菌Xが感染していることを発見した。これらの研究成果を総合的に勘案し、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
・2021年度では、これまでの実験から得られたササコナフキツノアブラムシとその近縁種における細菌叢解析、ササコナフキツノアブラムシの共生細菌のゲノム解読、宿主の体内における共生細菌の局在箇所等をまとめた論文の執筆に取り組む。
・2020年度に行ったRNA-seq解析により、共生器官特異的に発現している遺伝子を明らかにした。2021年度では、これらの遺伝子のmRNAをin situ hybridization法により組織染色し、候補遺伝子の発現時期・箇所の同定を目指す。また、ブフネラのみが共生しているエンドウヒゲナガアブラムシの共生器官のトランスクリプトームデータが先行研究によって公開されているため、それと比較し複合共生系が生じているササコナフキツノアブラムシとの違いを明らかにする。
・ササコナフキツノアブラムシの近縁種に存在するブフネラ、共生細菌Xのゲノム解読を行い比較することで、ツノアブラムシ族の共通祖先で生じたと考えられる複合共生系の共通性を明らかにする。
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