2021 Fiscal Year Research-status Report
中途半端な共生を科学する：異宿主への適応プロセスから導く共生進化ロジック
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21K18241
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
菊池 義智 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (30571864)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 英臣 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (70748425)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2025-03-31
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| Keywords | 共生 / 進化 / 微生物 / 複合適応形質 / 遺伝的基盤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「微生物との共生」は多くの動植物に見られる普遍的な現象であり、生物進化を駆動する原動力ともなってきた。これら共生微生物は高度な宿主特異性を示すが、その進化過程は複雑で今なお進化生態学・微生物学におけるブラックボックスとなっている。我々はその謎を解く鍵が、微生物が稀に見せる「異宿主（本来の自然宿主ではない生物）への中途半端な共生」にあると考えている。中途半端な共生は新たな宿主に適応するための初期段階とも捉えられ、特異性の進化過程を理解する上で極めて重要だと考えられるが、再現性が低いため研究の俎上に載せることが困難であった。しかし最近我々は、ホソヘリカメムシとBurkholderia共生細菌から成る昆虫共生系において、“再現性の高い”異宿主への中途半端な感染現象を発見することに成功した。本研究では、この独自の実験系を用いて中途半端な感染現象の遺伝的基盤を解明し、宿主特異性の進化プロセス・進化原理の統合的理解を目指す。本年度はBurkholderia共生細菌に近年で中途半端な共生をみせるPandoraea属細菌についてそのTn-seq解析を行うための基盤整備を行った。具体的にはトランスポゾン変異挿入効率の確認や、ホソヘリカメムシへの感染時に見られるボトルネックの強度について推定を行った。これによりPandoraea属細菌のTn-seq解析を行うための準備が整ったと言える。同時に、通常の共生と中途半端な共生に関わる生化学的な違いについて知見を得るため、Burkholderia共生細菌とPandoraea属細菌について培養時（in vitro）と共生時（in vivo）のUPLC比較解析を開始した。生化学的な比較解析については今後さらに様々な抽出法や解析手法を試みさらに調査を進める。
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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
Pandoraea属細菌のような中途半端な共生を行う非共生細菌について感染実験とTn-seqに関わる基盤の整備を進めることができ、次年度に繋がる成果を十分得ることができたと判断した。加えて生化学的な比較研究も進め、Tn-seqによる遺伝的基盤の解明と知見を相補する研究体制の構築を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度構築したPandoraea属細菌の研究基盤を活用してTn-seqを進め、中途半端な共生について遺伝的基盤の解明につなげる。また、同定された遺伝子について欠損変異株を作成し、ホソヘリカメムシ体内での感染動態を可視化して調査する。これにより、中途半端な共生に重要な役割を果たす共生因子の特定を進める。
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| Causes of Carryover |
研究迅速化のため本年度中に研究補助員またはポスドクの雇用を予定していたが適任者が見つからなかった。次年度に向けてポスドクを確保することができたため、今後の研究の加速化が見込まれ、十分な成果の創出につなげられるものと考えている。
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