2022 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, 研究グループ長 (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共生細菌に近縁で中途半端な共生をみせるBurkholderia fungorumとPandoraea属細菌について、共生時の宿主への影響を解明する目的で、共生器官の形態変化の比較解析、発現遺伝子の比較解析、細胞分裂頻度や気管形成の比較解析を行った。また、昨年に引き続き、B. fungorumのTn-seq解析を行うために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B. fungorumのTn-seq解析を行うための準備が整ったと言える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまでにPandoraea属細菌およびBurkholderia fungorumについてTn-seqを行うための基盤整備を進めているが、実際のTn-seq実験に移るためにはまだ条件検討が必要な状況である。一方、共生細菌以外の非共生細菌が感染した共生器官の形態変化について様々な知見が蓄積しつつあり、共生の遺伝的基盤解明に向けた情報が整いつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの知見を活用してBurkholderia fungorum およびPandoraea属細菌についてTn-seqの条件検討を進め、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調査する。さらに、形態変化に関わる遺伝的因子の研究も進め、その解明を通して、中途半端な共生に重要な役割を果たす共生因子の特定に繋げる。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの影響もあり実験計画にやや遅れが生じたが、今後遅れを挽回するために、昨年度に引き続き人件費を計上し、ポスドクを雇用することで実験を加速させる。また遺伝子発現解析等については実験の効率化・加速化を図るために外注を行う。
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