2014 Fiscal Year Annual Research Report
昆虫―大腸菌人工共生系による共生進化および分子機構の解明
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25221107
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
深津 武馬 独立行政法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 首席研究員 (00357881)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中島 裕美子 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 准教授 (70244340)
二河 成男 放送大学, 教養学部, 教授 (70364916)
古賀 隆一 独立行政法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 主任研究員 (80356972)
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| Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2018-03-31
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| Keywords | 昆虫 / チャバネアオカメムシ / 腸内共生細菌 / 大腸菌 / 実験進化 / ゲノム解析 / 分子機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
・6種の共生細菌ゲノムの完全塩基配列決定：昨年度までにHiSeqによる概要ゲノム配列を得たが、 今年度はさらにPacBioのデータを加え、共生細菌C，D，E，Fについて完全長ゲノム配列の決定に成功した．共生細菌A，Bについても高精度の概要ゲノム配列を取得した．
・共生細菌フォスミドライブラリー導入大腸菌のスクリーニングによる共生関連遺伝子候補の網羅的取得：共生細菌Cの全ゲノムの9割以上をカバーする385クローンをスクリーニングし，約30の有望なクローンを得た．これらのうち4つのクローンのオーバーラップ領域上に存在する7つの遺伝子を有力な共生関連遺伝子候補と同定し，遺伝子導入大腸菌を作成するなど詳細な解析を進めた．
・大腸菌を人工共生させたチャバネアオカメムシの継続的な飼育維持による実験共生進化解析：特定の基準で選択した大腸菌人工共生カメムシ個体の腸から大腸菌を回収し，次世代への感染源として用いてきたが，想定以上に生残個体が少なく長期間の累代飼育は困難であった．そこでBW25113の∆mutS株をもとの共生細菌と同様に経卵伝達で伝達させて累代飼育する10系列を新たに立ち上げた。現在最も長く累代しているもので6代（1年弱）継続中である．
・その他のカメムシ類における共生細菌の多様性や生物機能の探索も進め、チャバネアオカメムシおよび近縁種における共生細菌の垂直伝播のための雌特異的中腸器官の発見（Hayashi et al. 2015 AEM 81, 2603）、クヌギカメムシ類における共生細菌入り卵塊ゼリーの生物機能の解明（Kaiwa et al. 2014 Cur Biol 24, 2465）、17科77属108種310集団のカメムシ類におけるSodalis属共生細菌の検出（Hosokawa et al. 2015 Zool Let 1, 5）などの成果を得た。
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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
・6種の共生細菌ゲノムの完全塩基配列決定：共生細菌C，D，E，Fの完全ゲノム塩基配列の決定に成功し、共生細菌AとBについても高精度の概要ゲノム配列を得ることができた（今後AとBについて比較ゲノム的手法で完全決定し、アノテーションも完了する）．
・共生細菌フォスミドライブラリー導入大腸菌のスクリーニングによる共生関連遺伝子候補の網羅的取得：ゲノムの9割以上をカバーする385クローンのスクリーニングが完了し，候補領域を30近く見出した．有力な候補領域については遺伝子レベルの詳細な解析を開始した（今後はより詳細な2次スクリーニングを行うとともに，共生関連遺伝子の同定および機能解析を進める）．
・大腸菌を人工共生させたチャバネアオカメムシの継続的な飼育維持による実験共生進化解析：想定外の生残率の低下などに見舞われ，実験系を見直せざるを得なくなったが，もとの共生細菌と同様に大腸菌を経卵で垂直伝達させる実験系を立ち上げ，これが順調に回り始めた（今年度もこれらの系列の累代飼育を継続する．また累代飼育中に宿主昆虫の表現型になんらかの変化が見られた場合には，大腸菌遺伝子発現の網羅的解析やゲノム上の変異を特定するためのゲノム塩基配列決定などをおこなう）．
・その他のカメムシ類における共生細菌の多様性や生物機能の探索についても注目すべき成果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
・6種共生細菌ゲノムの完全塩基配列決定について、共生細菌A，Bについて完全ゲノム配列を決定するとともに，すべての共生細菌ゲノムについてアノテーションを完了する．
・共生細菌の形質転換系，遺伝子破壊系については確立済みであり，それらを駆使して共生関連遺伝子候補の機能解析を進める．
・共生細菌フォスミドライブラリー導入大腸菌のスクリーニングによる共生関連遺伝子候補の網羅的取得について、共生細菌Cにおいて共生関連遺伝子の網羅的取得および機能解析を推進するとともに、他の共生細菌についても解析に着手する。
・大腸菌を人工共生させたチャバネアオカメムシの継続的な飼育維持による実験共生進化解析については、大腸菌を経卵で垂直伝達させる実験系を推進する。
・その他のカメムシ類における共生細菌の多様性や生物機能の探索についてもさらに推進する。
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[Journal Article] Symbiont-supplemented maternal investment underpinning host's ecological adaptation2014
Author(s)
Kaiwa N., Hosokawa T., Nikoh N., Tanahashi M., Moriyama M., Meng X. Y., Maeda T., Yamaguchi K., Shigenobu S., Ito M., Fukatsu T.
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Journal Title
Current Biology
Volume: 24
Pages: 2465-2470
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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