2014 Fiscal Year Annual Research Report
細菌の共生による害虫の農薬抵抗性化：農薬分解菌はどこから来て、どう選択されるのか
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25292208
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| Research Institution | National Institute for Agro-Environmental Sciences |
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Principal Investigator |
早津 雅仁 独立行政法人農業環境技術研究所, その他部局等, 研究員 (70283348)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
多胡 香奈子 独立行政法人農業環境技術研究所, その他部局等, 研究員 (20432198)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 農薬分解 / 農薬耐性 / フェニトロチオン / 有機リン系殺虫剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに我々が分離したフェニトロチオン分解細菌を、ダイズの難防除害虫ホソヘリカメムシの体内に共生させ、フェニトロチオン抵抗性になるという新規な現象を発見した。本研究では農薬分解細菌の土壌中における存在量と多様性および農薬分解能に関する特徴を総合的に解析し、土壌からカメムシへの移行経路を明らかにすることを目的とした。
昨年度はBrkholderia属分解菌を共生させた農薬抵抗性カメムシが実際に沖縄県南大東島のサトウキビ畑に存在することを見出し、土壌中にはフェニトロチオンを分解するBurkholderia属細菌が多数・多様に存在し、そのうち限られた種がカメムシに共生している可能性を示した。この結果を受けて本年度は南大東島土壌におけるBurkholderia属細菌の存在量（菌数）と多様性を解析しその分布を検討した。昨年度にBurkholderia属細菌の16Sリボゾーム遺伝子に特異的なPCRプライマーを設計し、土壌中の菌数を定量PCRで計数する方法とこのプライマーを用いてPCR増幅した断片を次世代シーケンサーでメタゲノム解析する方法を開発した。この方法と確立した分解菌分離計数方法を組み合わせて土壌Burkholdderia属細菌の全貌を解析した。その結果、Burkholderia属細菌は10の7乗個/g土壌存在していた。また全Burkholderiaに占める共生能をもつ種の割合は平均で50～60％を占めていた。このことから土壌にはカメムシに共生する能力を有するBurkholderia属細菌が多数存在することが示された。土壌のBurkholderia属細菌の多様性は土壌pH、CN比など影響をあまり受けないことも示された。
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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
本年度の目的は昨年度開発したメタゲノム的手法を用いて実際の農耕地におけるフェニトロチオン分解能を有するBurkholderia属細菌の多様性と菌数を分析し、農薬分解菌の菌数と多様性を明らかにすることである。各項目について当初計画している実験を実施し目的の成果を得た。具体的には下記に示した。
１）Burkholderia属細菌の16Sリボゾーム配列特異的PCRプライマーにより、土壌中のBurkholderia属細菌数をはじめて詳細に定量することに成功した。その結果土壌1gあたりに10の7乗個の同細菌が存在することを明らかにした。
２）農耕地土壌のBurkholderia属細菌の多様性をBurkholderia属細菌特異的PCRプライマーを用いてメタゲノム解析し、詳細な多様性を明らかにした。その結果、Burkholderia属細菌に占めるカメムシと共生能力を有する菌株の割合が極めて多く、土壌は共生菌のリザーバーとして機能していることをはじめて示した。
以上により計画通り進捗していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は土壌中に存在するBurkholderia属細菌の全体像を解明した。即ちBurkholderia属細菌特異的PCRプライマーによるメタゲノムデータを取得し解析するパイプラインを構築した。そしてこれらを用いて土壌におけるBurkholderia属細菌の全貌を定量的定性的に明らかにすることに成功した。
今後はこのデータをベースに本研究課題の目的であるどのようにして共生能を有するBurkholderia属の農薬分解菌がカメムシと出会うのかを明らかにする。すなわちカメムシが棲息する植物体における分解菌の分布や菌密度などをメタゲノム手法や培養法を組み合わせて解析する。さらに抵抗性カメムシの出現を防止するための検定方法の開発と土壌における分解菌増殖条件を明らかにする。
以上から農薬抵抗性カメムシ出現機構を解明し出現防止法を提示する。
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| Causes of Carryover |
次世代シーケンサーにより得られたデータの解析に時間を要し、さらに次世代シーケンサーの故障の修理に7ヶ月かかり同シーケンサー稼働回数が予定よりも少なかった。またデータをまとめと論文執筆、それらの結果に基づいた次年度の詳細な解析計画の立案に時間を要した。以上により遺伝子解析等の高額試薬の使用が次年度にずれ込むことにより、平成26年度分の予算執行が予定より少なく次年度使用額が生じた
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度は、農薬分解菌の棲息場所をさらに詳細に検討するために、微量試料からのメタゲノム解析を実施する。これらの実験の実施には熟練した技術と高度な専門知識を有する博士研究員を雇用する必要がある。以上により高額試薬と賃金を支出する予定である。研究の推進にあたって適正な予算執行を計る。
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