2016 Fiscal Year Annual Research Report
Explorations of metabolic factors involved in efficient cellulolytic systems in insects
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26292177
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
徳田 岳 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 教授 (90322750)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊地 淳 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (00321753)
大熊 盛也 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソースセンター, 室長 (10270597)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 昆虫生理生化学 / セルロース代謝 / キゴキブリ / シロアリ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はまず、キゴキブリにおける細胞内共生微生物と腸内共生系との代謝競合について検討した。アミノ酸分析の結果、両者の間に明らかな競合を示す知見は得られなかったが、消化管各部と脂肪体における遊離アミノ酸量を比較した結果、前腸から中腸にかけて遊離アミノ酸量が多いことが明らかとなった。このことは、腸内微生物が前腸～中腸通過中に消化され、遊離されたアミノ酸を宿主が中腸から吸収していることを示唆していると考えられ、細胞内共生細菌への依存性は低いことが伺えた。この結果は進化の過程でアミノ酸の生合成に窒素源を要求する細胞内共生系から、空中窒素を利用可能な腸内共生系へ宿主の依存度が変化していることを示していると考えられ、宿主がセルロース消化に特化し、消化の効率化に投資することができたひとつの要因であったと考えられる。
また、昨年度から引き続きシロアリゲノムに存在するセルロース分解酵素遺伝子について検討した結果、セルラーゼホモログの中には全身で弱く発現するものや頭部のみで発現するものなどに多様化しており、進化の過程で新たな機能を獲得している可能性が強く示唆された。最近報告されたナナフシでヘミセルロース分解ができるように機能分化したセルラーゼと併せて系統解析したところ、類似の系統進化はシロアリでは認められず、同様な基質特異性の変化がシロアリで起きているという証拠は得られなかった。
さらに高等シロアリで生じた組織複合域についてトランスクリプトーム解析を実施したところ、輸送関連分子が多く発現しているものの、セルラーゼに類する配列の発現はほとんど認められなかった。昨年度報告したV-ATPase活性を阻害した場合は、組織複合域内のpH低下が認められた。従って、組織複合域は消化管内腔のアルカリ化によるリグニンやフミン酸の可溶化・分離を通じて、セルロース消化の効率化に寄与している可能性が考えられた。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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