マルカメムシ類における宿主-共生細菌間の相互作用と共進化

• Project/Area Number: 03J01543
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 生態
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 細川 貴弘 独立行政法人産業技術総合研究所, 生物機能工学研究部門, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2003: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: マルカメムシ類 / 腸内共生細菌 / 種間相互作用 / 共進化 / 垂直伝播 / 行動生態学 / 共生細菌 / 種間相互作 / 母子間伝播 / カプセル / 体内細菌量

Research Abstract

マルカメムシ類とその腸内共生細菌の相互作用と共進化に関して以下の知見が新たに得られた。
1、日本産4種のマルカメムシ類(マルカメムシ、タイワンマルカメムシ、ツヤマルカメムシ、タデマルカメムシ)では母親が共生細菌を含む「カプセル」を産み、子がこれを摂取することによって共生細菌が垂直伝播される。
2、これらの種において、孵化前の卵塊からカプセルを除去すると艀化幼虫は共生細菌を獲得できず、成長の遅延、高い死亡率、異常な体色が見られる(カメムシにとって共生細菌は必須)。
3、マルカメムシMegacopta punctatissimaにおいて、母カメムシの産むカプセルは共生細菌の塊ではなく、厚い層状の外皮に共生細菌と大量の樹脂状物質が包まれたものである。外皮と樹脂状はメスの中腸で分泌されるものであり、このことは共生細菌の垂直伝播にはメスカメムシにとって物質的なコストがかかることを示している。
4、マルカメムシMegacopta punctatissimaにおいて、一つのカプセルには平均約6匹分の共生細菌が含まれるが、野外での母カメムシはカプセル一つにつき3〜5個の卵しか産んでいない。すなわち母カメムシは子が必要とする数よりも多めにカプセルを産んでいることになり、これは子に共生細菌をより確実に伝えるための適応であると考えられる。
5、日本産のマルカメムシ類と腸内共生細菌の系統樹形状は一致し、共種分化が起きたことを示す。
6、カメムシ種間で共生細菌の交換をおこなうと、カメムシは正常な成長、繁殖ができないため、共生細菌の機能は種によって異なることが示された。
7、幼虫に伝播される共生細菌量を減らすと、成長の遅延、小さい成虫時体サイズとなることから、体内の共生細菌の量と宿主適応度には相関があることが示された。

Research Products

• [Journal Article] The making of symbiont capsule in the plataspid stinkbug Megacopta punctatissima (2005)
  • Author(s): Takahiro Hosokawa
  • Journal Title: FEMS Microbiology Ecology 54・3 Pages: 471-477