コバネヒョウタンナガカメムシにおける細胞内共生成立機構に関する研究

• 研究課題/領域番号: 15K14586
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 進化生物学
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 菊池 義智 国立研究開発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 (30571864)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 細胞内共生 / 進化 / 生物間相互作用 / 微生物 / 昆虫 / 細菌

研究成果の概要

多くの昆虫は細胞内共生細菌を保持しており、母子間伝播によって共生細菌を受け継いでいる。昆虫の細胞内共生系については生理学的、ゲノム科学的研究が行われてきたが、その進化的起源については未だ不明である。最近我々は、共生細菌を毎世代環境土壌中から獲得するコバネヒョウタンナガカメムシが、その共生細菌を消化管の上皮細胞内に保持していることを発見した。本研究では、この環境獲得型細胞内共生系を対象に、共生成立過程の観察、遺伝的基盤の解明、進化過程の解明に取り組み、感染過程や進化過程の解明について一定の成果を得ることができ、このユニークな共生系に関する基盤的知見の蓄積と解析技術の確立を達成することができた。

研究成果

• [国際共同研究] University of Bayreuth(ドイツ)
• [国際共同研究] St. Petersburg SFTU(ロシア連邦)
• [国際共同研究] Pusan National University(韓国)
• [雑誌論文] Obligate gut symbiotic association in the sloe bug Dolycoris baccarum (Hemiptera: Pentatomidae) (2017)
  • 著者名/発表者名: Itoh H., Matsuura Y., Hosokawa T., Fukatsu T., Kikuchi Y.
  • 雑誌名: Applied Entomology and Zoology 巻: 52 号: 1 ページ: 51-59
  • DOI: 10.1007/s13355-016-0453-0
  • NAID: 40021101445
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phylogenetically Diverse <i>Burkholderia</i> Associated with Midgut Crypts of Spurge Bugs, <i>Dicranocephalus</i> spp. (Heteroptera: Stenocephalidae) (2016)
  • 著者名/発表者名: Stefan Martin Kuechler, 松浦優, Konrad Dettner, 菊池義智
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 31 号: 2 ページ: 145-153
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME16042
  • NAID: 130005158505
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Collapse of insect-microbe symbiosis under simulated climate change (2016)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi Y., Tada A., Musolin D., Hari N., Hosokawa T., Fujisaki K., Fukatsu T.
  • 雑誌名: mBio 巻: 7 号: 5
  • DOI: 10.1128/mbio.01578-16
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Riptortus pedestris and Burkholderia symbiont: an ideal model system for insect-microbe symbiotic associations (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹下和貴、菊池義智
  • 雑誌名: Research in Microbiology 巻: 168 号: 3 ページ: 175-187
  • DOI: 10.1016/j.resmic.2016.11.005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Insecticide applications to soil contribute to the development of Burkholderia mediating insecticide resistance in stinkbugs (2015)
  • 著者名/発表者名: Kanako Tago, Yoshitomo Kikuchi, Sinji Nakaoka, Chie Katsuyama, Masahito Hayatsu
  • 雑誌名: Molecular ecology 巻: 24 号: 14 ページ: 3766-3778
  • DOI: 10.1111/mec.13265
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrabithorax is essential for bacteriocyte development (2015)
  • 著者名/発表者名: Yu Matsuura, Yoshitomo Kikuchi, Toru Miura, Takema Fukatsu
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of U.S.A. 巻: 112 号: 30 ページ: 9376-9381
  • DOI: 10.1073/pnas.1503371112
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bacterial cell motility ofBurkholderia gut symbiont is required to colonize the insect gut (2015)
  • 著者名/発表者名: Jun Beom Lee, Jin Hee Byeon, Ho Am Jang, Jiyeun Kate Kim, Jin Wook Yoo, Yoshitomo Kikuchi, Bok Luel Lee
  • 雑誌名: FEBS letters 巻: 589 号: 19PartB ページ: 2784-2790
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2015.08.022
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Insect’s intestinal organ for symbiont sorting (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa Ohbayashi, Kazutaka Takeshita, Wataru Kitagawa, Naruo Nikoh, Ryuichi Koga, Xian-Ying Meng, Kanako Tago, Tomoyuki Hori, Masahito Hayatsu, Kozo Asano, Yoichi Kamagata, Bok Luel Lee, Takema Fukatsu, Yoshitomo Kikuchi
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of U.S.A. 巻: 112 号: 37
  • DOI: 10.1073/pnas.1511454112
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evolutionary transition in symbiotic syndromes enabled diversification of phytophagous insects on an imbalanced diet (2015)
  • 著者名/発表者名: Sailendharan Sudakaran, Franziska Retz, Yoshitomo Kikuchi, Christian Kost, Martin Kaltenpoth
  • 雑誌名: The ISME journal 巻: 9 号: 12 ページ: 2587-2604
  • DOI: 10.1038/ismej.2015.75
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Burkholderia of Plant-Beneficial Group are Symbiotically Associated with Bordered Plant Bugs (Heteroptera: Pyrrhocoroidea: Largidae) (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Takeshita, Yu Matsuura, Hideomi Itoh, Ronald Navarro, Tomoyuki Hori, Teruo Sone, Yoichi Kamagata, Peter Mergaert, Yoshitomo Kikuchi
  • 雑誌名: Microbes and Environments 巻: 30 号: 4 ページ: 321-329
  • DOI: 10.1264/jsme2.me15153
  • NAID: 130005116033
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] コバネヒョウタンナガカメムシにおける環境獲得型の細胞内共生の発見 (2017)
  • 著者名/発表者名: 竹下和貴、松浦優、菊池義智
  • 学会等名: 日本応用動物昆虫学会・日本昆虫学会2016年度北海道支部会
  • 発表場所: 北海道大学博物館（北海道札幌市）
• [学会発表] ヒョウタンナガカメムシ類で見つかった環境獲得型細胞内共生 (2017)
  • 著者名/発表者名: 竹下和貴、松浦優、孟憲英、三谷恭雄、新里尚也、菊池義智
  • 学会等名: 第61回日本応用動物昆虫学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学（東京都小金井市）
• [学会発表] Evolutionary innovation through symbiotic association with microorganisms (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊池義智
  • 学会等名: 日本昆虫学会・日本応用動物昆虫学会合同大会
  • 発表場所: 大阪府立大学（大阪府堺市）
  • 年月日: 2016-03-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mutualistic endosymbiosis in insects: its diversity and molecular basis (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊池義智
  • 学会等名: 第89回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 大阪国際交流センター（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2016-03-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Gut Symbiotic Bacteria in Stink Bugs Confer Pesticide Resistance (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊池義智
  • 学会等名: ASM Microbe 2016
  • 発表場所: Boston Convention and Exhibition Center（アメリカ合衆国、マサチューセッツ州ボストン）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] カメムシとBurkholderia細菌を結ぶ共生戦略とは？ (2016)
  • 著者名/発表者名: 大林翼、菊池義智
  • 学会等名: 日本進化学会第18回東京大会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都大岡山）
• [学会発表] カメムシ類の腸内共生細菌に関する研究～垂直伝播を伴わない昆虫内部共生系の発見、そしてその発展～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊池義智
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第31回大会
  • 発表場所: 横須賀市文化会館（神奈川県横須賀市）
• [学会発表] 環境から獲得される細胞内共生細菌：ナガカメムシ類で見つかった腸内共生から細胞内共生へのミッシングリンク (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹下和貴、松浦優、孟憲英、三谷恭雄、菊池義智
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第31回大会
  • 発表場所: 横須賀市文化会館（神奈川県横須賀市）
• [学会発表] 共生微生物による昆虫の農薬抵抗性進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 菊池義智
  • 学会等名: 菌根研究会2015年大会
  • 発表場所: とかちプラザ（北海道帯広市）
  • 年月日: 2015-10-03
  • 招待講演
• [学会発表] カメムシに殺虫剤抵抗性を賦与するBurkholderia共生細菌 (2015)
  • 著者名/発表者名: 菊池義智
  • 学会等名: 日本生物地理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 立教大学（東京都豊島区）
  • 年月日: 2015-04-12
  • 招待講演
• [備考] 菊池チーム
  • URL: https://staff.aist.go.jp/y-kikuchi/index.html
• [備考] 菊池研究室
  • URL: https://staff.aist.go.jp/y-kikuchi/index.html