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全地球規模で解き明かすカメムシ共生細菌の多様性と進化

研究課題

研究課題/領域番号 18KK0211
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

配分区分基金
審査区分 中区分45:個体レベルから集団レベルの生物学と人類学およびその関連分野
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, 生命工学領域, 研究グループ長 (30571864)

研究分担者 伊藤 英臣  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (70748425)
細川 貴弘  九州大学, 理学研究院, 助教 (80722206)
松浦 優  琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 助教 (80723824)
研究期間 (年度) 2018-10-09 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2020年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2019年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード共生 / 進化 / 微生物 / 昆虫 / 多様性 / 共生細菌 / 細菌
研究成果の概要

本研究全体を通して、国内に生息しないために内部共生系の実態が未調査のままとなっているカメムシ下目25科にターゲットを絞り、それらカメムシ類の共生様式について世界的調査を目的に研究を行った。新型コロナ感染症の蔓延により共同研究先の新規開拓は困難だったが、本課題の主要共同研究先である米国アリゾナ大学、及びフランスCNRSとの連携を大幅に強化し、①カメムシにおける新規共生関連遺伝子の解明、②国際的侵入害虫マツヘリカメムシの腸内共生細菌の大陸間比較、③任意共生細菌Lariskellaの機能解析、④ナガカメムシ上科のミトコンドリアゲノム解析と未調査分類群クロマダラナガカメムシ科の共生系解明、を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

緊密な国際共同研究により、カメムシ下目昆虫の微生物共生系について多くの新知見を得ることができた。特に本研究では、腸内細菌の維持において気管による酸素供給が重要な役割を果たすことを明らかにし、さらにその気管の形成に活性酸素種が必須であることを突きとめた。これは、昆虫と微生物の共生維持機構に関する新発見であるとともに、昆虫における気管形成の新規メカニズムの解明に繋がる重要な成果と言える。本研究ではさらに、国際ネットワークを駆使することで、世界的侵入害虫マツヘリカメムシについて内部共生系の大陸間比較を行うことに初めて成功し、宿主の分布拡大とともに共生系にどのような変化が引き起こされたのか解明した。

報告書

(7件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果発表報告書
  • 研究成果

    (58件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (15件) 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 13件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 6件、 招待講演 11件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Arizona/University of Texas(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] CSIRO(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] アリゾナ大学/テキサス大学(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] CSIRO(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] アリゾナ大学(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] CSIRO(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] アリゾナ大学(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] CSIRO(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Ghent University(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Arizona(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Symbiont coordinates stem cell proliferation, apoptosis, and morphogenesis of gut symbiotic organ in the stinkbug-Caballeronia symbiosis2023

    • 著者名/発表者名
      Jang Seonghan、Matsuura Yu、Ishigami Kota、Mergaert Peter、Kikuchi Yoshitomo
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: 13 ページ: 01-13

    • DOI

      10.3389/fphys.2022.1071987

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Intercontinental Diversity of <i>Caballeronia</i> Gut Symbionts in the Conifer Pest Bug <i>Leptoglossus occidentalis</i>2022

    • 著者名/発表者名
      Ohbayashi Tsubasa、Cossard Raynald、Lextrait Ga?lle、Hosokawa Takahiro、Lesieur Vincent、Takeshita Kazutaka、Tago Kanako、Mergaert Peter、Kikuchi Yoshitomo
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 37 号: 3 ページ: n/a

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME22042

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Obligate Gut Symbiotic Association with Caballeronia in the Mulberry Seed Bug Paradieuches dissimilis (Lygaeoidea: Rhyparochromidae)2022

    • 著者名/発表者名
      Ishigami Kota、Jang Seonghan、Itoh Hideomi、Kikuchi Yoshitomo
    • 雑誌名

      Microbial Ecology

      巻: - 号: 2 ページ: 1307-1318

    • DOI

      10.1007/s00248-022-02117-2

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Insecticide resistance governed by gut symbiosis in a rice pest, Cletus punctiger, under laboratory conditions2021

    • 著者名/発表者名
      Ishigami Kota、Jang Seonghan、Itoh Hideomi、Kikuchi Yoshitomo
    • 雑誌名

      Biology Letters

      巻: 17 号: 3 ページ: 20200780-20200780

    • DOI

      10.1098/rsbl.2020.0780

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dual oxidase enables insect gut symbiosis by mediating respiratory network formation2021

    • 著者名/発表者名
      Jang Seonghan、Mergaert Peter、Ohbayashi Tsubasa、Ishigami Kota、Shigenobu Shuji、Itoh Hideomi、Kikuchi Yoshitomo
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 号: 10

    • DOI

      10.1073/pnas.2020922118

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Insecticide resistance by a host-symbiont reciprocal detoxification2021

    • 著者名/発表者名
      Sato Yuya、Jang Seonghan、Takeshita Kazutaka、Itoh Hideomi、Koike Hideaki、Tago Kanako、Hayatsu Masahito、Hori Tomoyuki、Kikuchi Yoshitomo
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 6432-6432

    • DOI

      10.1038/s41467-021-26649-2

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Impact of the insect gut microbiota on ecology, evolution, and industry2020

    • 著者名/発表者名
      Jang Seonghan、Kikuchi Yoshitomo
    • 雑誌名

      Current Opinion in Insect Science

      巻: 41 ページ: 33-39

    • DOI

      10.1016/j.cois.2020.06.004

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Burkholderia insecticola triggers midgut closure in the bean bug Riptortus pedestris to prevent secondary bacterial infections of midgut crypts2020

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi Yoshitomo、Ohbayashi Tsubasa、Jang Seonghan、Mergaert Peter
    • 雑誌名

      The ISME Journal

      巻: 14 号: 7 ページ: 1627-1638

    • DOI

      10.1038/s41396-020-0633-3

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Genomic Comparison of Insect Gut Symbionts from Divergent Burkholderia Subclades2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshita Kazutaka、Kikuchi Yoshitomo
    • 雑誌名

      Genes

      巻: 11 号: 7 ページ: 744-744

    • DOI

      10.3390/genes11070744

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Re-opening of the symbiont sorting organ with aging in Riptortus pedestris2020

    • 著者名/発表者名
      Jang Seonghan、Kikuchi Yoshitomo
    • 雑誌名

      Journal of Asia-Pacific Entomology

      巻: 23 号: 4 ページ: 1089-1095

    • DOI

      10.1016/j.aspen.2020.09.005

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Burkholderia sp. Strain THE68, a Bacterial Symbiont Isolated from Midgut Crypts of the Seed Bug Togo hemipterus2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshita Kazutaka、Jang Seonghan、Kikuchi Yoshitomo
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 9 号: 10

    • DOI

      10.1128/mra.00041-20

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] <i>Burkholderia</i> Gut Symbionts Associated with European and Japanese Populations of the Dock Bug <i>Coreus marginatus</i> (Coreoidea: Coreidae)2019

    • 著者名/発表者名
      Ohbayashi Tsubasa、Itoh Hideomi、Lachat Joy、Kikuchi Yoshitomo、Mergaert Peter
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 34 号: 2 ページ: 219-222

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME19011

    • NAID

      130007668566

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Comparative cytology, physiology and transcriptomics of Burkholderia insecticola in symbiosis with the bean bug Riptortus pedestris and in culture2019

    • 著者名/発表者名
      Ohbayashi Tsubasa、Futahashi Ryo、Terashima Mia、Barri?re Quentin、Lamouche Florian、Takeshita Kazutaka、Meng Xian-Ying、Mitani Yasuo、Sone Teruo、Shigenobu Shuji、Fukatsu Takema、Mergaert Peter、Kikuchi Yoshitomo
    • 雑誌名

      The ISME Journal

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1469-1483

    • DOI

      10.1038/s41396-019-0361-8

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Host?symbiont specificity determined by microbe?microbe competition in an insect gut2019

    • 著者名/発表者名
      Itoh Hideomi、Jang Seonghan、Takeshita Kazutaka、Ohbayashi Tsubasa、Ohnishi Naomi、Meng Xian-Ying、Mitani Yasuo、Kikuchi Yoshitomo
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 116 号: 45 ページ: 22673-22682

    • DOI

      10.1073/pnas.1912397116

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Identification of active and taxonomically diverse 1,4-dioxane degraders in a full-scale activated sludge system by high-sensitivity stable isotope probing2018

    • 著者名/発表者名
      Aoyagi Tomo、Morishita Fumiaki、Sugiyama Yutaka、Ichikawa Daisuke、Mayumi Daisuke、Kikuchi Yoshitomo、Ogata Atsushi、Muraoka Kenji、Habe Hiroshi、Hori Tomoyuki
    • 雑誌名

      The ISME Journal

      巻: 12 号: 10 ページ: 2376-2388

    • DOI

      10.1038/s41396-018-0201-2

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Burkholderia insecticola sp. nov., a gut symbiotic bacterium of the bean bug Riptortus pedestris2018

    • 著者名/発表者名
      Takeshita Kazutaka、Tamaki Hideyuki、Ohbayashi Tsubasa、Meng Xian-Ying、Sone Teruo、Mitani Yasuo、Peeters Charlotte、Kikuchi Yoshitomo、Vandamme Peter
    • 雑誌名

      International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology

      巻: 68 号: 7 ページ: 2370-2374

    • DOI

      10.1099/ijsem.0.002848

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 昆虫の腸内共生における特異性の進化2022

    • 著者名/発表者名
      菊池 義智
    • 学会等名
      第6回原生生物学・共生生物学談話会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 昆虫の生き方を決める腸内微生物2022

    • 著者名/発表者名
      菊池 義智
    • 学会等名
      バイオミメティクス市民セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 昆虫と腸内細菌の共生特異性を決める多層メカニズム2022

    • 著者名/発表者名
      菊池 義智
    • 学会等名
      日本マイコトキシン学会第 88 回学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Transmissible Pesticide Resistance: Invisible Friends of Insects2022

    • 著者名/発表者名
      菊池 義智
    • 学会等名
      Gordon Research Conference (GRC) Drug Resistance
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Homeobox遺伝子によって調節される共生器官の驚くべき形態変化!2021

    • 著者名/発表者名
      JANG Seonghan, 石神広太, 大林翼, 松浦優, MERGAERT Peter, 菊池義智
    • 学会等名
      日本進化学会第23回東京大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] カビが運命付けるバクテリア-昆虫の相利共生2021

    • 著者名/発表者名
      石神広太, Jang Seonghan, 伊藤英臣, Mergaert Peter, 菊池義智
    • 学会等名
      日本進化学会第23回東京大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] カびが繋ぐ昆虫とバクテリアの共生系サイクル2021

    • 著者名/発表者名
      石神 広太, Seonghan Jang, 伊藤 英臣, 大林 翼, Peter Mergaert, 菊池 義智
    • 学会等名
      日本微生物生態学会第34回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 昆虫腸内共生の成立機構2021

    • 著者名/発表者名
      菊池義智
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 共生細菌であるということ2020

    • 著者名/発表者名
      菊池 義智
    • 学会等名
      第93会日本細菌学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The simplest gut microbiota shaped by partner choice and microbial competition2020

    • 著者名/発表者名
      菊池 義智
    • 学会等名
      日本生態学会第67回全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The bean bug Riptortus pedestris and its Burkholderia symbiont2019

    • 著者名/発表者名
      菊池 義智
    • 学会等名
      Harmful Organisms 2019 (South Kore)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Comparative cytology, physiology and transcriptomics between free-living and symbiotic Burkholderia symbionts reveal adaptations for colonization of its bean bug host2019

    • 著者名/発表者名
      大林翼, 二橋 亮, 重信秀治, 深津 武馬, Peter Mergaert, 菊池 義智
    • 学会等名
      International Symbiosis Society 2018
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Host-symbiont cooperation for in vivo detoxification of an insecticide2019

    • 著者名/発表者名
      菊池 義智
    • 学会等名
      Gordon Research Conference (U.S.A.)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 昆虫における腸内共生の分子基盤2019

    • 著者名/発表者名
      菊池 義智
    • 学会等名
      日本放線菌学会第65回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 土壌微生物が昆虫に及ぼす生態系サービスの解明2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤 英臣, 菊池 義智
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2019年度大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A novel function of Duox in insect-microbe gut symbiosis: development of trachea network and stabilization of symbiont colonization2019

    • 著者名/発表者名
      Jang Seonghan, 菊池 義智
    • 学会等名
      第63回日本応用動物昆虫学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 腸内細菌による殺虫剤のin vivo解毒プロセスの解明2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤 由也,Jang Seonghan,伊藤 英臣,堀 知行,菊池 義智
    • 学会等名
      第63回日本応用動物昆虫学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Molecular bases of the stinkbug-Burkholderia gut symbiosis2018

    • 著者名/発表者名
      菊池 義智
    • 学会等名
      2018 ESA, ESC and ESBC Joint Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 共生微物による害虫の進化~そ多様性と機能2018

    • 著者名/発表者名
      菊池 義智
    • 学会等名
      平成 30 年度(第 28 回)植物細菌病談話会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 昆虫のプロバイオティクス2018

    • 著者名/発表者名
      菊池 義智
    • 学会等名
      2018年度日本乳酸菌学会セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Hidden diversity under ground: ant- and nest-associated bacterial communities revealed by meta-genomic analyses2018

    • 著者名/発表者名
      下地 博之,伊藤 英臣,松浦 優,菊池 義智
    • 学会等名
      International Union for the Study of Social Insects 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ”害虫”の誕生と共生微生物2018

    • 著者名/発表者名
      菊池 義智
    • 学会等名
      2018年度北日本支部札幌シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fish egg-associated microbiota acquired from ambient soils 水生動物の卵が土壌から獲得する細菌叢2018

    • 著者名/発表者名
      佐野 友紀,木原 稔,堀 知行,曾根 輝雄,菊池 義智,伊藤 英臣
    • 学会等名
      日本微生物生態学会第32回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Diversity and distribution of microbiota associated with medaka fish メダカ常在細菌叢の多様性と分布 : エラ、体表、ヒレ、腸、卵に発達する細菌叢の解明2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤 英臣,堀 知行,菊池 義智
    • 学会等名
      日本微生物生態学会第32回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Intracellular symbiosis in lygaeoid species 腸内から細胞内へ:ナガカメムシの細胞内共生進化2018

    • 著者名/発表者名
      栗原 駿太,竹下和貴,松浦 優,徳田岳,曾根 輝雄,伊藤 英臣,菊池 義智
    • 学会等名
      日本微生物生態学会第32回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] "Ant- and nest-associated bacterial communities revealed by meta-genomic analyses メタゲノムで解き明かすトゲオオハリアリの細菌叢 -社会に潜むその多様性と分布-"2018

    • 著者名/発表者名
      下地 博之,伊藤 英臣,松浦 優,菊池 義智
    • 学会等名
      日本微生物生態学会第32回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 害虫の呼吸器形成機構を標的とする新規害虫防除方法2023

    • 発明者名
      菊池 義智
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      研究成果発表報告書
    • 外国

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公開日: 2018-10-12   更新日: 2025-03-27  

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