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昆虫・植物・土壌環境下におけるバークホルデリア属細菌の定着機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19J01106
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分39050:昆虫科学関連
研究機関国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構

研究代表者

大林 翼  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境研究部門, 研究員

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードBurkholderia / Tn-seq / ホソヘリカメムシ / 腸内共生 / ダイズ / 根圏 / 土壌 / 土壌細菌
研究開始時の研究の概要

ホソヘリカメムシは中腸後方の盲のう部にバークホルデリア属細菌を保有している。その近縁種には土壌中や植物体内から単離されたものが多数存在することから、カメムシバークホルデリア属細菌は盲のう部に加えて土壌中や植物体内に定着できる可能性が高い。本研究では、トランスポゾン挿入変異法と次世代シーケンス解析を組み合わせたTn-seq解析を用いて、昆虫・土壌・植物におけるバークホルデリア属細菌の定着に必要な遺伝子を大規模に調査する。そして、昆虫・土壌・植物への定着機構を広範に比較することで、昆虫腸内におけるバークホルデリア属細菌の定着機構を鮮明に描き出すことを目指している。

研究実績の概要

Burkholderia属細菌は、土壌、カメムシ腸内、植物根圏といった多様な自然環境に生息していることが知られており、カメムシ腸内に共生するBurkholderia属細菌も、環境中では土壌や植物に定着している可能性がある。そこで本研究では、 ゲノムワイドスクリーニング手法の一つであるTn-seqを用いて、Burkholderia insecticolaのカメムシ腸内・土壌・ダイズ根圏への定着に必要な遺伝子を網羅的に探索し、昆虫・土壌・植物への定着機構を広範に比較することで、Burkholderia属細菌の昆虫腸内への定着機構をより鮮明に描き出すことを目的としている。
研究2年目にあたる本年度は、(1)土壌およびダイズ根圏におけるB.insecticolaのTn-seq解析、(2)標的遺伝子変異株の作製とその機能評価を行った。(1)に関して、前年度に実施した次世代シーケンス解析データをPyythonプログラム"TRANSIT"を用いて、B. insecticolaの土壌およびダイズ根圏への定着に関わる遺伝子を探索した。その結果、B. insecticolaはエネルギー生成、ストレス耐性、アミノ酸の生合成に関連する遺伝子が土壌中への定着に必要であることが明らかになった。その一方、ダイズ根圏では、B.insecticolaの抗菌ペプチド耐性や有機酸の資化に関わる遺伝子が必要であり、ダイズ根の分泌物の影響を受けていることが示唆された。本研究成果は原著論文にまとめている。(2)に関して、プラスミド挿入型の標的遺伝子変異株をホソヘリカメムシに感染させると、変異株は消化管内で野生型に復帰してしまう現象が確認された。そこで、プラスミド挿入変異株から相同組換えを用いた標的遺伝子欠損株に変更し、カメムシ腸内・土壌・ダイズ根圏への定着に関わる候補遺伝子に対して、欠損株の作製を進めている。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] I2BC-CNRS/IPME-IRD/VBMI-INSERM(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Bonn(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] IPME, IRD/I2BC-CNRS/VBMI, INSERM(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [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
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Thioesterase-mediated side chain transesterification generates potent Gq signaling inhibitor FR9003592021

    • 著者名/発表者名
      Hermes Cornelia、Richarz Rene、Wirtz Daniel A.、Patt Julian、Hanke Wiebke、Kehraus Stefan、Voss Jan Hendrik、Kuppers Jim、Ohbayashi Tsubasa、Namasivayam Vigneshwaran、Alenfelder Judith、Inoue Asuka、Mergaert Peter、Gutschow Michael、Muller Christa E.、Kostenis Evi、Konig Gabriele M.、Crusemann Max
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41467-020-20418-3

    • 関連する報告書
      2020 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] 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 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Host-symbiont specificity in insects: Underpinning mechanisms and evolution2020

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

      Advances in Insect Physiology

      巻: 58 ページ: 27-62

    • DOI

      10.1016/bs.aiip.2020.03.002

    • ISBN
      9780081029879
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Peptidoglycan Amidase Mutant of <i>Burkholderia insecticola</i> Adapts an L-form-like Shape in the Gut Symbiotic Organ of the Bean Bug <i>Riptortus pedestris</i>2020

    • 著者名/発表者名
      Goto Shiori、Ohbayashi Tsubasa、Takeshita Kazutaka、Sone Teruo、Matsuura Yu、Mergaert Peter、Kikuchi Yoshitomo
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 35 号: 4 ページ: n/a

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME20107

    • NAID

      130007938094

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2020 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] 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 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] カメムシから紐解く昆虫腸内共生の成立メカニズム2020

    • 著者名/発表者名
      大林 翼
    • 学会等名
      日本微生物生態学会第33回山梨大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Genome-wide screening of essential genes for the bean bug midgut colonization in the Burkholderia symbiont2020

    • 著者名/発表者名
      Tsubasa Ohbayashi, Joy Lachat, Seonghan Jang, Raynald Cossard, Quentin Nicoud, Yoshitomo Kikuchi, Peter Mergaert
    • 学会等名
      4th Adam Kondorosi Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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