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シロアリ腸内共生微生物群集の垂直伝播メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 20J00986
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45040:生態学および環境学関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

稲垣 辰哉  東京工業大学, 生命理工学院, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022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)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード相利共生 / シロアリ / 腸内微生物 / 原生生物 / 社会性昆虫 / 昆虫生態学 / 微生物生態学 / ヤマトシロアリ
研究開始時の研究の概要

微生物との共生関係は生物一般にみられ、寄生から共生まで多岐にわたる。その中でも、シロアリと腸内の微生物群集、特に原生生物は互いに強く依存しており、その共生関係は一億五千万年もの間維持されてきたことが知られている。本研究においてはその微生物群集がシロアリの腸内でのみ維持されてきたメカニズムを明らかにすることを目的としている。まず、シロアリ世代間の微生物群集ダイナミクスを明らかにする。次にその中で常に維持されている必須共生微生物について、その維持メカニズムをシロアリの腸の構造と遺伝子発現に着目することで明らかにする。

研究実績の概要

本研究の目的は1.5億年以上前に起源したシロアリと腸内原生生物群集の絶対共生関係がどのように維持されてきたかを明らかにすることである。昨年度においては、次世代を担う羽アリが共生原生生物群集を得るプロセスを実験により明らかにした。
本年度は昨年得られた原生生物群集データをより詳細に解析した。その結果、ヤマトシロアリのニンフと羽アリでは一部の種の存在比がワーカーと大きく異なることがわかった。特に、ワーカーでは存在比の少ない2種の原生生物の存在比がニンフと羽アリにおいて大きく上昇していた。コンピューターシミュレーションを行い、この存在比上昇がボトルネック効果を和らげ、腸内原生生物種全体の伝播効率をあげることを示した。
さらに、昨年度において得られたサンプルに対して原生生物の遺伝子配列ベースでの群集解析を行い、より詳細なデータを得た。具体的には、ヤマトシロアリのワーカー・ニンフ・羽アリの全腸DNAに対して、オキシモナスおよびパラバサリア原生生物の18SrRNA配列特異的プライマーを用いたアンプリコンシーケンスを行った。その結果、ワーカーからは検出される一方でニンフや羽アリからは検出されない原生生物種が存在した。このことは羽アリを介する原生生物群集の伝播が必ずしも完全でないことを示唆している。シロアリの羽アリは巣から分散した後に雌雄でペアを作り新しい巣を創設する。その際に一方が保有していない原生生物種を補うことも可能であることが考えられる。
今回の結果によって、シロアリが複数世代にわたってその腸内のみで原生生物群集を維持してきたメカニズムの一端が明らかになった。得られた結果を、国際学会や国内学会およびセミナーにおいて報告した。一連の結果をまとめ、国際誌への投稿を予定している。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 8件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Heritable effects on caste determination and colony-level sex allocation in termites under field conditions2023

    • 著者名/発表者名
      Takata Mamoru、Nagai Shuya、Inagaki Tatsuya、Ohkubo Yusaku、Tasaki Eisuke、Matsuura Kenji
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 26 号: 3 ページ: 106207-106207

    • DOI

      10.1016/j.isci.2023.106207

    • 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
  • [雑誌論文] Rapid elimination of symbiotic intestinal protists during the neotenic differentiation in a subterranean termite, Reticulitermes speratus2022

    • 著者名/発表者名
      Inagaki Tatsuya、Nozaki Tomonari、Matsuura Kenji
    • 雑誌名

      Insectes Sociaux

      巻: 69 号: 4 ページ: 335-343

    • DOI

      10.1007/s00040-022-00877-1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gut microbial pulse provides nutrition for parental provisioning in incipient termite colonies2020

    • 著者名/発表者名
      Inagaki Tatsuya、Yanagihara Saki、Fuchikawa Taro、Matsuura Kenji
    • 雑誌名

      Behavioral Ecology and Sociobiology

      巻: 74 号: 6

    • DOI

      10.1007/s00265-020-02843-y

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A non-invasive method for sexing first and second instar larvae of termites using external morphology2020

    • 著者名/発表者名
      Takata Mamoru、Inagaki Tatsuya、Ishibashi Tomoki、Tasaki Eisuke、Matsuura Kenji
    • 雑誌名

      Insectes Sociaux

      巻: 67 号: 4 ページ: 487-493

    • DOI

      10.1007/s00040-020-00785-2

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 博士論文抄録 シロアリ腸内共生微生物の新規機能とカースト特異性に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      稲垣 辰哉
    • 雑誌名

      しろあり

      巻: 174 ページ: 32-37

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 成虫脱皮及び分散過程におけるシロアリ腸内原生生物群集の伝播ダイナミクス2023

    • 著者名/発表者名
      稲垣辰哉、猪飼桂、高橋一樹、本郷裕一
    • 学会等名
      第67回日本応用動物昆虫学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] シロアリ腸内原生生物群集の伝播ダイナミクス2023

    • 著者名/発表者名
      稲垣辰哉
    • 学会等名
      第60回EZOゼミ
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Dynamics of gut microbiota in termite during caste differentiation and vertical transmission.2022

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Inagaki, Katsura Igai, Kazuki Takahashi, Yuichi Hongoh
    • 学会等名
      International Union for the Study of Social Insects (IUSSI2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Endogenous factors regulating offspring caste fate and colony-level sex allocation in termites.2022

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Takata, Shuya Nagai, Tatsuya Inagaki, Yusaku Ohkubo, Tomoki Ishibashi, Eisuke Tasaki, Kenji Matsuura
    • 学会等名
      International Union for the Study of Social Insects (IUSSI2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gut microbial pulse provides nutrition for parental provisioning to larvae during colony foundation in a termite.2022

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Inagaki, Katsura Igai, Saki Yanagihara, Taro Fuchikawa, Yuichi Hongoh, Kenji Matsuura
    • 学会等名
      26th International Congress of Entomology 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamics of gut microbiota in termite associated with host's adult eclosion and dispersal.2022

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Inagaki, Katsura Igai, Kazuki Takahashi, Yuichi Hongoh
    • 学会等名
      10th International Symbiosis Society Congress
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Genome analysis of a novel endosymbiotic clade in Clostridia suggests the emergence of energy parasites within the predominant bacterial class in animal intestines.2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Takahashi, Hirokazu Kuwahara, Yutaro Horikawa, Tatsuya Inagaki, Kazuki Izawa, Masahiro Yuki, Moriya Ohkuma, Yuichi Hongoh
    • 学会等名
      10th International Symbiosis Society Congress
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 細胞内寄生性Clostridia綱細菌の発見と進化プロセスの考察2022

    • 著者名/発表者名
      高橋一樹、桑原宏和、堀川雄太郎、稲垣辰哉、伊澤和輝、雪真弘、大熊盛也、本郷裕一
    • 学会等名
      第16回細菌学若手コロッセウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] シロアリ腸内原生生物Stephanonympha細胞に共生する多様な細菌系統の局在と機能予測2022

    • 著者名/発表者名
      小林京平、桑原宏和、猪飼桂、高橋一樹、稲垣辰哉、吉岡拓哉、大熊盛也、本郷裕一
    • 学会等名
      日本微生物生態学会第35回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 原生生物×社会性昆虫:シロアリの生活史における腸内共生原生生物群集の共有・伝播プロセス2022

    • 著者名/発表者名
      稲垣辰哉
    • 学会等名
      第44回原生生物・寄生虫・進化セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Dynamics of gut microbiota in termite during caste differentiation and vertical transmission2022

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Inagaki, Katsura Igai, Kazuki Takahashi, Yuichi Hongoh
    • 学会等名
      International Union for the Study of Social Insects (IUSSI2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Endogenous factors regulating offspring caste fate and colony-level sex allocation in termites2022

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Takata, Shuya Nagai, Tatsuya Inagaki, Yusaku Ohkubo, Tomoki Ishibashi, Eisuke Tasaki, Kenji Matsuura
    • 学会等名
      International Union for the Study of Social Insects (IUSSI2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gut microbial pulse provides nutrition for parental provisioning to larvae during colony foundation in a termite2022

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Inagaki, Katsura Igai, Saki Yanagihara, Taro Fuchikawa, Yuichi Hongoh, Kenji Matsuura
    • 学会等名
      26th International Congress of Entomology 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 親が決めるシロアリの分化運命とコロニーレベルでの性投資比2021

    • 著者名/発表者名
      高田 守、永井 秀弥、稲垣 辰哉、大久保 祐作、田崎 英祐、松浦 健二
    • 学会等名
      第40回日本動物行動学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] “腸内微生物パルス”がシロアリの両親による子への給餌を支える2021

    • 著者名/発表者名
      稲垣 辰哉、柳原 早希、渕側 太郎、松浦 健二
    • 学会等名
      日本昆虫学会第81回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 垂直伝播プロセスにおけるシロアリ腸内共生微生物群集の動態2021

    • 著者名/発表者名
      稲垣 辰哉
    • 学会等名
      第69回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Royal-specific gut microbiota in termites2021

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Inagaki、Katsura Igai、Yuichi Hongoh、Kenji Matsuura
    • 学会等名
      第68回日本生態学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] シロアリの王・女王特異的な腸内微生物群集動態2020

    • 著者名/発表者名
      稲垣 辰哉、猪飼 桂、本郷 裕一、松浦 健二
    • 学会等名
      第4回共生生物学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 東京工業大学本郷研究室ホームページ

    • URL

      http://www.hongoh.bio.titech.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 個人ホームページ

    • URL

      https://tatsuyainagaki.wixsite.com/japanese

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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