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Homeobox遺伝子が鍵!腸内細菌が引き起こす昆虫消化管の劇的な形態変化

研究課題

研究課題/領域番号 21F21090
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
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, 主任研究員 (30571864)

研究分担者 JANG SEONGHAN  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2021年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード共生 / 形態形成 / 昆虫 / 微生物 / 遺伝的基盤
研究開始時の研究の概要

本研究では、Caudalが引き起こす形態変化の組織学的解析と、それにより調節される遺伝子群の解明を行う。組織学的解析については、Caudal-RNAi個体について、細胞骨格等の染色を行い、共生器官を構成する細胞内部の構造変化を詳細に解析する。加えて、Caudalによって調節される遺伝子に浮いてCaudal-RNAiをした個体のオミクス解析により明らかにしていく。候補遺伝子群が明らかとなった暁には、Caudal-RNAiにおいて発現変動する宿主側遺伝子についてさらにRNAiを行うことで、盲嚢の形態変化に関わるパスウェイを地道に特定していく。

研究実績の概要

共生微生物はときに宿主の発生や形態形成に劇的とも言える大きな影響を及ぼすが、その分子基盤まで解明できた例はほとんどない。100万種以上が知られる昆虫は「共生微生物の宝庫」とも言われ、共生の進化機構を解く重要な生物群と考えられているが、多くの共生微生物の遺伝子組換えができず、共生の分子基盤の解明には程遠いのが現状である。本研究で対象とするホソヘリカメムシの共生系は、宿主昆虫と共生細菌の両方向から研究アプローチが可能である。これまでに我々はホソヘリカメムシ共生器官の形態形成を観察し、共生細菌の感染によってその袋状構造が劇的に変化することを明らかにしてきた。また、転写因子Caudalが盲嚢の形態変化に重要であることを突き止めた。本研究では、Caudalが引き起こす形態変化の組織学的解析と発現変化する遺伝子の網羅的解析を行い、形態変化に関わる候補遺伝子を抽出する。さらにそれら候補遺伝子のRNAiを行うことで、盲嚢の形態変化に関わるパスウェイを地道に特定していく。研究を順調に進めていたが、研究実施者が母国にて無事にポジションを得て帰国したため、研究は中断することとなった。今後の追加実験は必要であるが、Caudalが調節する可能性がある細胞構造について特定に成功しており、今後の進展により成果の発表ができるものと考えている。

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

(1件)
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2021

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

  • [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 実績報告書
    • 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 実績報告書
    • 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 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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 実績報告書

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-03-26  

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