昆虫における菌細胞共生進化解明のためのカメムシゲノム解読と形質転換系統の作製

• 研究課題/領域番号: 26840116
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 進化生物学
• 研究機関: 琉球大学 (2015-2016); 北海道大学 (2014)
• 研究代表者: 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): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 細胞内共生 / ヒメナガカメムシ / 菌細胞 / ゲノム / 共生細菌 / 栄養代謝 / 遺伝子機能 / de novo アセンブル / Oncopeltus fasciatus / アノテーション / 一過性発現系

研究成果の概要

本課題では、菌細胞の形成機構と進化を解明するため遺伝学的な解析手法を確立することを目指し、ヒメナガカメムシを対象に次世代シークエンスとde novoアセンブルによりゲノム配列を取得した。近縁種ゲノムとともに解析して免疫関連遺伝子を同定し、共生細菌ゲノムと宿主遺伝子による栄養素合成系の補完関係を解明した。一方で形質転換系統の作製とゲノム編集の実験基盤となる多くの情報と技術を獲得することに成功した。

研究成果

• [国際共同研究] University of Montana(米国)
• [国際共同研究] University of Bayreuth(ドイツ)
• [国際共同研究] Pusan National University(韓国)
• [雑誌論文] Gut symbiotic bacteria stimulate insect growth and egg production by modulating hexamerin and vitellogenin gene expression (2017)
  • 著者名/発表者名: Lee JB, Park KE, Lee SA, Jang SH, Eo HJ, Jang HA, Kim CH, Ohbayashi T, Matsuura Y, Kikuchi Y, Futahashi R, Fukatsu T, and Lee BL
  • 雑誌名: Developmental and comparative immunology 巻: 69 ページ: 12-22
  • DOI: 10.1016/j.dci.2016.11.019
  • 査読あり / 国際共著
• [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] Recurrent evolution of gut symbiotic bacteria in pentatomid stinkbugs (2016)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa T., Matsuura Y., Kikuchi Y., Fukatsu T.
  • 雑誌名: Zoological Letters 巻: 2 号: 1 ページ: 34-34
  • DOI: 10.1186/s40851-016-0061-4
  • 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] セミ類の共生菌と冬虫夏草. (2016)
  • 著者名/発表者名: 深津武馬・松浦優・棚橋薫彦・森山実.
  • 雑誌名: 冬虫夏草 巻: 36 ページ: 13-17
• [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] 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
• [雑誌論文] Infection prevalence of Sodalis symbionts among stinkbugs. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa T., Kaiwa N., Matsuura Y., Kikuchi Y., Fukatsu T.
  • 雑誌名: Zoological Letters 巻: １ 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1186/s40851-014-0009-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 菌細胞の獲得と進化：ナガカメムシ類における菌細胞の多様性と発生学的起源 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松浦 優
  • 雑誌名: 蚕糸・昆虫バイオテック 巻: 83 ページ: 223-229
  • NAID: 130005063991
• [雑誌論文] Intrasperm vertical symbiont transmission. (2014)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K., Yukuhiro F., Matsuura Y., Fukatsu T., Noda H.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 111 号: 20 ページ: 7433-7437
  • DOI: 10.1073/pnas.1402476111
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Diverse patterns of symbiotic organ formation during embryonic development in lygaeoid bugs (Heteroptera: Lygaeoidea) (2017)
  • 著者名/発表者名: Kuechler S.M., Matsuura Y., Koga R., Dettner K., Fukatsu T.
  • 学会等名: FEMS 2017, 7th Congress of European Microbiologists
  • 発表場所: Feria ValenciaーConvention & Exhibition Centre（Valencia, Spain）
  • 年月日: 2017-07-09
  • 国際学会
• [学会発表] セミー細菌ー真菌による３者複合共生系の進化. (2017)
  • 著者名/発表者名: 松浦優・森山実・Lukasik Piotr・棚橋薫彦・孟憲英・Vanderpool Dan・菊池義智・McCutcheon John・ 深津武馬.
  • 学会等名: 第61回日本応用動物昆虫学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学小金井キャンパス（東京都小金井市）
  • 年月日: 2017-03-28
• [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: 東京農工大学小金井キャンパス（東京都小金井市）
  • 年月日: 2017-03-28
• [学会発表] おなかの中ではちがう顔～Burkholderiaの形がホソヘリカメムシ共生時に変化するのはなぜ？. (2017)
  • 著者名/発表者名: 後藤栞・竹下和貴・大林翼・松浦優・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: 東京農工大学小金井キャンパス（東京都小金井市）
  • 年月日: 2017-03-28
• [学会発表] Transcriptomic dissection of bacteriocyte symbiosis in a hemipiteran insect, Nysius plebeius. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuura Y., Ogawa K., Matsunami M., Kikuchi Y., Shigenobu S., Fukatsu T., Miura T.
  • 学会等名: Joint meeting of the 22nd International Congress of Zoology and the 87th meeting of Zoological Society of Japan.
  • 発表場所: Okinawa Convention Center （沖縄県宜野湾市）
  • 年月日: 2016-11-17
  • 国際学会
• [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）
  • 年月日: 2016-10-22
• [学会発表] Burkholderiaのヒミツの姿～Burkholderia細胞壁合成不全変異株はホソヘリカメムシ共生時に異常な細胞形態を示す. (2016)
  • 著者名/発表者名: 後藤栞・竹下和貴・大林翼・松浦優・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）
  • 年月日: 2016-10-22
• [学会発表] ヒメナガカメムシ菌細胞の形成に関わる遺伝子群の探索 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松浦優, 小川浩太, 松波雅俊, 菊池義智, 重信秀治, 深津武馬, 三浦徹
  • 学会等名: 日本昆虫学会第76回大会・第60回日本応用昆虫学会大会 合同大会
  • 発表場所: 大阪府立大学中百舌鳥キャンパス（大阪府堺市）
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] Hox 遺伝子が司る共生器官の発生 ーナガカメムシにおける菌細胞の進化ー (2015)
  • 著者名/発表者名: 松浦優
  • 学会等名: 日本進化学会第17回東京大会
  • 発表場所: 中央大学後楽園キャンパス（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-08-21
• [学会発表] Bacteriocyte development regulated by Hox genes in an insect, Nysius plebeius (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuura, Y., Kikuchi, Y., Miura, T., Fukatsu, T.
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Animal-Microbe Symbioses
  • 発表場所: Waterville Valley（New Hampshire, USA）
  • 年月日: 2015-05-22
  • 国際学会
• [学会発表] ヒメナガカメムシ菌細胞内共生細菌のゲノム解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松浦優, 竹下和貴, 前田太郎, 三浦徹,重信秀治,菊池義智, 深津武馬
  • 学会等名: 第59回日本応用昆虫学会大会
  • 発表場所: 山形大学小白川キャンパス
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] A Hox gene is essential for bacteriocyte development and localization of symbionts in an insect Nysius plebeius (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsuura, Y.
  • 学会等名: Open Seminar at Instituto Cavanilles de Biodiversidad y Biologia Evolutiva
  • 発表場所: University of Valencia, Spain
  • 年月日: 2014-10-05
  • 招待講演
• [学会発表] Development of symbiotic organ: Hox genes regulate development of bacteriome and localization of bacterial symbiont in seed bug Nysius plebeius (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsuura Y., Kikuchi Y., Koga R., Miura T., and Fukatsu T.
  • 学会等名: The fifth meeting of the European Society for Evolutionary Developmental Biology
  • 発表場所: University of Vienna, Austria
  • 年月日: 2014-07-25
• [備考] 産業技術総合研究所プレスリリース「昆虫の共生のための細胞がどのようにできるかを解明」
  • URL: http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2015/pr20150714/pr20150714.html