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共生成立の分子基盤を解く:昆虫-細菌共生系における大規模RNAiスクリーニング

公募研究

研究領域マトリョーシカ型進化原理
研究課題/領域番号 24117525
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

菊池 義智  独立行政法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 主任研究員 (30571864)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2013年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2012年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワード共生 / 昆虫 / 細菌 / RNAi
研究概要

多くの生物がその体内に共生微生物を持つことが知られているが、それら内部共生の分子基盤については未だ不明な点が多い。本研究ではホソヘリカメムシ-Burkholderiaモデル共生系を対象に、共生器官の大規模トランスクリプトーム解析およびRNAiスクリーニングを行い、共生成立に関わる宿主昆虫側の遺伝子基盤を網羅的に同定することを目的としている。研究2年目にあたる本年度は、(1)共生細菌のGFP発現変異株を用いた感染過程の詳細なステージング、(2)共生細菌の感染にともなって発現変化する遺伝子のRNAseqによる網羅的解明、(3)in situ hybridizationによるシステインリッチタンパク質(CRs)の発現部位の特定、(4)CRsのRNAiを行った。(1)については共生細菌のGFP発現変異株を作成し、2齢若虫に経口摂取してその感染過程を詳細に観察した。その結果、共生細菌が共生器官(の原基)に感染した直後から共生器官の形態変化が起き、2齢期間中(約3日)のうちに共生器官の成熟が完了することが明らかとなった。(2)ではRNAseqで得られた約46,000遺伝子について解析を行い、共生器官の形態変化過程で発現亢進する遺伝子を探索した。その結果、多数のCRsや転写調節因子を同定することに成功した。(3)では、特に発現量が高かったCRsを対象にin situ hybridizationを行い、その発現が共生器官のみに限られることを明らかにした。(4)では発現量の高いCRsについてRNAiを行ったが、共生細菌の定着や維持に関して有意な影響を見出すことはできなかった。CRsが100種類以上検出されていることから、1種類をノックダウンしただけでは効果が相殺されてしまう可能性が考えられる。複数の遺伝子を同時にRNAiを行うなど、今後さらなる検討が必要といえる。本研究によって得られた成果について国内外の学会において発表を行い、また論文として発表を行った。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (17件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Molting-associated suppression of symbiont population and up-regulation of antimicrobial activity in the midgut symbiotic organ of the Riptortus–Burkholderia symbiosis2014

    • 著者名/発表者名
      Jiyeun Kate Kim, Sang Heum Han, Chan-Hee Kim, Yong Hun Jo, Ryo Futahashi, Yoshitomo Kikuchi, Takema Fukatsu, Bok Luel Lee
    • 雑誌名

      Developmental & Comparative Immunology

      巻: 43 号: 1 ページ: 10-14

    • DOI

      10.1016/j.dci.2013.10.010

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Live imaging of symbiosis: spatiotemporal infection dynamics of a GFP‐labelled Burkholderia symbiont in the bean bug Riptortus pedestris2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshitomo Kikuchi, Takema Fukatsu
    • 雑誌名

      Molecular ecology

      巻: 23 号: 6 ページ: 1445-1456

    • DOI

      10.1111/mec.12479

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Purine biosynthesis-deficient Burkholderia mutants are incapable of symbiotic accommodation in the stinkbug2014

    • 著者名/発表者名
      Jiyeun Kate Kim, Ho Am Jang, Yeo Jin Won, Yoshitomo Kikuchi, Sang Heum Han, Chan-Hee Kim, Naruo Nikoh, Takema Fukatsu, Bok Luel Lee
    • 雑誌名

      The ISME journal

      巻: 8 号: 3 ページ: 552-563

    • DOI

      10.1038/ismej.2013.168

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Specific Midgut Region Controlling the Symbiont Population in an Insect-Microbe Gut Symbiotic Association2013

    • 著者名/発表者名
      Jiyeun Kate Kim, Na Hyang Kim, Ho Am Jang, Yoshitomo Kikuchi, Chan-Hee Kim, Takema Fukatsu, Bok Luel Lee
    • 雑誌名

      Applied and environmental microbiology

      巻: 79 号: 23 ページ: 7229-7233

    • DOI

      10.1128/aem.02152-13

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Complete genome sequence of Burkholderia sp. strain RPE64, bacterial symbiont of the bean bug Riptortus pedestris2013

    • 著者名/発表者名
      Shibata T., Maeda T., Nikoh N., Yamaguchi K., Oshima K., Hattori M., Nishiyama T., Hasebe M., Fukatsu T., Kikuchi Y., Shigenobu S.
    • 雑誌名

      Genome Announcements

      巻: 1(4) 号: 4

    • DOI

      10.1128/genomea.00441-13

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gene expression in gut symbiotic organ of stinkbug affected by extracellular bacterial symbiont2013

    • 著者名/発表者名
      Ryo Futahashi, Kohjiro Tanaka, Masahiko Tanahashi, Naruo Nikoh, Yoshitomo Kikuchi, Bok Luel Lee, Takema Fukatsu
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 8 号: 5 ページ: e64557-e64557

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0064557

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bacterial cell wall synthesis gene uppP is required for Burkholderia colonization of the stinkbug gut2013

    • 著者名/発表者名
      Jiyeun Kate Kim, Ho Jin Lee, Yoshitomo Kikuchi, Wataru Kitagawa, Naruo Nikoh, Takema Fukatsu, Bok Luel Lee
    • 雑誌名

      Applied and environmental microbiology

      巻: 76 号: 16 ページ: 4879-4886

    • DOI

      10.1128/aem.01269-13

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polyester synthesis genes associated with stress resistance are involved in an insect–bacterium symbiosis2013

    • 著者名/発表者名
      Jiyeun Kate Kim, Yeo Jin Won, Naruo Nikoh, Hiroshi Nakayama, Sang Heum Han, Yoshitomo Kikuchi, Young Ha Rhee, Ha Young Park, Jeong Yun Kwon, Kenji Kurokawa, Naoshi Dohmae, Takema Fukatsu, Bok Luel Lee
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the U. S. A.

      巻: 110 号: 26

    • DOI

      10.1073/pnas.1303228110

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient colonization of the bean bug Riptortus pedestris by an environmentally transmitted Burkholderiasymbiont2013

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi, Y., et al.
    • 雑誌名

      Applied and Environmental Microbiology

      巻: 79 号: 6 ページ: 2088-2091

    • DOI

      10.1128/aem.03299-12

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polyphyly of gut symbionts in stinkbugs of the family Cydnidae2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Hosokawa
    • 雑誌名

      Applied and Environmental Microbiology

      巻: 78 号: 13 ページ: 4758-4761

    • DOI

      10.1128/aem.00867-12

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel clade of alphaproteobacterial endosymbionts associated with stink bugs and other arthropods.2012

    • 著者名/発表者名
      Matsuura Y., Kikuchi Y., Meng X. Y., Koga R., Fukatsu T.
    • 雑誌名

      Applied and Environmental Microbiology

      巻: 78 号: 12 ページ: 4149-4156

    • DOI

      10.1128/aem.00673-12

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Symbiont-mediated insecticide resistance2011

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi, Y., et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 109 号: 22 ページ: 8618-8622

    • DOI

      10.1073/pnas.1200231109

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ホソヘリカメムシ共生器官特異的に発現するシステインリッチタンパク質の発見2014

    • 著者名/発表者名
      大林翼、二橋亮、鎌形洋一、深津武馬、菊池義智
    • 学会等名
      第58回日本応用動物昆虫学会大会
    • 発表場所
      高知大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ホソヘリカメムシ‐Burkholderia共生系における共生因子の探索2014

    • 著者名/発表者名
      竹下和貴、二河成男、柴田朋子、前田太郎、西山智明、長谷部光泰、 深津武馬、重信秀治、菊池義智
    • 学会等名
      第58回日本応用動物昆虫学会大会
    • 発表場所
      高知大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ホソヘリカメムシ‐Burkholderia共生系の成立における糖鎖の役割2014

    • 著者名/発表者名
      西郁美、仲山賢一、鎌形洋一、菊池義智
    • 学会等名
      第58回日本応用動物昆虫学会大会
    • 発表場所
      高知大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 共生細菌の感染がホソへリカメムシ消化管の形態変化を引き起こす2013

    • 著者名/発表者名
      菊池義智
    • 学会等名
      第57回日本応用動物昆虫学会大会
    • 発表場所
      日本大学生物資源科学部(神奈川)
    • 年月日
      2013-03-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 泳げ、Burkholderia!~ホソヘリカメムシ共生細菌は鞭毛を使って共生器官に辿り着く~2013

    • 著者名/発表者名
      大林翼
    • 学会等名
      第57回日本応用動物昆虫学会大会
    • 発表場所
      日本大学生物資源科学部(神奈川)
    • 年月日
      2013-03-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] カンシャコバネナガカメムシにおける内部共生系のキャラクタリーゼーション2013

    • 著者名/発表者名
      会田学
    • 学会等名
      第57回日本応用動物昆虫学会大会
    • 発表場所
      日本大学生物資源科学部(神奈川)
    • 年月日
      2013-03-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Evolutionary innovation through endosymbiosis2013

    • 著者名/発表者名
      菊池義智
    • 学会等名
      International Symposium on Molecular and Phenotype Evolution
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 昆虫-微生物共生系における分子基盤の解明に向けて2013

    • 著者名/発表者名
      菊池義智
    • 学会等名
      第29回日本微生物生態学会大会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ホソヘリカメムシにおけるBurkholderia共生細菌の特異的感染機構の解明2013

    • 著者名/発表者名
      大林翼、北川航、孟憲英、二河成男、田中みち子、鎌形洋一、深津武馬、菊池義智
    • 学会等名
      第29回日本微生物生態学会大会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ホソヘリカメムシ共生細菌Burkholderia sp. RPE64株の比較ゲノム解析2013

    • 著者名/発表者名
      竹下和貴、二河成男、柴田朋子、前田太郎、西山智明、重信秀治、長谷部光泰、深津武馬、菊池義智
    • 学会等名
      第29回日本微生物生態学会大会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 害虫に農薬抵抗性を賦与する共生細菌の発見2013

    • 著者名/発表者名
      菊池義智
    • 学会等名
      第36回日本分子生物学会大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 共生細菌の鞭毛運動性がホソヘリカメムシ腸内への特異的感染に果たす役割2013

    • 著者名/発表者名
      大林翼
    • 学会等名
      2012年度日本応用動物昆虫学会・日本昆虫学会共催北海道支部大会
    • 発表場所
      北海道大学総合博物館
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Bacterial flagellar motility plays a pivotal role in an insect-microbe gut symbiosis2012

    • 著者名/発表者名
      Tsubasa Ohbayashi
    • 学会等名
      14th International Symposium on Microbial Ecology
    • 発表場所
      Copenhagen(Denmark)
    • 年月日
      2012-08-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Establishment of artificial symbiotic system between Escherichia coli and an insect2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshiko Ishii
    • 学会等名
      14th International Symposium on Microbial Ecology
    • 発表場所
      Copenhagen(Denmark)
    • 年月日
      2012-08-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Insecticide resistance by endosymbiotic bacteria2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshitomo Kikuchi
    • 学会等名
      7th International Symbiosis Society Congress
    • 発表場所
      Auditorium Maximum of the Jagiellonian University (Krakow, Poland)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Insecticide resistance governed by endosymbiontic bacteria2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshitomo Kikuchi
    • 学会等名
      XXIV International Congress of Entomology
    • 発表場所
      Exco-Daegu Convention Center, Daegu (Korea)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Symbiotic gut bacteria confer insecticide resistance2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshitomo Kikuchi
    • 学会等名
      第28回日本微生物生態学会大会
    • 発表場所
      豊橋技術大学(愛知)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 環境生物機能開発研究グループ

    • URL

      http://unit.aist.go.jp/bpri/bpri-env/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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