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ホソヘリカメムシ-Burkholderia共生系における共生成立機構の解明

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 26117732
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, 生物プロセス研究部門, 主任研究員 (30571864)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード昆虫 / 微生物 / 共生 / 進化
研究実績の概要

Omics解析で明らかになった「共生器官に高発現する遺伝子」が、必ずしも共生成立において重要な役割を果たしているとは限らない。共生関連遺伝子の同定のためには、機能解析を行い検証する必要がある。本研究では、ホソヘリカメムシ-Burkholderiaモデル共生系を対象に、共生器官で発現する遺伝子を網羅的に調査し、発現遺伝子のRNAiスクリーニングおよび総合的な機能解析を行い、宿主ー共生細菌間相互作用に関わる宿主側の重要遺伝子を網羅的に同定することを目標に研究を行った。
前年度はホソヘリカメムシ共生器官において高発現している新規分泌タンパク質(システインリッチタンパク質)をターゲットに絞り、その発現パターンの調査やRNAi、組み換えタンパク質を用いたin vitro条件における機能解析を行った。今年度は主要なシステインリッチタンパク質や共生器官で高発現する消化酵素(カテプシン等)についてRNAiを試みたが明確な影響を検出することはできなかった。前年度までの研究によってin vitroとin vivoにおけるBurkholderia共生細菌の形状が異なる(共生時に菌体サイズが縮小し球状になる)ことが明らかとなっていたことから、本年はこれまでに得られていた共生細菌のRNAseqデータを精査し、共生細菌の形態に関わると考えられる遺伝子の抽出を行った。その結果、共生細菌はin vivo条件において細胞分裂関連の遺伝子(ftsZ, ftsI, dnaA, recAなど)が亢進していた一方、細胞壁合成に関わる遺伝子群(mreB, mrdA, mrdBなど)が大幅に発現抑制されていることが明らかとなった。これらの遺伝子の発現動態は、今後宿主の“共生細菌コントロール”因子をRNAiにより解明するための良い指標になると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 4件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 10件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 6件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] 釜山大学(韓国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Insecticide applications to soil contribute to the development of Burkholderia mediating insecticide resistance in stinkbugs2015

    • 著者名/発表者名
      Kanako Tago, Yoshitomo Kikuchi, Sinji Nakaoka, Chie Katsuyama, Masahito Hayatsu
    • 雑誌名

      Molecular ecology

      巻: 24 号: 14 ページ: 3766-3778

    • DOI

      10.1111/mec.13265

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrabithorax is essential for bacteriocyte development2015

    • 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

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bacterial cell motility ofBurkholderia gut symbiont is required to colonize the insect gut2015

    • 著者名/発表者名
      Jun Beom Lee, Jin Hee Byeon, Ho Am Jang, Jiyeun Kate Kim, Jin Wook Yoo, Yoshitomo Kikuchi, Bok Luel Lee
    • 雑誌名

      FEBS letters

      巻: 589 号: 19PartB ページ: 2784-2790

    • DOI

      10.1016/j.febslet.2015.08.022

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Insect’s intestinal organ for symbiont sorting2015

    • 著者名/発表者名
      Tsubasa Ohbayashi, Kazutaka Takeshita, Wataru Kitagawa, Naruo Nikoh, Ryuichi Koga, Xian-Ying Meng, Kanako Tago, Tomoyuki Hori, Masahito Hayatsu, Kozo Asano, Yoichi Kamagata, Bok Luel Lee, Takema Fukatsu, Yoshitomo Kikuchi
    • 雑誌名

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

      巻: 112 号: 37

    • DOI

      10.1073/pnas.1511454112

    • 関連する報告書
      2015 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] Evolutionary transition in symbiotic syndromes enabled diversification of phytophagous insects on an imbalanced diet2015

    • 著者名/発表者名
      Sailendharan Sudakaran, Franziska Retz, Yoshitomo Kikuchi, Christian Kost, Martin Kaltenpoth
    • 雑誌名

      The ISME journal

      巻: 9 号: 12 ページ: 2587-2604

    • DOI

      10.1038/ismej.2015.75

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [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

    • 関連する報告書
      2015 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] Ultra-high-sensitivity stable-isotope probing of rRNA by high-throughput sequencing of isopycnic centrifugation gradients2015

    • 著者名/発表者名
      青柳 智、花田 智、伊藤 英臣、佐藤 由也、尾形 敦、Michael W. Friedrich、菊池 義智、堀 知行
    • 雑誌名

      ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY REPORTS

      巻: 7 号: 2 ページ: 282-287

    • DOI

      10.1111/1758-2229.12243

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [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

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Insecticide-Degrading <i>Burkholderia</i> Symbionts of the Stinkbug Naturally Occupy Various Environments of Sugarcane Fields in a Southeast Island of Japan2015

    • 著者名/発表者名
      Kanako Tago, Takashi Okubo, Hideomi Itoh, Yoshitomo Kikuchi, Tomoyuki Hori, Yuya Sato, Atsushi Nagayama, Kentaro Hayashi, Seishi Ikeda, Masahito Hayatsu
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 30 号: 1 ページ: 29-36

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME14124

    • NAID

      130005061723

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Fine-Scale Phylogenetic Analysis of Free-Living <i>Burkholderia</i> Species in Sugarcane Field Soil2014

    • 著者名/発表者名
      Kanako Tago, Hideomi Itoh, Yoshitomo Kikuchi, Tomoyuki Hori, Yuya Sato, Atsushi Nagayama, Takashi Okubo, Ronald Navarro, Tomo Aoyagi, Kentaro Hayashi, Masahito Hayatsu
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 29 号: 4 ページ: 434-437

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME14122

    • NAID

      130004703873

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Whole-genome sequence of Burkholderia sp. strain RPE67, a bacterial gut symbiont of the bean bug Riptortus pedestris2014

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

      Genome Announcements

      巻: 2(3) 号: 3

    • DOI

      10.1128/genomea.00556-14

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evidence of environmental and vertical transmission of Burkholderia symbionts in the oriental chinch bug, Cavelerius saccharivorus (Heteroptera: Blissidae)2014

    • 著者名/発表者名
      Itoh, H., Aita, M., Nagayama, A., Meng, X. Y., Kamagata, Y., Navarro, R., Hori, T., Ohgiya, S., and Kikuchi, Y.
    • 雑誌名

      Applied and Environmental Microbiology

      巻: 80 号: 19 ページ: 5974-5983

    • DOI

      10.1128/aem.01087-14

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bacterial population succession and adaptation affected by insecticide application and soil spraying history2014

    • 著者名/発表者名
      Itoh H, Navarro R, Takeshita K, Tago K, Hayatsu M, Hori T, *Kikuchi Y
    • 雑誌名

      Front Microbiol

      巻: 5 ページ: 457-457

    • DOI

      10.3389/fmicb.2014.00457

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Evolutionary innovation through symbiotic association with microorganisms2016

    • 著者名/発表者名
      菊池義智
    • 学会等名
      日本昆虫学会・日本応用動物昆虫学会合同大会
    • 発表場所
      大阪府立大学(大阪府堺市)
    • 年月日
      2016-03-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mutualistic endosymbiosis in insects: its diversity and molecular basis2016

    • 著者名/発表者名
      菊池義智
    • 学会等名
      第89回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      大阪国際交流センター(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 共生微生物による昆虫の農薬抵抗性進化2015

    • 著者名/発表者名
      菊池義智
    • 学会等名
      菌根研究会2015年大会
    • 発表場所
      とかちプラザ(北海道帯広市)
    • 年月日
      2015-10-31
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Symbiont mechanisms for stabilizing an insect-microbe symbiosis with horizontal transmission2015

    • 著者名/発表者名
      菊池義智
    • 学会等名
      8th Congress of the International Symbiosis Society
    • 発表場所
      University of Lisbon(リスボン、ポルトガル)
    • 年月日
      2015-07-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カメムシに殺虫剤抵抗性を賦与するBurkholderia共生細菌2015

    • 著者名/発表者名
      菊池義智
    • 学会等名
      日本生物地理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      立教大学(東京都豊島区)
    • 年月日
      2015-04-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ホソヘリカメムシとBurkholderiaの腸内共生はどれくらい特異的なのか?2015

    • 著者名/発表者名
      伊藤英臣、西郁美、菊池義智
    • 学会等名
      第59回日本応用動物昆虫学会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2015-03-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] カメムシとBurkholderiaの内部共生:その多様性と進化2015

    • 著者名/発表者名
      菊池義智
    • 学会等名
      菌類内生細菌情報交換会
    • 発表場所
      茨城大学
    • 年月日
      2015-03-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 昆虫の大繁栄を支える共生微生物2015

    • 著者名/発表者名
      菊池義智
    • 学会等名
      農学会・日本農学アカデミー共同主催公開シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2015-03-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ホソヘリカメムシにみる昆虫腸内共生の遺伝的基盤2014

    • 著者名/発表者名
      菊池義智
    • 学会等名
      第11回昆虫病理研究会
    • 発表場所
      人材開発センター富士研修所
    • 年月日
      2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Gut morphogenesis stimulated by symbiotic bacteria in the bean bug Riptortus pedestris2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshitomo Kikuchi, Bok-Luel Lee, Takema Fukatsu
    • 学会等名
      ISME15
    • 発表場所
      ソウル(韓国)
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 菊池研究室

    • URL

      https://staff.aist.go.jp/y-kikuchi/index.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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