• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2013 年度 実績報告書

共生細菌による宿主昆虫の体色変化:隠蔽色に関わる共生の分子基盤の解明

計画研究

研究領域複合適応形質進化の遺伝子基盤解明
研究課題/領域番号 22128007
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

深津 武馬  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, 首席研究員 (00357881)

研究分担者 土田 努  富山大学, 先端ライフサイエンス拠点, 特命助教 (60513398)
二河 成男  放送大学, 教養学部, 教授 (70364916)
研究期間 (年度) 2010-06-23 – 2015-03-31
キーワード共生 / 体色変化 / 隠蔽色 / 擬態 / ゲノム / 昆虫 / 微生物
研究概要

・体色を変化させる共生細菌の解析:アブラムシ体色を変化させる共生細菌Rickettsiellaの全ゲノム塩基配列1576143 bpを決定した(Nikoh et al. in prep.)。また、その詳細な微生物学的解析をおこない、”Candidatus Rikettsiella viridis”の暫定学名を提唱した(Tsuchida et al. 2014)。
・体色変化に関わる宿主遺伝子の解析:RNA-seq法によりRickettsiella感染で変動する多数の宿主アブラムシ遺伝子を検出し、うち2つのポリケチド/脂肪酸合成酵素遺伝子を色素関連候補と同定した。アブラムシの成長に伴う発現を定量PCR法によって解析したところ、Rickettsiella感染虫では赤色の初令幼虫から緑色の成虫に至る過程で100倍以上に発現が上昇していたが、非感染虫ではそれらの遺伝子発現はわずかに減少した。さらに別種の共生細菌RegiellaおよびHamiltonellaに感染した系統について経時的発現解析を行い、それらの発現上昇がRickettsiella感染に特異的であることを確認した。
・その他の共生細菌のゲノムおよび機能の解析:大豆等の害虫のホソヘリカメムシの適応度上昇や殺虫剤耐性に関与する腸内共生細菌Burkholderia sp. strain RPE64の6.96 Mbのゲノム配列を決定した(Shibata et al. 2013)。農業害虫コナカイガラムシ類の共生細菌のゲノム解析および宿主の発現遺伝子解析をおこない、キュウコンコナカイガラムシの細胞内共生細菌Tremblaya phenacolaの170,756 bpの極小ゲノム配列を決定し、多様な共生細菌由来の水平転移遺伝子がコナカイガラムシ類の共生代謝系の構築に関わることを解明した(Husnik et al. 2013)。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

・体色を変化させる共生細菌の解析:宿主アブラムシの体色を変化させる共生細菌Rickettsiellaの全ゲノム塩基配列を完全決定することに成功した(Nikoh et al. in prep.)。この共生細菌の微生物学性状や性質に関する知見を蓄積し、暫定学名”Candidatus Rikettsiella viridis”を提唱したが、その論文はAppl Environ Microbiol誌の表紙に取り上げられる(Tsuchida et al. 2014)注目される研究成果となった。
・体色変化に関わる宿主遺伝子の解析:Rickettsiella感染による宿主アブラムシの赤から緑への体色変化に関わる有力候補遺伝子として、2つのポリケチド/脂肪酸合成酵素遺伝子を同定した。
・その他の共生細菌のゲノムおよび機能の解析:大豆等の害虫のホソヘリカメムシの適応度上昇や殺虫剤耐性に関与する腸内共生細菌Burkholderia sp. strain RPE64の全ゲノム配列の決定に成功し、論文発表した(Shibata et al. 2013)。農業害虫コナカイガラムシ類の共生細菌のゲノム解析および宿主の発現遺伝子解析により、多様な共生細菌由来の水平転移遺伝子がコナカイガラムシ類の共生代謝系の構築に関わることを解明した研究成果はCell誌に掲載され(Husnik et al. 2013 Cell)、プレス発表「コナカイガラムシの代謝経路を構築する複雑な共生システムを発見―ゲノム、細胞、個体などの基本概念にインパクト―」をおこない、国際的に注目される研究成果となった。

今後の研究の推進方策

・体色を変化させる共生細菌の解析については、宿主アブラムシの体色を変化させる共生細菌Rickettsiellaの全ゲノム塩基配列について論文発表する。またRNA seqデータより共生時に発現するRickettsiella遺伝子群を明らかにする。
・体色変化に関わる宿主遺伝子の解析については、RNA-seq法によるRickettsiella感染で変動する宿主アブラムシ遺伝子群の解析について論文発表する。また体色変化に関わる宿主遺伝子の有力候補である2つのポリケチド/脂肪酸合成酵素遺伝子を色素関連候補について、RNAi等による機能解析をおこない、論文発表する。
・その他の共生細菌のゲノムおよび機能の解析についても鋭意研究を進め、成果発表につとめる。
もって最終年度に向けて、共生細菌による宿主昆虫の体色変化その他の適応的な表現型変化の分子基盤の具体的な解明および論文発表に取り組み、「共生関係」を通じた「複合適応形質」の進化という新しい生物学的概念の構築および提示をめざす。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Phenotypic effect of “Candidatus Rickettsiella viridis,” a facultative symbiont of the pea aphid (Acyrthosiphon pisum), and its interaction with a coexisting symbiont.2014

    • 著者名/発表者名
      Tsuchida T., Koga R., Fujiwara A., Fukatsu T.
    • 雑誌名

      Applied and Environmental Microbiology

      巻: 80 ページ: 525-533

    • DOI

      10.1128/AEM.03049-13

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Horizontal gene transfer from diverse bacteria to an insect genome enables a tripartite nested mealybug symbiosis2013

    • 著者名/発表者名
      Husnik F., Nikoh N., Koga R., Ross L., Duncan R. P., Fujie M., Tanaka M., Satoh N., Bachtrog D., Wilson A. C. C., von Dohlen C. D., Fukatsu T., McCutcheon J. P.
    • 雑誌名

      Cell

      巻: 153 ページ: 1567-1578

    • DOI

      10.1016/j.cell.2013.05.040

    • 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) ページ: e00441-13

    • DOI

      10.1128/genomeA.00441-13

    • 査読あり
  • [学会発表] 共生がもたらす新規生物機能の探索、発見、機能解明からゲノム基盤の理解へ

    • 著者名/発表者名
      深津武馬
    • 学会等名
      第36回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      神戸国際展示場(兵庫県)
    • 招待講演
  • [学会発表] Biodiversity, Endosymbiosis and Evolution

    • 著者名/発表者名
      Takema Fukatsu
    • 学会等名
      The 1st Asian Invertebrate Immunology Symposium
    • 発表場所
      In-Duk Hall, Pusan National University, Korea
    • 招待講演
  • [学会発表] 共生がもたらす生命の多様性

    • 著者名/発表者名
      深津武馬
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会 市民公開講座
    • 発表場所
      名古屋大学 野依記念学術交流館(愛知県)
    • 招待講演
  • [学会発表] 共生細菌に誘導されるアブラムシ緑色化遺伝子の探索と機能解析

    • 著者名/発表者名
      松澤宏明、杉本貴文、重信秀治、二河成男、深津武馬、土田努
    • 学会等名
      第15回日本進化学会大会
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県)
  • [学会発表] 昆虫の体色を変える共生細菌

    • 著者名/発表者名
      土田努、杉本貴文、松澤宏朗、藤原亜希子、古賀隆一、重信秀治、二河成男、深津武馬
    • 学会等名
      日本動物学会第84回岡山大会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県)
  • [学会発表] Molecular mechanisms of the Rickettsiella symbiont-induced body color change of the aphid

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Matsuzawa, Takafumi.N.Sugimoto, Naruo Nikoh, Takema Fukatsu and Tsutomu Tsuchida
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Life Science in Toyama -Symbiosis and Sociality in Insects
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
  • [学会発表] 共生細菌が引き起こすアブラムシ体色変化の分子機構

    • 著者名/発表者名
      松澤宏朗、杉本貴史、重信秀治、鎌倉昌樹、前川清人、二河成男、深津武馬、土田努
    • 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(高知県)
  • [図書] 【対話】共生―生命の教養学VIII2013

    • 著者名/発表者名
      深津武馬、市野川容孝(著) 鈴木晃仁(編)
    • 総ページ数
      252
    • 出版者
      慶應義塾大学出版会
  • [備考] 複合適応形質進化の遺伝子基盤解明

    • URL

      https://staff.aist.go.jp/t-fukatsu/SGJHome.html

  • [備考] 共生細菌による宿主昆虫の体色変化:隠蔽色に関わる共生の分子基盤の解明

    • URL

      https://staff.aist.go.jp/t-fukatsu/SGJFukatsu.html

  • [備考] (独)産業技術総合研究所 生物プロセス研究部門 生物共生進化機構研究グループ

    • URL

      https://staff.aist.go.jp/t-fukatsu/

  • [備考] 富山大学 土田研究室

    • URL

      http://www3.u-toyama.ac.jp/symbiont/

  • [備考] コナカイガラムシの代謝経路を構築する複雑な共生システムを発見

    • URL

      http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2013/pr20130621_2/pr20130621_2.html

URL: 

公開日: 2015-05-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi