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2016 年度 実績報告書

コバネヒョウタンナガカメムシにおける細胞内共生成立機構に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K14586
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) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード進化 / 昆虫 / 細菌 / 細胞内共生
研究実績の概要

多くの昆虫はその体内に細胞内共生細菌を保持しており、母子間伝播によって次世代へと受け継がれることが知られている。このような昆虫の細胞内共生系について、これまで進化学的研究やゲノム科学的研究が行われてきたが、細胞内共生の進化的起源についてはほとんど分かっていないのが現状である。最近我々は、共生細菌を毎世代環境土壌中から獲得するコバネヒョウタンナガカメムシが、その共生細菌を消化管の上皮細胞内に保持していることを発見した。昆虫においてこのような「恒常的細胞内共生の初期段階」ともいえる共生系はこれまで知られておらず、コバネヒョウタンナガカメムシにおける共生メカニズムの解明は、昆虫における細胞内共生の進化に迫る大きな成果に繋がると期待できる。
本年度はコバネヒョウタンナガカメムシにおけるBurkholderia共生細菌の生物学的役割を解析し、これら細菌が宿主カメムシの成長に必須の役割を果たすことを明らかにした。また、解析範囲をヒョウタンナガカメムシ科全体に拡大し、多くの種がコバネヒョウタンナガカメムシと同様に環境獲得型の細胞内共生をしていることを明らかにした。一方ヒョウタンナガカメムシ科以外の近縁分類群ではこのような細胞内共生が観察されなかったことから、この環境獲得型細胞内共生はヒョウタンナガカメムシ科の共通祖先で独自に進化したものと考えられる。また本年度は、細胞外(腸内)にBurkholderia共生細菌を持つホソヘリカメムシと、細胞内にBurkholderia共生細菌を持つコバネヒョウタンナガカメムシの間で共生細菌の交換実験を行い、細胞内に共生するという性質が宿主カメムシによって決められていることを明らかにした。細胞内共生成立に関わる遺伝的基盤はほとんど分かっていないが、本発見はそのランドマークともなる重要な知見といえる。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016 その他

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

  • [国際共同研究] University of Bayreuth(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      University of Bayreuth
  • [国際共同研究] St. Petersburg SFTU(ロシア連邦)

    • 国名
      ロシア連邦
    • 外国機関名
      St. Petersburg SFTU
  • [国際共同研究] Pusan National University(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Pusan National University
  • [雑誌論文] Phylogenetically diverse Burkholderia associated with midgut crypts of spurge bugs, Dicranocephalus 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 ページ: 145-153

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME16042

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Obligate gut symbiotic association in the sloe bug Dolycoris baccarum (Hemiptera: Pentatomidae)2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤英臣、松浦優、細川貴弘、深津武馬、菊池義智
    • 雑誌名

      Applied Entomology and Zoology

      巻: 52 ページ: 51-59

    • DOI

      10.1007/s13355-016-0453-0

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Collapse of insect gut symbiosis under simulated climate change2016

    • 著者名/発表者名
      菊池義智、多田明世、Dmitry L Musolin、巴里暢宏、細川貴弘、藤崎憲治、深津武馬
    • 雑誌名

      mBio

      巻: 7 ページ: e01578-16

    • DOI

      10.1128/mBio.01578-16

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Riptortus pedestris and Burkholderia symbiont: an ideal model system for insect-microbe symbiotic associations2016

    • 著者名/発表者名
      竹下和貴、菊池義智
    • 雑誌名

      Research in Microbiology

      巻: 168 ページ: 175-187

    • DOI

      10.1016/j.resmic.2016.11.005

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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(東京都小金井市)
    • 年月日
      2017-03-27 – 2017-03-27
  • [学会発表] コバネヒョウタンナガカメムシにおける環境獲得型の細胞内共生の発見2017

    • 著者名/発表者名
      竹下和貴、松浦優、菊池義智
    • 学会等名
      日本応用動物昆虫学会・日本昆虫学会2016年度北海道支部会
    • 発表場所
      北海道大学博物館(北海道札幌市)
    • 年月日
      2017-01-18 – 2017-01-18
  • [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
      2016-10-25 – 2016-10-25
  • [学会発表] カメムシ類の腸内共生細菌に関する研究~垂直伝播を伴わない昆虫内部共生系の発見、そしてその発展~2016

    • 著者名/発表者名
      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
      2016-10-24 – 2016-10-24
  • [学会発表] カメムシとBurkholderia細菌を結ぶ共生戦略とは?2016

    • 著者名/発表者名
      大林翼、菊池義智
    • 学会等名
      日本進化学会第18回東京大会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都大岡山)
    • 年月日
      2016-08-26 – 2016-08-26
  • [学会発表] Gut Symbiotic Bacteria in Stink Bugs Confer Pesticide Resistance2016

    • 著者名/発表者名
      菊池義智
    • 学会等名
      ASM Microbe 2016
    • 発表場所
      Boston Convention and Exhibition Center(アメリカ合衆国、マサチューセッツ州ボストン)
    • 年月日
      2016-06-17 – 2016-06-17
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 菊池チーム

    • URL

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

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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