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一部のカメムシ類昆虫では、自身の成長や繁殖に必須な腸内共生細菌を次世代に引き継ぐため、卵の傍に共生細菌を含んだ特殊な物質を分泌するという独自の行動が知られる。本来、脆弱であるはずの共生細菌を生きたまま体外で保存するこの分泌物の細菌保護作用は注目に値する。本課題では、この宿主昆虫が産生する細菌封入物質の成分同定およびその作用機序を明らかにするための研究に取り組んできた。
チャバネアオカメムシを中心としたカメムシ科昆虫を対象に研究を進め、これらの昆虫類は行動・形態・生理・物質などさまざまなレベルにおいて、腸内細菌を次世代に伝達するための巧妙な仕組みを備えていることを明らかにした。例えば、メスの成虫化に付随して共生器官の一部領域が垂直伝達のために特殊な構造へと分化することを明らかにした。この垂直伝達器官について、RNAseqを用いた比較トランスクリプトーム解析、およびRNAiを用いた候補遺伝子の機能解析を実施した。また、分泌された細菌封入物については質量分析計を用いたプロテオーム解析をおこない、マトリクスを構成するタンパク質群の網羅的な解析を進めた。その結果、腸内から体外への共生細菌伝達を担う実行遺伝子群および、それらを上流で制御する転写因子を同定するなど、分子制御機構を解明した。
また、細菌封入物質の様態はカメムシの分類群によってカプセル状、ゼリー状、粘液状、薄膜状と多様であることに着目し、これらについて横断的にトランスクリプトームおよびプロテオーム解析を実施し、その構成成分を一挙同定した。各様態において共通する因子や、異なる封入様態を形成する主要因子等を発見し、垂直伝達の進化および多様化について重要な知見を得た。
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