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2016 年度 実績報告書

昆虫における菌細胞共生進化解明のためのカメムシゲノム解読と形質転換系統の作製

研究課題

研究課題/領域番号 26840116
研究機関琉球大学

研究代表者

松浦 優  琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 助教 (80723824)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード菌細胞 / ヒメナガカメムシ / 細胞内共生 / ゲノム / 共生細菌 / 栄養代謝 / 遺伝子機能
研究実績の概要

さまざまな昆虫種が菌細胞という細胞内に自らの生存に必須な共生細菌を保持し特異的な共生関係を成立させている.しかしながら菌細胞の進化には謎が多く,その発生学的起源や細胞内に共生細菌を取り込み維持する機構はよくわかっていない.そこで,本研究では新規な細胞内共生細菌と菌細胞を獲得したヒメナガカメムシに焦点を当て,そのゲノム解析と形質転換系統の作製を通じて菌細胞の進化を解明することを目指した.これまでに対象カメムシ種のドラムトゲノム解析を実施したが,得られたデータからは完全なゲノム解読と近縁種との比較解析に困難が予想されたため,まず共生細菌ゲノムと宿主RNA-seqにもとづき栄養代謝機能を検討した.必須共生細菌シュナイデリアの約573kbの環状ゲノム配列に含まれる584個の遺伝子から生物機能を推定したところ,単独ではアミノ酸のほとんどを合成系できないが,共生細菌と宿主の相補により必須アミノ酸5種を合成できることが示唆された.ビタミンB類や補因子はビオチン,チアミン,パントテン酸以外の全てを合成できることが判明した.他にもウレアーゼオペロンが存在しており,共生細菌は栄養素の供給のみならず窒素循環にも寄与する可能性が考えられた. 同様の状況はオオアリやゴキブリ類の共生細菌にも報告されており収斂進化が起きていると考えられる.並行して,20種のセミ類の菌細胞内の共生細菌と1種の共生真菌の全ゲノムを海外の研究者の協力のもとシーケンス解析し,細胞内共生微生物の進化的起源に関する重要な知見を得ることに成功した.一方で,カメムシへの形質転換技術導入のための微量注入とゲノム編集実験については,前年度の異動に伴い新たに消耗品,備品,実験環境を整えたところで研究期間が終了した.しかし,実験系の基盤は揃ったので,これらを活用して近い将来菌細胞の発生と進化に関する理解が大きく進展することが期待される.

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] University of Montana(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Montana
  • [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] Pusan National University(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Pusan National University
  • [雑誌論文] Gut symbiotic bacteria stimulate insect growth and egg production by modulating hexamerin and vitellogenin gene expression.2017

    • 著者名/発表者名
      Lee J.M., Park K-E., Lee S.A., Jang S.H., Eo H.J., Jang H. A., Kim C-H., Ohbayashi T., Matsuura Y., Kikuchi Y., Futahashi R., Fukatsu T, Lee B. L.
    • 雑誌名

      Developmental & Comparative Immunology

      巻: 69 ページ: 12-22

    • DOI

      10.1016/j.dci.2016.11.019

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Recurrent evolution of gut symbiotic bacteria in pentatomid stinkbugs.2016

    • 著者名/発表者名
      Hosokawa T., Matsuura Y., Kikuchi Y., Fukatsu T.
    • 雑誌名

      Zoological Letters

      巻: 2 ページ: 24

    • DOI

      10.1186/s40851-016-0061-4

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

    • 著者名/発表者名
      Itoh H., Matsuura Y., Hosokawa T., Fukatsu T., Kikuchi Y.
    • 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
  • [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
      Kuechler S.M., Matsuura Y., Dettner K., Kikuchi Y.
    • 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] セミ類の共生菌と冬虫夏草.2016

    • 著者名/発表者名
      深津武馬・松浦優・棚橋薫彦・森山実.
    • 雑誌名

      冬虫夏草

      巻: 36 ページ: 13-17

  • [学会発表] Diverse patterns of symbiotic organ formation during embryonic development in lygaeoid bugs (Heteroptera: Lygaeoidea)2017

    • 著者名/発表者名
      Kuechler S.M., Matsuura Y., Koga R., Dettner K., Fukatsu T.
    • 学会等名
      FEMS 2017, 7th Congress of European Microbiologists
    • 発表場所
      Feria ValenciaーConvention & Exhibition Centre(Valencia, Spain)
    • 年月日
      2017-07-09 – 2017-07-13
    • 国際学会
  • [学会発表] セミー細菌ー真菌による3者複合共生系の進化.2017

    • 著者名/発表者名
      松浦優・森山実・Lukasik Piotr・棚橋薫彦・孟憲英・Vanderpool Dan・菊池義智・McCutcheon John・ 深津武馬.
    • 学会等名
      第61回日本応用動物昆虫学会大会
    • 発表場所
      東京農工大学小金井キャンパス(東京都小金井市)
    • 年月日
      2017-03-28 – 2017-03-29
  • [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
      東京農工大学小金井キャンパス(東京都小金井市)
    • 年月日
      2017-03-28 – 2017-03-29
  • [学会発表] おなかの中ではちがう顔~Burkholderiaの形がホソヘリカメムシ共生時に変化するのはなぜ?.2017

    • 著者名/発表者名
      後藤栞・竹下和貴・大林翼・松浦優・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
      東京農工大学小金井キャンパス(東京都小金井市)
    • 年月日
      2017-03-28 – 2017-03-29
  • [学会発表] Transcriptomic dissection of bacteriocyte symbiosis in a hemipiteran insect, Nysius plebeius.2016

    • 著者名/発表者名
      Matsuura Y., Ogawa K., Matsunami M., Kikuchi Y., Shigenobu S., Fukatsu T., Miura T.
    • 学会等名
      Joint meeting of the 22nd International Congress of Zoology and the 87th meeting of Zoological Society of Japan.
    • 発表場所
      Okinawa Convention Center (沖縄県宜野湾市)
    • 年月日
      2016-11-17 – 2016-11-18
    • 国際学会
  • [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
      2016-10-22 – 2016-10-25
  • [学会発表] Burkholderiaのヒミツの姿~Burkholderia細胞壁合成不全変異株はホソヘリカメムシ共生時に異常な細胞形態を示す.2016

    • 著者名/発表者名
      後藤栞・竹下和貴・大林翼・松浦優・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
      2016-10-22 – 2016-10-25

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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