4者共生系から迫る森林昆虫の多様化メカニズムの解明

从四方共生系统阐明森林昆虫的多样化机制

• 批准号: 21J13039
• 负责人: 上木 岳
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J13039/
• 关键词: 共進化; 腐朽菌; 酵母; ブナ; 共生微生物; 水平伝播

本申請課題では枯死木を利用するクワガタムシを中心とした4者共生系（クワガタムシ－樹木－腐朽菌－共生酵母）の個々の共生関係を紐解くことで、クワガタムシの多様化プロセスの解明を試みた。クワガタムシ科を網羅する日本のクワガタムシ科全属とその共生酵母の系統関係を明らかにした。その結果、褐色腐朽菌を利用する祖先的なクワガタ・グループはセロビオース発酵性酵母との共生関係をもつのに対して、白色腐朽菌を利用する新しいグループのクワガタムシは広葉樹ヘミセルロースの主成分であるキシロース発酵性の酵母と共生していた。分岐年代推定からクワガタムシの白色腐朽材食性の獲得は約1億年前の広葉樹の出現にともなう白色腐朽菌の多様化と一致していた。このことからキシロース発酵性酵母との共生にともなって白色腐朽材食性を獲得したことが示唆された。さらに、酵母の系統は宿主であるクワガタの系統よりも植生帯やホスト材と強く対応していた。これは酵母の垂直伝播だけでなく、水平伝播が生じたためであると思われる。ブナに依存するヒメオオクワガタの地理的な遺伝構造をミトコンドリア遺伝子の部分配列およびゲノムワイドな一塩基多型（SNPs）を用いて究明した。その結果、日本海側集団と太平洋側集団の間に強い遺伝的分化がみられ、ブナの地理的な遺伝的分化と合致した。加えて、歴史的な生息適地を推定した結果、ヒメオオクワガタは寄主であるブナと同様の歴史的な分布変遷を経てきたことが示唆された。本研究では、クワガタムシ科の主要な分類群を網羅した上で共生微生物との共進化と食性進化の関係性を世界で初めて明らかにした。また、クワガタムシと寄主樹木との共進化を明らかにした研究も他に類のないものであり、研究成果の一部をUeki & Tojo (2023)として国際誌に公表した。これらの成果は、植食性甲虫の進化、特に木材食性甲虫の多様化の理解に貢献するものである。

This application subject で は unthinned stands を using す る ク ワ ガ タ ム シ を center と し た 4 are symbiotic system (ク ワ ガ タ ム シ - trees - decay fungi - symbiotic yeast) の a 々 の symbiotic masato is を new solution く こ と で, ク ワ ガ タ ム シ の many others in the プ ロ セ ス の interpret を try み た. ク ワ ガ タ ム シ secco を snare す る Japan の ク ワ ガ タ ム シ division is と そ yeast の symbiosis の masato を and Ming ら か に し た. そ の results, brown rotten fungus を す る ancestors な ク ワ ガ タ · グ ル ー プ は セ ロ ビ オ ー ス 発 leaven sex yeast と の symbiotic masato is を も つ の に し seaborne て, white decay fungi を using す る new し い グ ル ー プ の ク ワ ガ タ ム シ は hiroo chestnut ヘ ミ セ ル ロ ー ス の principal component で あ る キ シ ロ ー ス 発 leaven sex の yeast と symbiotic し て い た. Branching dating か ら ク ワ ガ タ ム シ の white rotten material feeding の get about 100 million years ago の は hiroo leaf tree comes の に と も な う white decay fungi の many others in the consistent と し て い た. こ の こ と か ら キ シ ロ ー ス 発 leaven sex yeast と の symbiotic に と も な っ て white rotten material feeding を get し た こ と が in stopping さ れ た. さ ら に, yeast の system は host で あ る ク ワ ガ タ の system よ り も vegetative 帯 や ホ ス ト strong material と く 応 seaborne し て い た. <s:1> れ yeast <s:1> sows だけでなく vertically 伝 and が horizontally 伝. ブ ナ に dependent す る ヒ メ オ オ ク ワ ガ タ の な of geographic 伝 tectonic を ミ ト コ ン ド リ ア heritage 伝 の department allocation sequence お よ び ゲ ノ ム ワ イ ド な a salt Quito type (SNPs) を い て in Ming し た. そ の results, set by the side of the sea of Japan 団 と Pacific side set 団 の に strong い but 伝 differentiation between が み ら れ, ブ ナ の な of geographic 伝 と of differentiation are two し た. Add え て presumption, and nurture な history optimum を し た results, ヒ メ オ オ ク ワ ガ タ は host で あ る ブ ナ と with others の な distribution of history - moving を 経 て き た こ と が in stopping さ れ た. This study で は, ク ワ ガ タ ム シ family の mainly な taxa を snare し た で symbiotic microbes on と の total evolution と feeding の masato is early sexual を world で め て Ming ら か に し た. ま た, ク ワ ガ タ ム シ と host trees と の evolution を total Ming ら か に し た study も he に class の な い も の で あ り, research の a を Ueki & Tojo (2023) と し て international volunteers に male table し た. <s:1> れら れら achievements, evolution of herbivorous beetle species, understanding of the diversification of specific に wood-eating beetle species に contributions する <s:1> である である である.

项目成果

オニクワガタ属とルリクワガタ属における共生酵母の水平伝播

共生酵母在锹虫和锹甲虫中的水平传播

• 发表时间: 2021
• 作者: Tsuguyuki Saito;Wataru Sakuma;上木岳・張勝男・朱雪コウ・温秀軍・東城幸治・久保田耕平
• 通讯作者: 上木岳・張勝男・朱雪コウ・温秀軍・東城幸治・久保田耕平

日本産クワガタムシ科全属における共生酵母の多様性

日本石竹科各属共生酵母的多样性

• 发表时间: 2022
• 作者: 上木岳;東城幸治;久保田耕平
• 通讯作者: 久保田耕平

ブナ林の歴史的分布変遷がヒメオオクワガタの遺伝構造に及ぼす影響

山毛榉林历史分布变化对日本锹虫遗传结构的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 上木岳;東城幸治
• 通讯作者: 東城幸治

日本産クワガタムシにおける共生微生物との共進化からみる生息環境への適応

从与共生微生物的共同进化看日本锹虫对其栖息地的适应

• 发表时间: 2022
• 作者: Oyaizu Hitomi;Suyama Satoshi;Ambe Daisuke;Ito Shin-ichi;Itoh Sachihiko;上木岳・東城幸治・久保田耕平
• 通讯作者: 上木岳・東城幸治・久保田耕平

クワガタムシ科における共生酵母との共進化

与石竹科共生酵母的共同进化

• 发表时间: 2022
• 作者: Casalme Loida O.;Katayama Keisuke;Hayakawa Yoshiki;Nakamura Kensuke;Yamauchi Arisa;Nogata Yasuyuki;Yoshimura Erina;Matsuda Fuyuhiko;Umezawa Taiki;上木岳・東城幸治・久保田耕平
• 通讯作者: 上木岳・東城幸治・久保田耕平