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
基本信息
- 批准号:21J13039
- 负责人:
- 金额:$ 0.96万
- 依托单位:
- 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:
- 关键词:
项目摘要
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。
在此应用中,我们试图通过揭示四部分共生系统(雄鹿甲虫,树木,腐烂的真菌和共生酵母)之间的单个共生关系来阐明鹿虫的多样化过程,主要是基于使用枯树的雄鹿。我们已经揭示了整个日本属(包括鹿角家族)与其共生酵母之间的系统发育关系。结果,利用棕色腐烂真菌的祖先雄鹿甲虫基团与可纤维二糖的可发酵酵母有共生关系,而新的雄鹿甲虫组则是利用白色腐烂真菌与木糖发酵酵母的白色腐烂真菌,这是硬木半纤维素的主要成分。根据分支年龄的估计,雄鹿甲虫的基于白与食物的特性的获取与大约1亿年前伴随着硬木出现的白洛相关真菌的多样化是一致的。这表明通过与木糖发酵酵母共生实现了白色腐烂材料的敏化。此外,酵母菌谱系比宿主的雄鹿甲虫谱系更与植被区和宿主材料相对应。这可能是由于水平传播不仅发生在酵母垂直传播中。使用线粒体基因子序列和全基因组的单核苷酸多态性(SNP)研究了山毛榉依赖性ROE雄鹿甲虫的地理遗传结构。结果,日本和太平洋人群之间观察到了强烈的遗传分化,这与山毛榉的地理遗传分化一致。此外,估计历史栖息地表明,Slug雄鹿甲虫在分布的历史变化与其宿主山毛榉的历史变化相似。这项研究涵盖了雄鹿甲虫家族的主要分类单元,并发现了世界的第一个共同进化与小儿进化与共生微生物之间的关系。此外,揭示雄鹿甲虫和宿主树之间的共同进化的研究是无与伦比的,并且一些研究结果发表在国际杂志上,作为Ueki&Tojo(2023)。这些结果有助于了解营养性甲虫的演变,尤其是食肉甲虫的多样化。
项目成果
期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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
- DOI:
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 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
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 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
The phylogeography of the stag beetle Dorcus montivagus (Coleoptera, Lucanidae): Comparison with the phylogeography of its specific host tree, the Japanese beech Fagus crenata
- DOI:10.1111/ens.12535
- 发表时间:2023-03-01
- 期刊:
- 影响因子:0.9
- 作者:Ueki,Gaku;Tojo,Koji
- 通讯作者:Tojo,Koji
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