Elucidation of colonization processes of insect-soil-plant environments in Burkholderia species

Burkholderia属細菌は、土壌、カメムシ腸内、植物根圏といった多様な自然環境に生息していることが知られており、カメムシ腸内に共生するBurkholderia属細菌も、環境中では土壌や植物に定着している可能性がある。そこで本研究では、 ゲノムワイドスクリーニング手法の一つであるTn-seqを用いて、Burkholderia insecticolaのカメムシ腸内・土壌・ダイズ根圏への定着に必要な遺伝子を網羅的に探索し、昆虫・土壌・植物への定着機構を広範に比較することで、Burkholderia属細菌の昆虫腸内への定着機構をより鮮明に描き出すことを目的としている。研究２年目にあたる本年度は、(1)土壌およびダイズ根圏におけるB.insecticolaのTn-seq解析、(2)標的遺伝子変異株の作製とその機能評価を行った。(1)に関して、前年度に実施した次世代シーケンス解析データをPyythonプログラム"TRANSIT"を用いて、B. insecticolaの土壌およびダイズ根圏への定着に関わる遺伝子を探索した。その結果、B. insecticolaはエネルギー生成、ストレス耐性、アミノ酸の生合成に関連する遺伝子が土壌中への定着に必要であることが明らかになった。その一方、ダイズ根圏では、B.insecticolaの抗菌ペプチド耐性や有機酸の資化に関わる遺伝子が必要であり、ダイズ根の分泌物の影響を受けていることが示唆された。本研究成果は原著論文にまとめている。(2)に関して、プラスミド挿入型の標的遺伝子変異株をホソヘリカメムシに感染させると、変異株は消化管内で野生型に復帰してしまう現象が確認された。そこで、プラスミド挿入変異株から相同組換えを用いた標的遺伝子欠損株に変更し、カメムシ腸内・土壌・ダイズ根圏への定着に関わる候補遺伝子に対して、欠損株の作製を進めている。

Burkholderia属細菌は、土壌、カメムシ腸内、植物根圏といった多様な自然環境に生息していることが知られており、カメムシ腸内に共生するBurkholderia属細菌も、環境中では土壌や植物に定着している可能性がある。そこで本研究では、 ゲノムワイドスクリーニング手法の一つであるTn-seqを用いて、Burkholderia insecticolaのカメムシ腸内・土壌・ダイズ根圏への定着に必要な遺伝子を網羅的に探索し、昆虫・土壌・植物への定着機構を広範に比較することで、Burkholderia属細菌の昆虫腸内への定着機構をより鮮明に描き出すことを目的としている。研究２年目にあたる本年度は、(1)土壌およびダイズ根圏におけるB.insecticolaのTn-seq解析、(2)標的遺伝子変異株の作製とその機能評価を行った。(1)に関して、前年度に実施した次世代シーケンス解析データをPyythonプログラム"TRANSIT"を用いて、B. insecticolaの土壌およびダイズ根圏への定着に関わる遺伝子を探索した。その結果、B. insecticolaはエネルギー生成、ストレス耐性、アミノ酸の生合成に関連する遺伝子が土壌中への定着に必要であることが明らかになった。その一方、ダイズ根圏では、B.insecticolaの抗菌ペプチド耐性や有機酸の資化に関わる遺伝子が必要であり、ダイズ根の分泌物の影響を受けていることが示唆された。本研究成果は原著論文にまとめている。(2)に関して、プラスミド挿入型の標的遺伝子変異株をホソヘリカメムシに感染させると、変異株は消化管内で野生型に復帰してしまう現象が確認された。そこで、プラスミド挿入変異株から相同組換えを用いた標的遺伝子欠損株に変更し、カメムシ腸内・土壌・ダイズ根圏への定着に関わる候補遺伝子に対して、欠損株の作製を進めている。