Endopolyploidy in the insect intracellular symbiosis: mechanism and ecological significance

点击翻译按钮获取中文摘要

動植物と微生物との高度な共生関係は普遍的である。一部の昆虫は共生微生物を収納・制御する特殊な細胞＝ホスト細胞を有しており、その生物学的機能は多くの研究者の興味の対象であった。これまで、共生者である細菌およびホスト細胞の両者が倍数化していることがたびたび指摘されてきた。倍数化が、細胞サイズや遺伝子発現制御等に関わることを考慮すると、昆虫と微生物の細胞内共生において倍数化は重要な意味をもつと予測される。本研究の目的は、昆虫の細胞内共生系のモデルであるアブラムシとその共生細菌ブフネラを材料とし、両者の倍数化の制御機構や生物学的意義を解明することにあった。本年度は最終年度であることから、昨年度までの結果を論文化するとともにシングルセルレベルでの遺伝子発現解析系の確立を目標とした。昨年度までに行った、アブラムシのホスト細胞の倍数性動態の徹底的な記述に関する論文は現在査読中であり、早期の論文化が見込まれる。遺伝子発現解析の実験系に関しては、顕微鏡下での半自動の一核ピックアップ法を確立し、シーケンスおよび解析を行った結果、十分な質のcDNAライブラリを得ることに成功した。今後は倍数性の指標となる核サイズとの相関を調べ、本課題の目標である倍数性とホスト細胞の遺伝子発現の関係を明らかにしてゆく。また、この「ホスト細胞の単一核RNA-seq」は今後、様々な昆虫の共生系へ応用可能であり、波及効果が非常に高いと考えている。共生細菌の倍数化に関しては、昆虫からの細菌細胞の単離と細菌にダメージの少ない固定方法を検討し、実験系をさらに洗練させた。これまでに各種昆虫で解析を行っており、予備的な解析からゲノムサイズと細菌の倍数化度合いには負の相関があると判明している。共生微生物の倍数化は、極度に減少したゲノムサイズを補償している可能性がある。今後は、以上の結果を、論文化を念頭においてまとめてゆく。