菌細胞塊形成の分子発生機構解明　－　共生器官の進化発生学

阐明细菌细胞簇形成的分子发育机制——共生器官的进化胚胎学

基本信息

批准号：
13J04567
负责人：
松浦優
金额：
$ 3万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

少なからぬ昆虫種が自らの生存に必須な共生細菌を維持するための特殊な共生器官を発達させる.本研究では,昆虫ー微生物間の必須共生関係が進化する過程で,どのように共生器官が獲得されたのかを解明するため,多様な細胞内共生系を獲得したナガカメムシ類を対象とし,菌細胞塊の進化発生学的起源と共生器官の形成を制御する分子機構の同定を目指す. 本年度は,ヒメナガカメムシNysius plebeiusの菌細胞形成について詳細なRNA-seq解析を行った．具体的には，ヒメナガカメムシの菌細胞形成に必須な転写因子Ubx遺伝子のRNAi処理胚，無処理胚において，菌細胞が形成される部位の細胞群で発現が変動する遺伝子を探索した．Bowtie2,RSEMを用いてヒメナガカメムシ遺伝子の参照配列にマッピングし，edgeRで時間，処理区ごとに発現量を比較したところ，598個の遺伝子が有意に変動していることが明らかになった(FDR, p<0.001)．次に，発現量が大きく変動していた遺伝子群のうち，コントロール区と比べて，Ubx-RNAi処理によって発現量が大きく減少している遺伝子群に注目した．これらの遺伝子群には，共生器官そのものの役割として重要と思われる栄養代謝関連の遺伝子，細胞形態を制御する遺伝子や免疫関連遺伝子が多く見られることがわかった．この結果は、本来昆虫の自然免疫系が体腔中に侵入してくる病原微生物を攻撃するのとは対照的に，免疫関連遺伝子が共生細菌の取り込みや維持に何らかの重要な役割を担っている可能性があることを示唆している．最後に，共生器官を有する６種のナガカメムシの胚発生を蛍光in situ ハイブリダイゼーション法と共焦点顕微鏡によって観察し，多様な共生器官の形成過程を明らかにした結果について，ドイツの協力者とともに画像データ解析，考察したのち，論文執筆をすすめた．

许多昆虫物种会产生特殊的共生器官，以维持其生存至关重要的共生细菌。 In this study, in order to clarify how symbiotic organs were acquired as the essential symbiotic relationship between insects and microorganisms evolved, we aim to identify the evolutionary origin of bacterial cell masses and the molecular mechanisms that regulate the formation of symbiotic organisms, targeting the stink bugs that have acquired a variety of intracellular symbiotic systems.今年，我们对臭虫Nysius plebeius的细菌细胞形成进行了详细的RNA-seq分析。具体而言，我们搜索了其在细胞基团中的表达在细胞组中变化的基因，其中细菌细胞是在UBX基因的RNAi治疗和未处理的胚胎中形成的，这是臭虫中细菌细胞形成必不可少的转录因子。当使用Bowtie2和RSEM将基因映射到臭虫基因的参考序列，并将表达水平与每个时间和治疗部分的EDGER进行比较时，发现598个基因显着波动（FDR，P <0.001）。接下来，我们专注于具有明显变化的表达水平的基因组，与对照区相比，由于UBX-RNAI处理，由于UBX-RNAI治疗而导致表达水平显着降低。已经发现，许多这些基因组包括与营养代谢相关的基因，控制细胞形态的基因和与免疫相关的基因，这对于共生器官本身的作用很重要。这些结果表明，与免疫相关的基因可能在摄取和维持共生细菌中起重要作用，而不是昆虫先天免疫系统攻击进入体腔的致病性微生物。最后，我们观察到使用荧光原位杂交和共聚焦显微镜的六种臭虫与共生器官的胚胎发生，以及在阐明了图像数据并考虑各种共生器官形成过程的结果之后，我们建议与德国合作者一起写论文。