共生細菌が引き起こす昆虫の性特異的致死現象の機構解明

阐明共生菌引起昆虫性别特异性致死的机制

基本信息

批准号：
13J10329
负责人：
杉本貴史
金额：
$ 2.68万
依托单位：
University of Toyama
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

申請者は昨年度までに、共生細菌ボルバキアによるオス殺しが、宿主の性転換の誘導を伴って起こること、その際に、致死オスにおいて遺伝子量補償に異常が生じていることを明らかにした。今年度は、カイコガにおけるオス化遺伝子masculinizerのホモログOsmascの全長配列を決定し、アワノメイガ培養細胞を用いて機能解析を行った結果、Osmascがオス型Ofdsx発現を誘導することが確認された。この結果から、Osmascがアズキノメイガのオス化を誘導する性決定遺伝子であることが確認された。これはチョウ目昆虫で２例目の報告となる。次に、オス型Ofdsxの発現が誘導された培養細胞にボルバキアを感染させた結果、オス型Ofdsx発現が失われ、メス型Ofdsxのみが確認された。この培養細胞から抗生物質処理によってボルバキアを除去したところ、再びオス型Ofdsx発現が観察された。この研究により、培養細胞上において、ボルバキア感染操作を通じて生殖操作の有無を自在に操れる実験系の確立に成功した。生殖操作因子が持つ多様性の調査や、生殖操作因子の獲得要因を推測するための実験系構築を目的として、新規に獲得したボルバキア非感染の性比異常アズキノメイガ系統（SRw-系統）の生殖操作についての解析を行った。まず、SRw-系統の体内細菌叢の網羅的解析を通じて、性比異常現象は細菌以外の要因によって引き起こされていることを示した。さらに検証を進めた結果、細菌以外の要因によって生殖操作が引きおおこされるSRw-系統で、ボルバキア感染母系と全く同じ、遺伝的オスのメス化を内包し、遺伝子量補償の異常を伴ったオス殺しが起こっていることが明らかになった。これらの結果が示すように、昆虫の生殖操作と、その生殖操作要因の詳細な解析にむけた、研究基盤の構築が進展した。

直到去年，申请人透露，与宿主性别变化诱导的狼群杀害男性杀害发生，并且在致命的雄性中发生了基因剂量补偿的异常。今年，确定了同源物osmasc的全长序列，即蚕飞蛾中的元素基因男性化基因男性化剂，并使用培养的avanobium moth细胞进行了功能分析，并证实OSMASC诱导了雄性型OFDSX表达。这些结果证实了OSMASC是一种性别确定的基因，可诱导正弦飞蛾的气化。这是第二种酪虫昆虫的报道。接下来，诱导雄性OFDSX表达的培养细胞被Wolbachia感染，导致雄性OFDSX表达丧失，仅确认了女性OFDSX。当通过抗生素治疗从培养细胞中取出沃尔巴氏菌时，再次观察到雄性型OFDSX表达。这项研究成功建立了一个实验系统，该系统允许通过沃尔巴奇感染操纵对培养细胞的生殖操作存在或不存在。我们分析了新获得的Wolbachia-nonen感染性抗性azquinomei（SRW-STRAW）的生殖操纵，目的是研究生殖操纵因子的多样性，并构建实验系统，以推断出用于生殖操纵因子的因素。首先，通过对SRW线体内菌群的详尽分析，我们证明了性功能障碍是由细菌以外的其他因素引起的。进一步的验证表明，SRW线是由于细菌以外的其他因素而发生的SRW线涉及女性遗传雄性，该男性与沃尔巴奇（Wolbachia）感染的母体谱系完全相同，而男性杀害基因剂量补偿中的雄性杀害。如这些结果所示，研究基金会的构建已经发展为对昆虫生殖操作的详细分析以及这些生殖操纵的因素。