4者系の共進化:クリシギゾウムシ・寄主植物・寄生蜂・共生細菌系の適応進化を探る

四方系统的协同进化：探索象鼻虫、寄主植物、寄生蜂、共生细菌系统的适应性进化

• 批准号: 08J04352
• 负责人: 東樹 宏和
• 金额: $ 3.84万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J04352/
• 关键词: 共進化; 共生; 適応; 軍拡競走

クリシギゾウムシは、ブナ科植物の種子(ドングリ類)に産卵を行う。しかし、ブナ科の植物の多くは、ゾウムシに食害されないために、タンニンという毒物質を高濃度で種子に蓄積するよう進化している。しかし、昆虫は一般に、タンニンを分解する酵素を生成できないと考えられており、なぜクリシギゾウムシがブナ科種子を食害できるのか、明らかになっていない。そこで、クリシギゾウムシ体内に共生する細菌類に着目して、この細菌類がドングリの毒を無害化する上で「助っ人」として働いているのか、検証を行った。タンニン分解酵素(タンナーゼ)の生成は、様々な細菌類で報告されおり、この細菌の潜在的な機能に焦点をあてた。ゾウムシ体内からクローニングした細菌の16S rRNA遺伝子の塩基配列を調べたところ、新奇な共生細菌がクリシギゾウムシと共生していることが明らかになった。この細菌(以下、一次共生細菌)の16S rRNA配列をターゲットとした蛍光in situハイブリダイゼーションの結果、この一次共生細菌がゾウムシ幼虫体内の中腸前部に付着する「菌細胞塊」に詰め込まれていることがわかった。さらに、雌成虫の体内では、卵巣小管への感染が認められ、卵への感染を通じて、ゾウムシの世代を越えてこの一次共生細菌が受け継がれていることが推測された。この一次共生細菌の塩基配列の組成から、ゾウムシとの長い共生関係を経てゾウムシの体内でしか生存できないような進化を遂げていることが示唆され、すでにゾウムシの「体の一部」としてゾウムシの生存や繁殖に有利な機能を提供していることが推測された。

The <s:1> seeds of plants of the ブナ family (ド グリ グリ class)に egg-laying を rows う. し か し, ブ ナ の plant の more く は, ゾ ウ ム シ に food pollution さ れ な い た め に, タ ン ニ ン と い う toxic substances を accumulation of high concentrations of で seed に す る よ う evolution し て い る. し か し, insect は general に, タ ン ニ ン を decomposition す る enzyme を generated で き な い と exam え ら れ て お り, な ぜ ク リ シ ギ ゾ ウ ム シ が ブ ナ branch seed を food pollution で き る の か, Ming ら か に な っ て い な い. そ こ で, ク リ シ ギ ゾ ウ ム シ に symbiosis in vivo す る bacteria に with mesh し て, こ の bacteria が ド ン グ リ を の poison harmless す る で on "help っ person" と し て 働 い て い る の か line, 検 を っ た. タ ン ニ ン decomposition enzyme (タ ン ナ ー ゼ) の generated は, others 々 な bacteria で report さ れ お り, こ の bacteria の potential function of な に focus を あ て た. ゾ ウ ム シ body か ら ク ロ ー ニ ン グ し た bacteria の traces of 16 s rRNA 伝 son の salt base with column を adjustable べ た と こ ろ, novel な symbiotic bacteria が ク リ シ ギ ゾ ウ ム シ と symbiotic し て い る こ と が Ming ら か に な っ た. こ の bacteria (hereinafter, a symbiotic bacteria) の 16 s rRNA match column を タ ー ゲ ッ ト と し た 蛍 light in situ ハ イ ブ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン の results, こ の a symbiotic bacteria が ゾ ウ ム シ larvae の in the front of intestinal に pay the す る "bacteria cell block" に wall め 込 ま れ て い る こ と が わ か っ た. さ ら に, female adult の body で は, egg 巣 tubular へ の infection が recognize め ら れ, egg へ の infection を tong じ て, ゾ ウ ム シ を の generation more え て こ の が a symbiotic bacteria by け 継 が れ て い る こ と が speculation さ れ た. こ の a symbiotic bacteria の salt base assortment of の か ら, ゾ ウ ム シ と の long い symbiotic masato is を 経 て ゾ ウ ム シ の body で し か survival で き な い よ う な evolution を hence げ て い る こ と が in stopping さ れ, す で に ゾ ウ ム シ の の a "body" と し て ゾ ウ ム シ の や breeding に beneficial な function を provide し て い る こ と が speculation さ れ た.

项目成果

シリーズ群集生態学2進化生物学からせまる[分担執筆]

系列《进化生物学》中的群落生态学 2 [合著者]

• 发表时间: 2009
• 作者: Toju H;Sota T;Ueno S;Abe H.;東樹宏和;東樹宏和;東樹宏和・曽田貞滋
• 通讯作者: 東樹宏和・曽田貞滋

Natural selection drives the fine-scale divergence of a coevolutionary arms race involving a long-mouthed weevil and its obligate host plant.

• DOI: 10.1186/1471-2148-9-273
• 发表时间: 2009-11-27
• 期刊: BMC evolutionary biology
• 影响因子: 3.4
• 作者: Toju H

軍拡競走:ゾウムシの口吻とツバキ果実の共進化

军备竞赛：象鼻虫和山茶花果实的共同进化

• 发表时间: 2008
• 作者: Toju H;Sota T;Ueno S;Abe H.;東樹宏和;東樹宏和
• 通讯作者: 東樹宏和

シギゾウムシ類を中心とした共進化ネットワークをひも解く

解开以象鼻虫为中心的共同进化网络

• 发表时间: 2009
• 作者: Toju H;Sota T;Ueno S;Abe H.;東樹宏和
• 通讯作者: 東樹宏和

Do arms races punctuate evolutionary stasis? Unified insights from phylogeny, phylogeography and microevolutionary processes

• DOI: 10.1111/j.1365-294x.2009.04340.x
• 发表时间: 2009-09
• 期刊: Molecular Ecology
• 影响因子: 4.9
• 作者: Hirokazu Toju;T. Sota