昆虫の保有する共生器官－菌細胞塊の発生過程および特異的に発現する遺伝子群の解析

昆虫拥有的共生器官——真菌细胞簇发育过程及特异表达基因分析

• 批准号: 10J00282
• 负责人: 松浦 優
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J00282/
• 关键词: 共生器官; 菌細胞塊; 細胞内共生細菌; ヒメナガカメムシ; 胚発生; 転写因子; RNAi; 共生細菌; laccase2; 進化

昆虫類は微生物との高度な共生関係をむすぶことにより新たな生物機能を獲得し、さまざまな環境や食物資源に適応していることがわかっている。そのような昆虫種の体内には共生微生物の維持のための特殊な共生器官が進化していることが知られている。中でも、昆虫の細胞内に共生細菌を維持する共生器官-「菌細胞塊」の分化・形成ついてはこれまで古典的な記載研究は行われていたものの、分子発生学的な解析が進んでおらず、その遺伝的基盤や発生学的な起源は未解明である。そこで本研究では、主にヒメナガカメムシの菌細胞塊を対象に、菌細胞塊に発現する遺伝子群を網羅的に解析する同時に、発生学的な解析を行うことで、昆虫類における共生器官の遺伝的基盤と進化発生学的な起源を解明することを目指した。本年度は、これまで取得した器官・形態形成を制御する転写因子群について、ヒメナガカメムシの共生器官形成に対する影響を検証するため、Dll、Ubx、abd-AについてRNAiによる発現抑制解析を行ったところ、胚発生時の菌細胞塊形成に顕著な影響がみられ、正常な菌細胞塊の形成が阻害された。さらに、in situハイブリダイゼーションの結果、菌細胞塊に特異的な発現を示す遺伝子が明らかとなり、その遺伝子が菌細胞塊形成の制御に関わることが示唆されだ。また、次世代シークエンサーで取得したヒメナガカメムシ成虫の菌細胞塊と中腸に由来する配列データのアセンブルおよび相同性、発現解析を行ったところ、上述の転写因子は成虫の菌細胞塊にも特異的に発現していることが明らかとなった。これらの成果は昆虫類の共生器官形成に関するきわめて新規性の高い知見であり、今後の当該分野の研究発展が期待される。加えて、ヒメナガカメムシ類の組織より検出された新規任意共生細菌について、他のカメムシ類195種への感染を調査したのち、微生物学的同定を行いこの細菌の暫定学名を提唱した。

Insects have a high symbiotic relationship with microorganisms, and new biological functions are acquired, as well as environmental food resources. The evolution of symbiotic organisms in insect species The differentiation and formation of symbiotic organs-"bacterial cell mass"-in insects and intracellular symbiotic bacteria are studied by classical records, and the analysis of molecular biology is progressing. The origin of molecular biology is still unknown. This study aims to clarify the genetic basis and evolutionary origin of symbiotic organs in insects by analyzing the genetic diversity of the target and the development of the bacterial cell mass. This year, we examined the effects of factors on symbiotic organ formation in the acquisition of organ morphogenesis, on RNAi inhibition analysis, on bacterial cell mass formation during embryo development, and on normal bacterial cell mass formation. In addition, the results of the study showed that there was a significant difference between the growth of bacterial cell mass and the control of bacterial cell mass. In addition, in the next generation, the cell mass of the adult was obtained, and the identity and occurrence of the cell mass of the adult were analyzed. This achievement is related to the formation of symbiotic organs in insects. We look forward to the future research development in this field. In addition, new regulations on the identification of tissues of various species of bacteria were introduced. 195 species of bacteria were investigated for infection. The identification of microorganisms was carried out. The provisional scientific names of these bacteria were proposed.

项目成果

ヒメナガカメムシ類における菌細胞共生系の進化的起源

椿象中真菌细胞共生系统的进化起源

• 发表时间: 2010
• 作者: H.Takekata;Y.Matsuura;S.G.Goto;A.Satoh;H.Numata;松浦優・古賀隆一・孟憲英・鎌形洋一・深津武馬;松浦優・古賀隆一・孟憲英・鎌形洋一・深津武馬;松浦優・菊池義智・古賀隆一・細川貴弘・深津武馬;松浦優・菊池義智・古賀隆一・細川貴弘・深津武馬
• 通讯作者: 松浦優・菊池義智・古賀隆一・細川貴弘・深津武馬

Novel bacteriome and endosymbiont evolved in the seed bugs of the genus Nysius

新的细菌组和内共生体在 Nysius 属的种子虫中进化而来

• 发表时间: 2011
• 作者: Y.Matsuura;R.Koga;Y.Kikuchi;X.Y.Meng;Y.Kamgata;T.Fukatsu
• 通讯作者: T.Fukatsu

ヒメナガカメムシ類において進化した菌細胞および細胞内共生細菌

在臭虫中进化的细菌细胞和内共生细菌

• 发表时间: 2011
• 作者: H.Takekata;Y.Matsuura;S.G.Goto;A.Satoh;H.Numata;松浦優・古賀隆一・孟憲英・鎌形洋一・深津武馬
• 通讯作者: 松浦優・古賀隆一・孟憲英・鎌形洋一・深津武馬

Laccase2 is required for cuticular pigmentation in stinkbugs

• DOI: 10.1016/j.ibmb.2010.12.003
• 发表时间: 2011-03-01
• 期刊: INSECT BIOCHEMISTRY AND MOLECULAR BIOLOGY
• 影响因子: 3.8
• 作者: Futahashi, Ryo;Tanaka, Kohjiro;Fukatsu, Takema
• 通讯作者: Fukatsu, Takema

ヒメナガカメムシの細胞内共生細菌-共生器官の進化的起源をさぐる

椿象的细胞内共生细菌——探索共生器官的进化起源

• 发表时间: 2011
• 期刊: 生物の科学 遺伝
• 作者: H.Takekata;Y.Matsuura;S.G.Goto;A.Satoh;H.Numata;川上竜樹;松浦優
• 通讯作者: 松浦優