異なる宿主で腸内共生と細胞内共生を行う細菌の遺伝的基盤

在不同宿主中进行肠道共生和细胞内共生的细菌的遗传基础

• 批准号: 20H03303
• 负责人: 菊池 義智
• 金额: $ 11.4万
• 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 Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20H03303/
• 关键词: 共生; 進化; 微生物; 昆虫; 遺伝的基盤; 細胞内共生

100万種以上が知られる昆虫はその約半数が細胞内共生細菌を持つと言われ、細胞内共生現象の理解に向けて古くから研究が行われてきたが、共生細菌の多くが宿主細胞内に高度に適応しているために培養や遺伝子組換えが難しく、細胞内共生の遺伝的基盤についてはほとんど理解が進んでいない。これまで我々は遺伝子組換え可能なホソヘリカメムシの腸内（細胞外）共生細菌を研究してきたが、最近この細菌がヒョウタンナガカメムシ類において細胞内共生を行うことを発見した。本研究は、この「異なる宿主で腸内共生と細胞内共生を行う」共生細菌を対象に、共生細菌側の遺伝的基盤を徹底解明することを目的としている。本年は、昨年度中に同定することに成功した細胞内共生関連遺伝子に焦点を絞り、Burkholderia insecticola RPE64株の遺伝子変異株を作成し、定量PCR、共焦点顕微鏡観察、電子顕微鏡観察によってその体内動態を詳細に調査した。また、その遺伝子欠損株が共生した際の宿主昆虫（ホソヘリカメムシ、コバネヒョウタンナガカメムシ、オオモンクロナガカメムシ）の生育や生存率について調査を行った。その結果、解明された遺伝子の欠損株はホソヘリカメムシ（腸内[細胞外]共生）では野生株と同程度の共生能力を有していたが、ヒョウタンナガカメムシ類（細胞内共生）において特異的に共生不全を起こすことが明らかとなった。さらに、遺伝子相補実験を行ったところヒョウタンナガカメムシにおける共生能力が復活したことから、この遺伝子が細胞内共生に極めて重要な役割を果たすことが確認された。

About half of the more than 1 million known insect species are intracellular symbiotic bacteria, and the understanding of intracellular symbiosis is advancing. Many symbiotic bacteria are highly adapted to host cells. We have been studying intestinal (extracellular) symbiotic bacteria that may be a good candidate for genetic component replacement, and recently we have discovered that these bacteria can perform intracellular symbiosis in the intestinal (extracellular) symbiotic species. This study aims to thoroughly understand the role of symbiotic bacteria in the development of intestinal and intracellular symbiosis. This year, we successfully identified the intracellular symbiotic association gene in the middle of the year, and the gene variant of Burkholderia indicola RPE64 strain was generated. Quantitative PCR, confocal microscopy, and electron microscopy were used to investigate the in vivo dynamics in detail. To investigate the fertility and survival rate of host insects (such as soft tissue, soft tissue) during symbiosis of damaged plants. As a result, it is clear that the defective plants of the wild plants have the ability to symbiosis (intestinal [extracellular] symbiosis) to the same extent as the wild plants. The ability to reactivate, reactivate and reactivate symbiosis is important for the development of intracellular symbiosis.

项目成果

Homeobox遺伝子によって調節される共生器官の驚くべき形態変化！

同源盒基因调控共生器官惊人的形态变化！

• 发表时间: 2021
• 作者: JANG Seonghan;石神広太;大林翼;松浦優;MERGAERT Peter;菊池義智
• 通讯作者: 菊池義智

CNRS(フランス)

法国国家科学研究中心（CNRS）