腸内細菌によるミツバチ脳機能の制御機構の解明および飼育保全への応用

肠道细菌控制蜜蜂脑功能机制的阐明及其在繁殖保护中的应用

• 批准号: 20J01550
• 负责人: 末次 翔太
• 金额: $ 3.33万
• 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: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J01550/
• 关键词: ミツバチ; 腸内細菌叢; 脳腸相関; セイヨウミツバチ; 感覚応答

近年、動物の脳機能が腸内細菌に影響されることが明らかになりつつある。しかし、いかなる腸内細菌の組み合わせがいかなる脳機能を制御するかは十分に分かっていない。本研究は、腸内細菌の組み合わせを操作した「人工編成動物」を作出できるミツバチを研究対象として、「ミツバチの腸内細菌叢に優占する5種の腸内細菌のいかなる組み合わせが、ミツバチのいかなる行動能力に影響するか」、そして「いかなる脳分子基盤がその行動変化をもたらすか」を解明することを目的としている。2021年度には、腸内細菌叢の存在がミツバチの感覚応答能力に影響するかを明らかにするため、砂糖水に対する人工編成個体の味覚応答能力を調査した。具体的には、ミツバチが満腹になるまで餌を与えた後、2時間餌を与えないで静置してから、砂糖水に対するミツバチの応答回数を測定した。その結果、人工編成群と無菌群(対照群)の両方で応答回数が少なく、実験群間の差は見られなかった。次に、人工編成個体が適切に作出できたか否かを定量的に調べるため、行動実験後にミツバチの腸から抽出したDNAを用いて腸内細菌の16S rRNA遺伝子の定量的PCRを実施した。その結果、5種の細菌は全ての人工編成個体から検出された。その一方で、無菌個体ではいずれの細菌も検出限界に届かなかったため、人工編成個体と無菌個体が適切に作出されたことが分かった。しかし、人工編成個体の腸内細菌叢における各種腸内細菌の割合は野外のミツバチで見られる値と大きく異なっており、人工編成個体の腸内細菌叢が野外のミツバチの腸内細菌叢を再現していないと考えられた。行動実験が完了した後には、脳遺伝子発現プロファイルに対する腸内細菌の組み合わせの影響を検証する計画である。その準備として、人工編成個体の脳からのRNA抽出法を整備した。

近年来，人们已经清楚动物的大脑功能受到肠道细菌的影响。然而，目前尚不完全清楚哪些肠道细菌组合控制哪些大脑功能。这项研究以蜜蜂为对象，通过操纵肠道细菌的组合来创造出“人工组装的动物”，并确定了“主导蜜蜂肠道菌群的五种肠道细菌的哪种组合将”，目的是阐明“哪些行为能力受到这种变化的影响”以及“什么样的大脑分子基础带来了这种行为变化”。 2021年，我们研究了人工组装的个体对糖水的味觉反应能力，以阐明肠道微生物群的存在是否影响蜜蜂的感官反应能力。具体来说，我们给蜜蜂喂食直到它们吃饱，然后让它们2小时不喂食，然后测量蜜蜂对糖水做出反应的次数。结果，人工组织组和无菌组（对照组）的反应数量都很小，并且实验组之间没有观察到差异。接下来，为了定量检查是否可以适当地创建人工组装的个体，使用行为实验后从蜜蜂肠道中提取的DNA对肠道细菌的16S rRNA基因进行定量PCR。结果，在所有人工组装的个体中都检测到了五种细菌。另一方面，无菌个体中没有细菌达到检测限，这表明人工组装的个体和无菌个体是适当创建的。然而，人工组装个体的肠道菌群中各类肠道细菌的比例与在野外蜜蜂中观察到的显着不同，并且人工构建个体的肠道菌群复制了野外蜜蜂的肠道菌群。没有这样做。行为实验完成后，研究人员计划检查肠道微生物组合对大脑基因表达谱的影响。为此，我们开发了一种从人工组装个体的大脑中提取 RNA 的方法。

项目成果

ローザンヌ大学(スイス)

洛桑大学（瑞士）

ミツバチの味覚応答に対する腸内細菌叢の影響の解析

肠道菌群对蜜蜂味觉反应的影响分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 末次翔太;宮崎亮
• 通讯作者: 宮崎亮