Endopolyploidy in the insect intracellular symbiosis: mechanism and ecological significance

昆虫细胞内共生中的内多倍体：机制和生态意义

基本信息

批准号：
19J01756
负责人：
野崎友成
金额：
$ 3.08万
依托单位：
National Institute for Basic Biology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

動植物と微生物との高度な共生関係は普遍的である。一部の昆虫は共生微生物を収納・制御する特殊な細胞＝ホスト細胞を有しており、その生物学的機能は多くの研究者の興味の対象であった。これまで、共生者である細菌およびホスト細胞の両者が倍数化していることがたびたび指摘されてきた。倍数化が、細胞サイズや遺伝子発現制御等に関わることを考慮すると、昆虫と微生物の細胞内共生において倍数化は重要な意味をもつと予測される。本研究の目的は、昆虫の細胞内共生系のモデルであるアブラムシとその共生細菌ブフネラを材料とし、両者の倍数化の制御機構や生物学的意義を解明することにあった。本年度は最終年度であることから、昨年度までの結果を論文化するとともにシングルセルレベルでの遺伝子発現解析系の確立を目標とした。昨年度までに行った、アブラムシのホスト細胞の倍数性動態の徹底的な記述に関する論文は現在査読中であり、早期の論文化が見込まれる。遺伝子発現解析の実験系に関しては、顕微鏡下での半自動の一核ピックアップ法を確立し、シーケンスおよび解析を行った結果、十分な質のcDNAライブラリを得ることに成功した。今後は倍数性の指標となる核サイズとの相関を調べ、本課題の目標である倍数性とホスト細胞の遺伝子発現の関係を明らかにしてゆく。また、この「ホスト細胞の単一核RNA-seq」は今後、様々な昆虫の共生系へ応用可能であり、波及効果が非常に高いと考えている。共生細菌の倍数化に関しては、昆虫からの細菌細胞の単離と細菌にダメージの少ない固定方法を検討し、実験系をさらに洗練させた。これまでに各種昆虫で解析を行っており、予備的な解析からゲノムサイズと細菌の倍数化度合いには負の相関があると判明している。共生微生物の倍数化は、極度に減少したゲノムサイズを補償している可能性がある。今後は、以上の結果を、論文化を念頭においてまとめてゆく。

植物与动物与微生物之间的高共生关系是普遍的。一些昆虫具有特殊的细胞，宿主细胞，存储和控制共生微生物，其生物学功能吸引了许多研究人员。到目前为止，人们经常指出共生细菌和宿主细胞均已多酶化。考虑到多倍体化涉及细胞大小和基因表达控制，预计多倍体化在昆虫和微生物的细胞内共生中具有重要意义。这项研究的目的是阐明两种蚜虫的多倍体化的机制和生物学意义，昆虫的细胞内共生系统的模型及其共生细菌Buchnera作为材料。由于今年是最后一年，其目标是讨论直到去年的结果并建立单个细胞水平基因表达分析系统。该论文目前正在审查蚜虫宿主细胞的拼凑而成，直到去年进行了彻底的描述，并预计会有早期的讨论文化。关于用于基因表达分析的实验系统，在显微镜下建立了一种半自动的单核拾音方法，并进行了测序和分析，并成功地获得了获得足够质量的cDNA库。将来，我们将研究与核大小的相关性，核大小是倍性的指标，并阐明了该受试者的靶标与宿主细胞的基因表达之间的关系。此外，我们认为，这种“宿主细胞的单个核RNA-seq”将来可以应用于各种昆虫共生系统，并且它将具有很高的波纹效应。关于共生细菌的多倍体化，我们研究了从昆虫和固定方法中分离细菌细胞的分离，从而减少了细菌损害，并进一步完善了实验系统。我们先前已经对各种昆虫进行了分析，初步分析表明，基因组大小与细菌的倍虫程度之间存在负相关。共生微生物的规定可以补偿基因组大小的极大减少。将来，我们将以讨论的文化来总结上述结果。