Elucidation of colonization processes of insect-soil-plant environments in Burkholderia species

阐明伯克霍尔德氏菌在昆虫-土壤-植物环境中的定植过程

基本信息

批准号：
19J01106
负责人：
大林翼
金额：
$ 3.08万
依托单位：
National Agriculture and Food Research Organization
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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J01106/
关键词：
Burkholderia Tn-seq ホソヘリカメムシ腸内共生ダイズ根圏土壌土壌細菌

项目摘要

Burkholderia属細菌は、土壌、カメムシ腸内、植物根圏といった多様な自然環境に生息していることが知られており、カメムシ腸内に共生するBurkholderia属細菌も、環境中では土壌や植物に定着している可能性がある。そこで本研究では、ゲノムワイドスクリーニング手法の一つであるTn-seqを用いて、Burkholderia insecticolaのカメムシ腸内・土壌・ダイズ根圏への定着に必要な遺伝子を網羅的に探索し、昆虫・土壌・植物への定着機構を広範に比較することで、Burkholderia属細菌の昆虫腸内への定着機構をより鮮明に描き出すことを目的としている。研究２年目にあたる本年度は、(1)土壌およびダイズ根圏におけるB.insecticolaのTn-seq解析、(2)標的遺伝子変異株の作製とその機能評価を行った。(1)に関して、前年度に実施した次世代シーケンス解析データをPyythonプログラム"TRANSIT"を用いて、B. insecticolaの土壌およびダイズ根圏への定着に関わる遺伝子を探索した。その結果、B. insecticolaはエネルギー生成、ストレス耐性、アミノ酸の生合成に関連する遺伝子が土壌中への定着に必要であることが明らかになった。その一方、ダイズ根圏では、B.insecticolaの抗菌ペプチド耐性や有機酸の資化に関わる遺伝子が必要であり、ダイズ根の分泌物の影響を受けていることが示唆された。本研究成果は原著論文にまとめている。(2)に関して、プラスミド挿入型の標的遺伝子変異株をホソヘリカメムシに感染させると、変異株は消化管内で野生型に復帰してしまう現象が確認された。そこで、プラスミド挿入変異株から相同組換えを用いた標的遺伝子欠損株に変更し、カメムシ腸内・土壌・ダイズ根圏への定着に関わる候補遺伝子に対して、欠損株の作製を進めている。

已知伯克霍尔德氏菌属细菌栖息在多种自然环境中，例如土壤、臭虫肠道和植物根际。伯克霍尔德氏菌属细菌共生于臭虫肠道中，也定殖于土壤和植物中。环境中有可能是这样。因此，在本研究中，我们利用全基因组筛选方法之一的Tn-seq，通过广泛比较其机制，全面寻找昆虫伯克霍尔德氏菌在臭虫肠道、土壤和大豆根际定殖所必需的基因。通过植物的定植，我们的目标是更清楚地了解伯克霍尔德氏菌在昆虫肠道中的定植机制。今年，即研究的第二年，我们进行了（1）土壤和大豆根际中的 B. 昆虫的 Tn-seq 分析，以及（2）创建目标基因突变体并评估其功能。关于(1)，我们利用前一年使用Python程序“TRANSIT”进行的下一代序列分析数据，搜索了与昆虫芽孢杆菌在土壤和大豆根际定植相关的基因。结果表明，昆虫芽胞杆菌需要与能量产生、胁迫耐受性和氨基酸生物合成相关的基因才能在土壤中定殖。另一方面，大豆根际需要与昆虫芽孢杆菌抗菌肽抗性和有机酸同化相关的基因，这表明它受到大豆根分泌物的影响。原始论文中总结了这项研究的结果。关于(2)，已证实当插入了质粒的目标基因突变株被臭虫感染时，该突变株在胃肠道中恢复为野生型。因此，我们正在利用同源重组将质粒插入突变株改为目标基因缺失株，目前正在创建与椿象肠道、土壤和大豆根际定植相关的候选基因缺失的菌株。

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Host-symbiont specificity in insects: Underpinning mechanisms and evolution

昆虫宿主共生体特异性：基础机制和进化

DOI：
10.1016/bs.aiip.2020.03.002
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ohbayashi Tsubasa;Mergaert Peter;Kikuchi Yoshitomo
通讯作者：
Kikuchi Yoshitomo

IPME, IRD/I2BC-CNRS/VBMI, INSERM(フランス)

IPME、IRD/I2BC-CNRS/VBMI、INSERM（法国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

A Peptidoglycan Amidase Mutant of Burkholderia insecticola Adapts an L-form-like Shape in the Gut Symbiotic Organ of the Bean Bug Riptortus pedestris

昆虫伯克霍尔德菌的肽聚糖酰胺酶突变体在豆蝽Riptortus pedestris的肠道共生器官中适应L型形状

DOI：
10.1264/jsme2.me20107
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
2.2
作者：
Goto S;Ohbayashi T;Takeshita K;Sone T;Matsuura Y;Mergaert P;Kikuchi Y
通讯作者：
Kikuchi Y

IPME, IRD/I2BC-CNRS/VBMI, INSERM(フランス)

IPME、IRD/I2BC-CNRS/VBMI、INSERM（法国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Genome-wide screening of essential genes for the bean bug midgut colonization in the Burkholderia symbiont

全基因组筛选豆臭虫中肠在伯克霍尔德氏菌共生体中定殖的必需基因

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tsubasa Ohbayashi; Joy Lachat; Seonghan Jang; Raynald Cossard; Quentin Nicoud; Yoshitomo Kikuchi; Peter Mergaert
通讯作者：
Peter Mergaert