ホソヘリカメムシにおける宿主-共生細菌間相互作用に関する研究

椿象宿主与共生细菌相互作用的研究

• 批准号: 06J01387
• 负责人: 菊池 義智
• 金额: $ 2.18万
• 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J01387/
• 关键词: 共生細菌; 細菌; 共生; 進化; カメムシ; バークホルデリア; バーコルデリア

本研究は、ホソヘリカメムシ類において報告されている外界獲得型相利共生系(マメ科植物の根粒菌のように毎世代土壌環境中から相利共生細菌を獲得する系)を対象とし、遺伝子レベルでの宿主-共生細菌間相互作用の実態解明を行い、これを通して昆虫における細菌共生系の進化・維持機構の理解を目指している。昨年度までに確立した共生細菌の形質転換系・宿主への再感染系を用いて、3年計画の3年目はGFP(緑色蛍光タンパク)組換え体を用いた宿主体内における共生細菌感染動態の観察、およびTransposon random mutagenesisによる共生関連遺伝子群の大規模スクリーニングを行った。<GFP組換え体による共生細菌体内動態の解明>これまでの研究から共生器官(消化管に発達する袋状組織[盲嚢])への共生細菌の感染は2齢期に起きることが明らかとなっている。今回、GFP組換え体を2齢脱皮直後に人工接種し、共生細菌の体内局在を経時的に観察することで共生細菌感染過程の解明を試みた。接種後24時間の観察から、共生細菌はまず盲嚢前部の膨大部に定着し、その後盲嚢へ徐々に感染することが明らかとなった。<Transposon random mutagenesisによる共生関連遺伝子群の同定>細菌のバイオフィルム形成には運動性、基質への接着、細菌間相互作用に関わる遺伝子群が関与しており、それらは共生細菌の盲嚢内への侵入・定着、宿主細胞との相互作用にも関わっている可能性が高い。そこで、transposon random mutagenesisで得られた変異株をバイオフィルム形成の有無によりスクリーニングし、得られたバイオフィルム形成不全株についてホソヘリカメムシ盲嚢への感染能力を調査した。トランスポゾン変異株4250系統をスクリーニングし、22系統のバイオフィルム形成不全株を得た。これらをホソヘリカメムシへ感染させそれぞれの感染率を調査したところ、5株は全く盲嚢へ感染できないことが明らかとなった。これら感染不全株についてinverse PCRによりトランスポゾンの挿入遺伝子を解析したところ、多くが鞭毛形成に関わる遺伝子(fliA,fliC,flhF,MotBなど)であった。このことから、共生細菌の盲嚢への感染には運動性(鞭毛形成)が重要な役割を果たしていることが明らかとなった

This study aims to understand the externally acquired commensal systems (systems that acquire commensal bacteria from every generation of soil environment, such as rhizobia of legumes), as reported in the stink bugs, and to clarify the actual state of host-symbiotic bacteria interactions at the gene level, and to understand the evolution and maintenance mechanisms of bacterial symbiotic systems in insects.使用直到去年，在3年计划的第三年之前，使用转化系统和宿主再感染系统，我们观察到使用GFP（绿色荧光蛋白）重组剂的宿主中共生细菌感染的动力学，并使用型基因组的大规模筛选跨型基因组成的跨型基因组成型。 <使用GFP重组者>先前的研究表明，共生细菌对共生器官（囊样组织[盲囊]在胃肠道中发生）发生在第二龄文化期间发生。这次，我们试图通过在第二龄i静脉后立即人为地接种GFP重组来阐明共生细菌感染过程，并观察到共生细菌的内部定位。接种后24小时观察表明，共生细菌首先沉降到前盲囊的质量中，然后逐渐感染盲囊。 <通过转座子随机诱变>细菌生物膜形成鉴定与共生相关的基因组，涉及参与运动，底物粘附和细菌相互作用的基因，并且它们可能参与侵入和伴生菌落中的染色和定植到盲囊中，以及与宿主细胞的相互作用。因此，筛选了通过转座子随机诱变获得的突变菌株是否存在或不存在生物膜形成，并研究了所得的生物膜发育异常，以感染盲灰泥的能力。筛选4250个转座子突变菌株以获得22种生物膜缺陷菌株。当这些被臭虫感染并研究了每个物种的感染率时，发现根本无法将五种菌株感染。当通过逆PCR分析这些传染性菌株的转座子插入基因时，大多数是参与鞭毛形成的基因（FLIA，FLIC，FLIC，FLHF，MOTB等）。这表明运动（鞭毛形成）在盲囊中与共生细菌感染中起着重要作用。

项目成果

昆虫内部共生研究の新たなフロンティア:ホソヘリカメムシ-Burkholderia モデル共生系の発見

昆虫内共生研究的新前沿：伯克霍尔德氏菌模型共生系统的发现

• 发表时间: 2009
• 期刊: 日本微生物生態学会誌 24
• 作者: 菊池義智;細川貴弘;二河成男;孟憲英;鎌形洋一;深津武馬;菊池義智
• 通讯作者: 菊池義智

ホソヘリカメムシにおけるGFP組換え体を用いた共生細菌感染過程の観察

使用 GFP 重组体观察椿象中的共生细菌感染过程

• 发表时间: 2009
• 作者: 菊池義智;細川貴弘;深津武馬
• 通讯作者: 深津武馬

Insect-microbe mutualism without vertical transmission: The symbiosis between the bean bug Riptortus clavatus(Hemiptera: Alydidae)and their Burkholderia symbiont

无垂直传播的昆虫-微生物互利共生：豆蝽 Riptortus clavatus（半翅目：Alydidae）与其伯克霍尔德氏菌共生体之间的共生

• 发表时间: 2007
• 作者: 菊池義智;細川貴弘;二河成男;孟憲英;鎌形洋一;深津武馬;菊池義智
• 通讯作者: 菊池義智

内部共生系への細菌遺伝学的アプローチ:ホソヘリカメムシ-Burkholderia 共生系をモデルに

内共生系统的细菌遗传学方法：使用伯克霍尔德杆菌共生系统作为模型

• 发表时间: 2008
• 作者: 菊池義智;細川貴弘;深津武馬;菊池義智
• 通讯作者: 菊池義智

Interaction between innate immune cells and a bacterial type-three secretion system in mutualistic and pathogenic associations

先天免疫细胞与细菌三型分泌系统之间的相互作用和致病关联

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (受理済み)
• 作者: Silver A.;菊池義智;Fadl A.;Sha J.;Chopra A.;Graf
• 通讯作者: Graf