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

这项研究的重点是在椿象中报道的外部获得的共生系统（一种从土壤环境中每一代获得共生细菌的系统，如豆科植物中的根瘤菌），我们的目标是阐明宿主与共生细菌相互作用的实际状态。在高水平上，并通过此来了解昆虫细菌共生系统的进化和维持机制。利用截至去年建立的共生菌转化系统和宿主再感染系统，我们进行了三年计划的第三年，利用GFP（绿色荧光蛋白）重组体研究宿主体内共生菌感染的动态。通过观察和转座子随机诱变大规模筛选共生相关基因。 <使用GFP重组体来阐明共生菌的内部动态> 先前的研究表明，共生器官（在消化道中发育的囊状组织[盲肠]）的感染发生在第二龄期间。这次，我们试图通过在第二龄蜕皮后立即人工接种GFP重组体并观察共生细菌随时间的内部定位来阐明共生细菌的感染过程。接种24小时后观察发现，共生菌首先定植于死路前壶腹，然后逐渐感染死路。 <通过转座子随机诱变鉴定共生相关基因组> 涉及运动、与基质的粘附以及细菌-细菌相互作用的基因组也可能参与细菌生物膜的形成、侵入、定殖以及与细菌的相互作用。宿主细胞。因此，筛选通过转座子随机诱变获得的突变菌株是否存在生物膜形成，并研究所得生物膜缺陷菌株感染椿象盲肠的能力。我们筛选了4250株转座子突变株，获得了22株存在生物膜形成缺陷的菌株。当它们感染了臭虫并调查了每种菌株的感染率后，发现这五种菌株完全无法感染死胡同。当我们通过反向PCR分析这些感染缺陷菌株中转座子插入的基因时，我们发现其中大部分是参与鞭毛形成的基因（fliA、fliC、flhF、MotB等）。这些结果表明，运动（鞭打）在共生细菌感染死胡同中起着重要作用。

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