テトラヒメナと大腸菌からなる実験室内共生系の創出と解析

由四膜虫和大肠杆菌组成的实验室共生系统的创建和分析

基本信息

批准号：
21770022
负责人：
森光太郎
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21770022/
关键词：
進化生態学微生物細胞内共生テトラヒメナ実験進化

项目摘要

本研究は、もともと共生関係にない繊毛虫テトラヒメナと大腸菌を用い、栄養のやり取りによって必須相利共生する系を構築し、さらに人為選択によって細胞内共生系を創りだすことを目的としている。複数の相利共生系を構築するため、テトラヒメナの必須アミノ酸11種と大腸菌アミノ酸合成系遺伝子欠損株6株の要求アミノ酸3種についてそれぞれ一つずつ抜いた培地を用い、66通りの組み合わせで共培養を行った。その結果、30通りの組み合わせにおいて、単独で培養した場合よりも双方の個体群が増加し、必須相利共生関係を示すことがわかった。培地から抜くアミノ酸によって相利関係のできやすさに違いあった。これは双方の細胞からの供給のしやすさの違いが関係していると考えられる。このうちの一つの組み合わせについて、人為選択を行った。まず、浮遊している大腸菌のみが排除される培養系を構築した。この系ではテトラヒメナ細胞内に大腸菌がとどまらないと培養系から大腸菌が排除され、テトラヒメナも長く生存・分裂することができない。次にこの選択系を使って共培養を人為選択にかけ、両個体群動態を追跡し、またテトラヒメナ細胞内に大腸菌がどのように保持されるかを顕微鏡観察した。選択が進むにつれて、テトラヒメナ個体群は増加または維持され、一方、大腸菌個体群は減少していった。テトラヒメナ細胞内については、始めに未消化の大腸菌を保持する細胞が増加し、さらに選択が進むと、食胞外に大腸菌を保持する細胞が出現した。テトラヒメナは素早く動き回っていることから正常に生存しており、また大腸菌は長く伸びているものが多いことからテトラヒメナ内で生存していると考えられた。

这项研究旨在通过使用纤毛四膜虫和大肠杆菌的养分交换来建立一个本质上是互惠互利的系统，这些系统最初不是共生关系，并通过人工选择来建立细胞内共生系统。为了构建多个共生系统，使用培养基中的三个所需的三种氨基酸和6种基因缺乏的coli氨基氨基酸大肠杆菌氨基酸的氨基酸中的三种氨基酸中的每个培养基进行了66种不同的组合，在66种不同的组合中共培养了11个不同的E. co培养。结果，发现在30种不同的组合中，与单独培养的人群相比，两个种群的种群都增加了，表明基本的互助关系。相互兼容性的易度性根据从培养基中去除的氨基酸而变化。这被认为与两个细胞的供应易用性差异有关。这些组合之一是人为选择的。首先，建造了一种培养系统，其中仅消除了浮动的大肠杆菌。在该系统中，如果大肠杆菌不保留在四膜细胞内，则大肠杆菌将从培养系统中消除，而四膜虫将在很长一段时间内无法生存或分裂。然后，该选择系统被用来人为地选择共培养物，以跟踪种群动力学，并在显微镜下观察大肠杆菌如何保留在四膜细胞中。随着选择的进展，四氢烷的种群增加或维持，而大肠杆菌种群减少。在四膜细胞中，携带未消化的大肠杆菌的细胞数量首先增加，并且随着进一步的选择，携带大肠杆菌的细胞出现在法戈斯外。人们认为四膜植物可以正常生存，因为它迅速四处移动，大肠杆菌通常很长，被认为可以在四膜虫中生存。