害虫カメムシが共生細菌を体内に取り込む特異な仕組みを解明

－カメムシは腸内で共生細菌を選別する－

ポイント

カメムシ類の消化管には細菌を選別する特殊な器官があることを発見

カメムシ類の消化管は狭窄部を境に機能が分化

腸内共生を阻害することで害虫を防除する新たな方法の開発に貢献

概要

国立研究開発法人 産業技術総合研究所【理事長 中鉢 良治】（以下「産総研」という）生物プロセス研究部門【研究部門長 田村 具博】環境生物機能開発研究グループ 菊池 義智 主任研究員（兼）国立大学法人 北海道大学 大学院農学研究院 客員准教授、深津 武馬 生物プロセス研究部門 首席研究員（兼）生物共生進化機構研究グループ 研究グループ長、環境管理研究部門【研究部門長 田中 幹也】環境微生物研究グループ 堀 知行 主任研究員らは、国立大学法人 北海道大学【総長 山口 佳三】（以下「北大」という）大学院農学研究院 淺野 行蔵 特任教授、大学院農学院博士課程2年 大林 翼らと共同で、放送大学、国立研究開発法人 農業環境技術研究所、釜山大学校（韓国）と協力して、農作物の害虫として知られるカメムシ類が、消化管に発達した狭窄部によって、餌とともに取り込まれた雑多な細菌の中から特定の共生細菌だけを選別して共生器官に取り込むことを明らかにした。 今回の成果は、害虫であるカメムシ類が共通で持つ、共生細菌の獲得に関わる特異な仕組みを初めて解明したもので、腸内共生の成立を阻害して害虫の防除を行う新たな方法の開発につながることが期待される。 この研究成果は2015年9月1日（日本時間）に、米国の学術誌Proceedings of the National Academy of Sciences USA（米国科学アカデミー紀要）にオンライン掲載される。

開発の社会的背景

作物に害を与える農業害虫や、病原性微生物を媒介する衛生害虫、シロアリのように木造住宅を食害する家屋害虫など、いわゆる「害虫」と呼ばれる昆虫のほとんどが体内に共生細菌を持っている。共生細菌は、成長・生存・繁殖に必要な栄養供給や消化の補助などの役割を担っている。このような共生細菌は害虫防除のための新たなターゲットになると考えられており、その共生機構の解明を目指し研究が進められている。 カメムシ類（半翅目：異翅亜目）は世界では40,000種以上、日本では1,500種余りが知られ、その多くは農作物の重要害虫である。多くの種についてその生態が十分には解明されておらず、稲やダイズといったさまざまな農作物にとって難防除害虫であるため、その防除法の開発が求められている。植物の汁を吸うカメムシ類の多くはその腸内に共生細菌を保持しており、共生細菌が栄養供給や植物適応、殺虫剤抵抗性の保持など重要な役割を担っている。共生細菌の機能や進化に関する知見が蓄積する一方、カメムシ類の腸内共生がどのような仕組みで成立しているのかは、ほとんど分かっていなかった。

研究の経緯

研究の内容

今後の予定

今後は、ホソヘリカメムシを中心に細菌選別器官である狭窄部における発現遺伝子やタンパク質を網羅的に解析し、共生細菌の腸内選別が起きている遺伝的基盤を明らかにしていく。 狭窄部による細菌選別は多くの害虫であるカメムシ類にみられる共通の機構であり、その遺伝的基盤の解明は、共生細菌の感染・定着を阻害するような新しい害虫制御技術の開発につながる可能性が期待され、そのような観点から研究に取り組んでいく。

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