ゾウムシが硬いのは共生細菌によることを解明

－チロシン合成に特化し、外骨格の硬化・着色に必須な共生細菌－

ポイント

ゾウムシ4種の共生細菌ナルドネラの極小ゲノムの配列を決定、解析

アミノ酸の一種であるチロシン合成に特化し、ゾウムシ外骨格の硬化・着色に関与

共生細菌の新規機能の解明のみならず、新たな害虫防除法開発のシーズとして期待

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】深津 武馬 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、産総研・早大 生体システムビッグデータ解析オープンイノベーションラボラトリ【ラボ長 竹山 春子】（兼）生物プロセス研究部門 生物共生進化機構研究グループ 安佛 尚志 主任研究員、生物共生進化機構研究グループ 森山 実 主任研究員らは、放送大学、九州大学、鹿児島大学、京都大学、東京大学、沖縄科学技術大学院大学、基礎生物学研究所と協力して、ゾウムシ4種の細胞内共生細菌ナルドネラの全ゲノム配列を決定し、アミノ酸の一種であるチロシンの合成に特化した極めて小さいゲノムであることを解明した。さらに、外骨格がとても硬いことで知られるクロカタゾウムシにおいて、ナルドネラがチロシン合成を介して宿主昆虫の外骨格クチクラの着色と硬化に関与していることや、チロシン合成の最終段階が宿主側の遺伝子によって制御されていることを実証した。 本研究により、共生細菌が甲虫の硬さに関わる仕組みを世界で初めて明らかにした。多くの甲虫類が重要な農業害虫、森林害虫、貯穀害虫であるため、この成果に基づくクチクラ形成を標的とした新たな害虫防除法の開発につながる可能性が期待される。 この成果は2017年9月18日以降（米国東部時間）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。

研究の社会的背景

微生物による発酵や物質生産といった機能は、人間社会のさまざまな局面で利用されてきた。近年では、腸内細菌が人間の病気や心身の健康に深く関わることも明らかになり、生物の体内に存在する細菌、すなわち共生細菌がもつ多様な生物機能が注目されている。 自然界では、昆虫と細菌の共生関係は普遍的に見られ、互いの多様性を反映して、バラエティに富んだ生物間相互作用が存在する。なかでも、宿主の生存にとって重要な物質を、共生細菌が生産・供給している現象が多く知られており、特に宿主が害虫であった場合には、新たな防除技術開発のシーズとなる可能性がある。

研究の経緯

研究の内容

今後の予定

今後は、外骨格クチクラがよく発達し、共生細菌に成長、生存、繁殖などを依存している他の昆虫類についても、同様の共生関係が成立している可能性を検討する。また、今回の研究成果がクチクラ形成を標的とした新たな害虫防除技術の開発につながる可能性があり、そのような観点からの研究も展開していく予定である。

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