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ノコギリカメムシにおける新奇な微生物共生系の研究

西野, 貴騎 筑波大学

2021.07.29

概要

生物多様性と進化機構の解明は,生態学・進化生物学における大きな興味の対象である.共生とは,広義には異なる種類の生物が同じ空間や時間を共有することを指す概念であり,生物多様性と適応進化を説明する一つの重要な要素と考えられる(Futuyma 2003).

実際に共生に関与した多様な生命現象が知られており,生態的レベルで見れば,発光,性比操作,栄養共生,防衛共生を含んだ高度な現象が,分子レベルでは遺伝子の水平伝搬やゲノムの縮退が実証されている(McFall-Ngai 1999; Zimmer 2001; Baumann 2005; Oliver et al. 2014; Janson et al. 2008; Moran 2006; Joy 2013; Bennett and Moran 2013; Kondo et al. 2002).

これまでの研究で,細菌,真菌,原生動物,線虫などの微生物が昆虫と共生していることがわかっており,それらを対象とした数多くの研究がなされてきた(Buchner 1965; Breznak 1982; Campbell 1990; Gullan and Cranston 1994; Moran 2002; Bourtzis and Miller 2003; Baumann 2005; Moran and Degnan 2006).しかしながら,すべての共生現象を網羅していると言うには及ばず,今後も多様な共生例に関する研究が求められている.特に,これまでの研究の多くは昆虫と細菌に関するもので,昆虫と真菌の共生については,その現象が広く知られつつも,あまり研究が進んでいない.

一方,昆虫と細菌の共生関係についても,その存在がほのめかされながら未だ詳細な報告のない昆虫の分類群は多数存在する.特に異翅亜目では,多くの分類群で多様な腸内共生細菌との共生様式が知られているものの,まだ腸内共生細菌の存在すら確認されていない分類群も存在している.そういった分類群において新規な共生細菌の研究を行っていくことは,共生関係の進化や多様性を読み解く手がかりとなる.

ノコギリカメムシ科 (Hemiptera: Pentatomoidea: Dinidoridae) は約 17 属 100 種から成っており,様々な植物から吸汁する生活史を持つことから,一部は農業害虫として知られている(図 1-1) (Durai 1987; Rolston et al. 1996; Lis 2006; Kment and Kocorek 2014).そのなかにおいて,ノコギリカメムシ (Megymenum gracilicorne) はアジア東部に分布し,時にウリ科の農業害虫として扱われる種である.また,他の多くのカメムシ類で幼虫期が 5 齢まであるのに対して,幼虫期が 4 齢までしかないという特徴を持つ(図 1-2).ノコギリカメムシについては,古い学会報告で真菌との新奇な共生が示唆されながらもその後の研究はされておらず,また,中腸共生部位と思われる消化管形態の記載はあるが(Miyamoto 1961),共生細菌についての報告はなかった.

本研究では,ノコギリカメムシと真菌の新奇な共生関係の解明,およびノコギリカメムシ科で初めてとなる腸内共生細菌についての研究を行った.前者については第 2章で,後者については第 3 章でそれぞれ報告する.

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参考文献

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