産業技術総合研究所

東京大学大学院理学系研究科

科学技術振興機構（JST）

発表概要

国立研究開発法人 産業技術総合研究所（以下「産総研」という）生物プロセス研究部門 生物共生進化機構研究グループ森山 実 主任研究員、二橋 亮 上級主任研究員、深津 武馬 首席研究員（東京大学大学院理学系研究科 教授（兼任））は、東京大学大学院理学系研究科生物科学専攻博士後期課程（当時）の大石 紗友美 元産総研技術研修員、水谷 雅希 日本学術振興会特別研究員と、腸内共生細菌が生存に必要不可欠なチャバネアオカメムシにおいて、(i) 変態前の幼虫と変態後の成虫で、消化管の後端部に発達する共生器官の形態と機能が異なること、(ii) 共生器官の幼虫型から成虫型への切り替えが変態制御遺伝子でコントロールされていること、(iii) 幼虫型の共生器官は腸内共生細菌の保持に特化しているのに対して、成虫型の共生器官はそれに加えて食物の消化吸収を行うようになること、(iv) 成虫の腸内共生細菌は卵殻形成に必要なアミノ酸を多量に合成するようになること、(v) これら変態に伴うカメムシ自身と腸内共生細菌それぞれの変化が、多量の食物を摂取して数日ごとに卵塊を産むカメムシ成虫の旺盛な繁殖力を支えていることを解明しました。

本研究により、昆虫類の多様性と繁栄を支える要因の一つである変態が、昆虫自身のみならず、腸内共生細菌の機能も制御していることが判明しました。共生関係にある異種生物間の高度な機能的統合を明らかにした重要な成果であり、変態や共生の機構を標的とした害虫制御法の開発に寄与する可能性もあります。

なお、この研究成果の詳細は、2023年9月25日の週（米国東部時間時間）に米国の学術誌「Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America」（米国科学アカデミー紀要）にオンライン掲載されます。

図1：チャバネアオカメムシの変態を制御する遺伝子を操作して、成虫になるタイミングを失った個体（左から2番目）と 通常の脱皮回数より早く成虫になった個体（左から3番目）を作り出した。　

詳しくは、産業技術総合研究所 のホームページをご覧ください。

発表雑誌

雑誌名	Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
論文タイトル	Regulation and remodeling of microbial symbiosis in insect metamorphosis