昆虫に特異的な腸内共生について理由を解明―共生細菌間の競合によって共生は形成・維持される：北海道大学/産業技術総合研究所
(2019年10月22日発表)
北海道大学と（国）産業技術総合研究所の共同研究グループは10月22日、昆虫の腸内における細菌の共生は、細菌間の競合によって形作られていることを解明したと発表した。害虫の腸内共生を制御する新たな技術開発への貢献が期待されるという。
腸内共生はほとんどの動物にみられる普遍的な現象で、食物の分解や不足栄養素の供給、免疫系の恒常性維持などに重要な役割を果たしている。多くの場合、腸内共生する細菌類は種特異的だが、それがどのように形作られ、維持されているのか不明な点が多い。
研究グループは、わずか1種類の共生細菌から成るシンプルな腸内共生を持つ大豆の害虫ホソヘリカメムシを用いて、この共生の成立・維持を調べた。
ホソヘリカメムシはSBEバークホルデリアと呼ばれる共生細菌を、腸に発達する袋状組織の盲嚢(もうのう)に保持している。生まれた時は無菌だが、成長過程で土壌中のSBEバークホルデリアを取り込んで腸内共生させる。これまでの調査で、自然環境下の個体の全てはSBEバークホルデリアのみを腸内に保持していることが分かっている。
今回研究グループは、SBEバークホルデリア以外の、同じバークホルデリア属に属する多様なバークホルデリアと、近縁のバンドラエア属の細菌を無菌のホソヘリカメムシ幼虫に経口接種し、それらの細菌の腸内定着率、腸管の形態形成、宿主カメムシの生存や成長への影響を調査した。
その結果、接種した様々な細菌がホソヘリカメムシの腸内に保持され、しかも、それらの細菌は本来の共生細菌と同様にホソヘリカメムシの生存や成長に大きく寄与することが明らかになった。
ではなぜ自然環境下では特異的なSBEバークホルデリアしかホソヘリカメムシの腸内に見られないのか？この謎を解明するため、研究グループはSBEバークホルデリアとその他の細菌を同時にホソヘリカメムシに与えて継時的観測を行った。
その結果、与えた直後は同じ割合で感染していた細菌が徐々に腸内で競合し、数日後にはSBEバークホルデリアだけになった。
これらの結果から、ホソヘリカメムシにおける腸内共生は、腸内における細菌同士の競合により形作られ、維持されていることが明らかになったとしている。
今後、SBEバークホルデリアがなぜ高い競合力を持つのかを分子レベルで解明し、成果を害虫防除技術の開発につなげたいとしている。
