[編集発行] (公財)つくば科学万博記念財団 [協力] 科学技術振興機構(JST)・文科省研究交流センター

つくばサイエンスニュース

トピックスつくばサイエンスニュース

昆虫の一種ハムシの共生細菌のゲノム配列を解読―植物のペクチン分解に特化した極小ゲノムを発見:産業技術総合研究所

(2017年11月17日発表)

アザミの葉を食べるアオカメノコハムシ
©産業技術総合研究所

 (国)産業技術総合研究所は1117日、植物の葉を食べる昆虫ハムシの一種アオカメノコハムシに共生する細菌「スタメラ」のゲノム(全遺伝情報)の配列を解読し、この共生細菌が植物の細胞壁の主要構成成分の1つペクチンを分解する酵素の生産に特化した極めて小さなゲノムを持つことを発見したと発表した。

 海外の研究者の協力を得て達成したもので、新しい害虫防除法の開発につながる可能性があると産総研は期待している。

 微生物がもつ物質の生産、分解、改変といった機能は、さまざまな形で人間社会に利用されてきた。さらに近年は、生物の体内の共生細菌が持っている多様な機能への関心が高まっており、産総研は昆虫の共生細菌に注目して新しい生物機能や、宿主(しゅくしゅ)生物と共生細菌間の相互作用などを明らかにする研究に取り組んでいる。

 全身がカブトムシのように硬い甲羅のようなもので覆われている昆虫を甲虫といい、ハムシはその甲虫の仲間で体長は6mm前後。多くが作物の葉などを食べる農業害虫で、たとえば北米原産のコロラドハムシはジャガイモに甚大な被害を与える害虫として恐れられ、植物防疫法の輸入禁止動物に指定されている。

 しかし、ハムシ類の共生細菌であるスタメラに関しては、1930年代にドイツの研究者スタメルが顕微鏡観察による先駆的な報告を行って以来、研究がほとんど進んでいないとされている。

 今回の研究は、ドイツのマックスプランク研究所、同ヨハネスグーテンベルグ大学、米国のエモリー大学などの協力を得て野山に咲く草花のアザミの葉を食べる害虫でその実体が未知のアオカメノコハムシの共生細菌の全ゲノム配列の解読と、ゲノム情報から推定される共生細菌の生物機能についての詳細な解明に取り組んだもの。

 その結果、アオカメノコハムシに共生する細胞外共生細菌のスタメラが植物の細胞膜の外側にある細胞壁の主要構成成分の1つであるペクチンを分解する酵素の生産に特化した極めて小さいゲノムを持っていることが分かった。

 このゲノムのサイズは、約27万塩基対で、既知の細胞外共生細菌の中で最も小さく、細菌が生きていくのに必須の複製、転写、翻訳に関わる遺伝子と、ペクチン分解酵素遺伝子以外の遺伝子をほとんど含んでいない。

 産総研は「共生細菌によるペクチン消化が生きた植物組織の利用に重要な役割を果たすことを初めて明らかにした。ハムシ類は、多くの農業害虫を含むため、植物消化機構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も期待される」といっている。