MergaertAbstract(ホソヘリカメムシとBurkholderiaの腸内共生系における宿主−共生者間特異性の組織学的基盤および分子基盤)昆虫類は世界中で100万種以上が知られる最も繁栄した生物群であり、その半数以上は体内に共生微生物を持ち、内部共生を営んでいる。これら昆虫の共生微生物はエサの分解や不足栄養素の補給に寄与し、宿主昆虫の栄養代謝において重要な役割を果たしている。このような昆虫の共生微生物について、これまで分類学的研究や生態学的研究が広く行われてきたが、共生成立に関わる遺伝子や分子メカニズムに関する研究はほとんど行われていない。その大きな理由は、共生微生物が昆虫の体内環境に高度に適応しているために単離培養が不可能であり、これによって遺伝子組換え等の実験手法が適用困難な点にあった。綱のBurkholderia共生細菌を保持している。この共生細菌を持つカメムシは、非感染虫(共生細菌を持たないカメムシ)に比べ体サイズおよび産卵数が増加することから、Burkholderia共生細菌は宿主にとって有益なことがわかっている。昆虫の共生微生物としては例外的に、Burkholderia共生細菌は培養と遺伝子組換えが容易なことから、昆虫内部共生の分子基盤を研究するにあたって絶好の研究対象といえる。そこで本博士研究では、ホソヘリカメムシ−Burkholderia共生系にみられる「共生特異性」を裏打ちするメカニズムの解明を目指し、昆虫および共生細菌の双方からの実験アプローチによる研究を推進した。共生細菌の感染特異性を明らかにするために、宿主側からのアプローチとして食物および細菌の流れに着目し、カメムシ消化管の詳細な組織学的観察を行い、ホソヘリカメムシ腸内にある狭窄部は食物および他の雑菌を制限しつつBurkholderia共生細菌だけを特異的に通過させる、極めて高度な細菌選別機構になっていることを発見した。次に共生細菌側からのアプローチとして、共生細菌の遺伝子変異株作成と共生不全株のスクリーニング、およびその機能評価を行い、Burkholderia共生細菌がホソヘリカメムシ中腸の狭窄部を通過するためには、べん毛運動性が必須であると結論することができた。共生細菌のカメムシ腸内への適応機構を明らかにするために、培養時およびカメムシ腸内共生時におけるBurkholderia細菌の形態、生理、および遺伝子発現について多面的に解析し、硫酸塩やアラントインなど宿主由来の老廃物を利用しながら、Burkholderia共生細菌はカメムシ消化管内で活発に増殖していることが明らかとなった。高発現していた共生細菌側の遺伝子についてさらに解析を進めることで、べん毛運動性以外の、ホソヘリカメムシ−Burkholderia共生系を支えるさらなる分子メカニズムの解明に繋がることが大いに期待される。