九州大学-研究者情報 [細川貴弘 (准教授) 理学研究院生物科学部門]

Takahiro Hosokawa, Takema Fukatsu, Relevance of microbial symbiosis to insect behavior, Current Opinion in Insect Science, 10.1016/j.cois.2020.03.004, 39, 91-100, 2020.06, [URL], Microbial symbiosis is widespread among insects. This article reviews our understanding of insect behaviors relevant to commensalistic and mutualistic microbial symbiosis, which has received relatively less attention compared to insect behaviors in parasitic symbiosis. First, we review our knowledge of symbiont transmission behaviors by which the host insects maintain associations with beneficial microorganisms over generations. Some insects that extracellularly harbor mutualistic symbionts exhibit particularly sophisticated behaviors for vertical symbiont transmission. Next, we highlight notable studies on behavioral changes induced by symbiont infection. In the last decade, a number of studies have demonstrated or suggested that mutualistic or commensalistic symbiont infections affect their host behaviors. Finally, future directions regarding these research topics are discussed..

Takahiro Hosokawa, Yoshiko Ishii, Naruo Nikoh, Manabu Fujie, Nori Satoh, Takema Fukatsu, Obligate bacterial mutualists evolving from environmental bacteria in natural insect populations, Nature Microbiology, 10.1038/nmicrobiol.2015.11, 1, 1, 2016.01, [URL], Diverse organisms are associated with obligate microbial mutualists. How such essential symbionts have originated from free-living ancestors is of evolutionary interest. Here we report that, in natural populations of the stinkbug Plautia stali, obligate bacterial mutualists are evolving from environmental bacteria. Of six distinct bacterial lineages associated with insect populations, two are uncultivable with reduced genomes, four are cultivable with non-reduced genomes, one uncultivable symbiont is fixed in temperate populations, and the other uncultivable symbiont coexists with four cultivable symbionts in subtropical populations. Symbiont elimination resulted in host mortality for all symbionts, while re-infection with any of the symbionts restored normal host growth, indicating that all the symbionts are indispensable and almost equivalent functionally. Some aseptic newborns incubated with environmental soils acquired the cultivable symbionts and normal growth was restored, identifying them as environmental Pantoea spp. Our finding uncovers an evolutionary transition from a free-living lifestyle to obligate mutualism that is currently ongoing in nature..

主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等

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主要学会発表等

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1.	細川貴弘, チャバネアオカメムシの必須共生細菌の種内多型とその起源, 日本進化学会, 2016.08.
2.	細川貴弘, カメムシ上科における共生細菌の垂直伝播機構および共生細菌の置換実験, 日本応用動物昆虫学会, 2018.03.
3.	細川貴弘, 石井佳子, 深津武馬, 南西諸島のカメムシ類における必須共生細菌の種内多型はどのようにして生じたか, 日本進化学会, 2015.08, 成長や繁殖に必須な共生微生物を体内に保持し、垂直伝播によって維持している昆虫は多い。このような共生系では宿主昆虫と共生微生物の共種分化と共進化によって、各宿主に種特異的な共生微生物が進化しているのが一般的である。ところが我々は、南西諸島に生息するチャバネアオカメムシの必須共生細菌には著しい種内多型が存在するという前代未聞の現象を発見した。この共生細菌多型の形成過程を解明するために大規模な野外サンプリング、分子系統解析、飼育実験をおこなったところ、チャバネアオカメムシの必須共生細菌と同等の生物機能をもった自.
4.	細川貴弘, 石井佳子, 深津武馬, チャバネアオカメムシの必須共生細菌の多型はいかにして生じたか？, 日本生態学会, 2015.03, 成長や繁殖に必須な共生微生物を体内に保持し、親から子への垂直伝播によって維持している昆虫は多い。このような共生系においては、宿主昆虫と共生微生物の間の共種分化と共進化によって各宿主に種特異的な共生微生物が進化しているのが一般的である。ところが我々はチャバネアオカメムシの必須共生細菌には著しい種内多型が存在するという前代未聞の現象を発見した。本講演ではこの共生細菌多型の形成過程と維持機構を解明するためにおこなった一連の飼育実験について報告する。まず、これまでに見つかっている6タイプの共生細菌の生物的機能に違いがあるかどうかを明らかにするために共生細菌の相互入れ換え実験をおこなったところ、共生細菌を入れ換えたカメムシも正常に成長・繁殖した。したがって6タイプの共生細菌は同等の生物的機能を持つと考えられた。次に、共生細菌に近縁なPantoea属の自由生活細菌（土壌から単離されたP. dispersaとヒトの傷口から単離されたP. agglomerans）をそれぞれカメムシと共生させたところ、驚くべきことに宿主カメムシは正常に成長・繁殖した。この結果は、外環境中に生息するPantoea属の自由生活細菌の一部もカメムシの共生細菌と同等の生物的機能を持つことを示している。カメムシの生息地の土壌細菌群集の解析から、6タイプの共生細菌のうち少なくとも3タイプは土壌中に自由生活細菌として存在していることが明らかとなった。以上の結果から、外環境中の自由生活細菌がカメムシ体内に侵入し、元の共生細菌と繰り返し置き換わることで共生細菌の多型が生じたと考えられた。昆虫類の必須共生微生物の起源を示唆する重要な発見である。.

学会活動

所属学会名

個体群生態学会

日本進化学会

日本動物行動学会

日本応用動物昆虫学会

日本生態学会

学協会役員等への就任

2015.04～2024.12, 日本生態学会, 九州地区会事務局庶務幹事.

2022.01～2023.12, 日本生態学会, 代議員.

2020.01～2021.12, 日本生態学会, 代議員.

2017.09～2019.08, 個体群生態学会, 理事.

学会大会・会議・シンポジウム等における役割

2023.03.17～2023.03.21, 日本生態学会第70回大会, 企画委員.

2022.11.22～2022.11.24, 日本動物行動学会第41回大会, 庶務.

2022.03～2022.03.01, 日本生態学会第69回大会, 副実行委員長.

2022.03～2022.03, 日本生態学会第69回大会, 企画委員.

2021.03～2021.03.26, 日本生態学会第68回大会, 企画委員.

2017.10.13～2017.10.15, 第３３回個体群生態学会大会, 実行委員.

学術論文等の審査

年度	外国語雑誌査読論文数	日本語雑誌査読論文数	国際会議録査読論文数	国内会議録査読論文数	合計
2023年度	4				4
2021年度	1				1
2020年度	1				1
2019年度	2				2
2015年度	4				4
2014年度	2	0	0	0	2

受賞

沖縄研究奨励賞, 公益財団法人沖縄協会, 2019.01.

2015年日本応用動物昆虫学会論文賞, 日本応用動物昆虫学会, 2015.03.

平成26年度産総研論文賞, 産業技術総合研究所, 2014.11.

研究資金

科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)

2019年度～2021年度, 挑戦的研究（萌芽）, 代表, 昆虫類の必須共生微生物におけるゲノム進化と多様化：野外集団の追跡調査による実証.

2018年度～2021年度, 国際共同研究強化(B), 分担, 全地球規模で解き明かすカメムシ共生細菌の多様性と進化.

2017年度～2021年度, 新学術領域研究, 分担, 昆虫―微生物共生可能性の探索と分子基盤の解明.

2017年度～2019年度, 基盤研究(B), 代表, 南西諸島で発見された新興共生細菌はどんなカメムシとも共生可能か？.

2013年度～2017年度, 基盤研究(S), 分担, 昆虫―大腸菌人工共生系による共生進化および分子機構の解明
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2015年度～2016年度, 若手研究(B), 代表, カメムシ類の必須共生細菌はなぜ南西諸島でのみ多様化したのか？.

九大関連コンテンツ

pure2017年10月2日から、「九州大学研究者情報」を補完するデータベースとして、Elsevier社の「Pure」による研究業績の公開を開始しました。

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