生物機能利用研究部門

昆虫微生物機能ユニット

役割

本ユニットでは、昆虫と微生物間の相互作用を利用した効果的な害虫防除・作物保護技術開発を目指して、植物ウイルス・共生微生物・天敵微生物と昆虫との相互作用機構を解析するとともに、こうした相互作用を阻害するような制御化合物のスクリーニング技術の開発などを行っています。

主な研究テーマ

昆虫の段階で植物病原ウイルス伝播を効果的に阻止できる新規ウイルス制御剤創出のための基盤技術の開発

ウンカ、アザミウマなどの害虫は作物にウイルス病を媒介することが知られています。こうしたウイルス病は農業現場において大きな被害をもたらしており、根本的な防除技術の開発が求められています。ウイルスー媒介昆虫の分子間相互作用が明らかになれば、この相互作用を阻害することで、昆虫の段階でウイルス病の蔓延を阻止することが可能になると考えられます。そこで、媒介昆虫とウイルスとの相互作用に関わる因子の探索・同定・機能解析を行うとともに、これら因子の機能を阻害する制御化合物のスクリーニング技術の開発を行っています。


左:イネにウイルス病を媒介するウンカ(体長約3 mm)。中央:野菜類にウイルス病を媒介するアザミウマ(体長約1 mm)。右:野菜にウイルス病を媒介するアブラムシ(体長約1 mm)。

低用量で高殺虫活性を有する微生物製剤創出のための基盤技術の開発

バチルス属の昆虫病原細菌(Bt菌)の作る殺虫性タンパク質やボーベリア菌などの昆虫病原糸状菌は微生物殺虫剤として利用されています。これらの製剤は人畜無害であり、環境への影響が少ないなどの利点がありますが、生産コストが高いなどの弱点があるため、農業現場への普及が頭打ちになっています。これらの微生物製剤をより広く普及させるには生産コストの低減や、安定かつ高い効果を得るための技術開発が必要です。そこで、高い効果を示す微生物製剤の創出に向け、Bt菌やボーベリア菌による殺虫機構を最先端の解析技術を駆使して解明するとともに、より効果の高いタンパク質殺虫剤をスクリーニングする技術の開発を行っています。


Bt菌が産生する殺虫性タンパク質毒素(枠内)により、野菜類を食害するコナガの幼虫を防除する。


果樹に被害を与えるカミキリムシがボーベリア菌に感染した様子。

共生に関わる生命現象の根幹を操作することによる革新的な昆虫制御技術の開発

昆虫の体内には、様々な微生物が生息していることが知られています。近年の研究により、これらの微生物の中には、宿主の生存・繁殖にとって欠かせない栄養素を供給するもの、病原菌、外敵あるいは悪環境から身を守るために重要な役割を担うもの、発生、繁殖、生死を直接操作することによって宿主を支配しているものなどが存在することが分かってきました。我々は、特にチョウ目昆虫やカメムシ類に着目し、共生微生物が昆虫の発生・生存・繁殖に及ぼす影響を深く理解することにより、新しい害虫制御技術や有用昆虫大量増殖のための技術の開発を目指しています。


様々な昆虫の細胞内に生息するボルバキア細菌
幅広い昆虫の細胞内に生息するボルバキア細菌は宿主の生殖を巧妙に操作している。写真はカイコ培養細胞内にボルバキア細菌を共生させたもの。青:カイコ細胞の核。緑:ボルバキア細菌。


メンバー

ユニット長
渡部賢司 (E-mail: nabek@affrc.go.jp)
・低用量で高殺虫活性を有する微生物製剤開発のための基盤技術の開発
・共生に関わる生命現象の根幹を操作することによる革新的な昆虫制御技術の開発

上級研究員
村上理都子 (E-mail: miritsuko@affrc.go.jp)
・農業害虫のウイルス媒介機能の解明
和田早苗 (兼 企画管理部) (E-mail: sunny@affrc.go.jp)
・昆虫の病原体抵抗性に係わる病原体・宿主間相互作用の解明
陰山大輔 (E-mail: kagymad@affrc.go.jp)
・昆虫の生殖に影響を与える共生細菌の機能解明

任期付研究員
西出雄大 (E-mail: nishiyu0@affrc.go.jp)
・大腸菌人工共生系を用いた昆虫微生物共生に関する分子機構の解明

再雇用研究員
宮本和久 (E-mail: tenteki@affrc.go.jp)
・低用量で高殺虫活性を有する微生物製剤開発のための基盤技術の開発

非常勤研究員
杉本貴文 (E-mail: sugimoto032@affrc.go.jp)
・昆虫の生殖に影響を与える共生細菌の機能解明

メンバーの主要成果

(原著論文) (過去5年以内に発表したもの)

  • Murakami R, Kawano S: A natural host and diversity of Pepper vein yellows virus in Japan. JARQ 51 (in press)
  • Tanaka H, Sagisaka A, Suzuki N, Yamakawa M (2016) Bombyx mori E26 transformation-specific 2 (BmEts2), an Ets family protein, represses Bombyx mori Rels (BmRels)-mediated promoter activation of antimicrobial peptide genes in the silkworm Bombyx mori. Insect Molecular Biology, doi:10.1111/imb.12244
  • Tanaka H, Sagisaka A (2016) Involvement of peptidoglycan recognition protein L6 in activation of immune deficiency pathway in the immune responsive silkworm cells. Archives of Insect Biochemistry and Physiology 92: 143-156.
  • Kawakita H, Miyamoto K, Wada S, Mitsuhashi W (2016) Analysis of the ultrastructure and formation pattern of the peritrophic membrane in the cupreous chafer, Anomala cuprea (Coleoptera: Scarabaeidae). Applied Entomology and Zoology 51: 133-142.
  • Tabata J, Ichiki RT, Tanaka H, Kageyama D (2016) Sexual versus asexual reproduction: Distinct outcomes in relative abundance of parthenogenetic mealybugs following recent colonization. PLOS ONE 11: e0156587.
  • Hayashi M, Watanabe M, Yukuhiro F, Nomura M, Kageyama D (2016) A nightmare for males? a maternally transmitted male-killing bacterium and strong female bias in a green lacewing population. PLOS ONE 11: e0155794.
  • Kageyama D (2016) Sooty wing phenotype found in offspring of a wild-caught female of Eurema mandarina (Lepidoptera: Pieridae). Journal of the Lepidopterists' Society 70: 201-204.
  • Nishide Y, Tanaka S (2016) Desert locust, Schistocerca gregaria, eggs hatch in synchrony in a mass but not when separated. Behavioral Ecology and Sociobiology, DOI 10.1007/s00265-016-2159-2
  • Nishide Y, Tanaka S (2016) Occurrence and genetics of black-eyed migratory locusts, Locusta migratoria (Orthoptera: Acrididae). Entomological Science 19: 20-24.
  • Chiu E, Hijnen M, Bunker RD, Boudes M, Rajendran C, Aizel K, Olieric V, Schulze-Briese C, Mitsuhashi W, Young V, Ward VK, Bergoin M, Metcalf P, Coulibaly F (2015) Structural basis for the enhancement of virulence by viral spindles and their in vivo crystallization. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 112: 3973-3978.
  • Kern P, Cook JM, Kageyama D, Riegler M (2015) Double trouble: combined action of meiotic drive and Wolbachia feminization in Eurema butterflies. Biology Letters 11: 20150095.
  • Tanaka S, Saeki S, Nishide Y, Sugahara R, Shiotsuki T (2015) Body-color and behavioral responses by the mid-instar nymphs of the desert locust Schistocerca gregaria Forskal (Orthoptera: Acrididae) to crowding and visual stimuli. Entomological Science, DOI: 10.1111/ens.12193
  • Nishide Y, Fukano Y, Doi H, Satoh T, Inoue H, Boriani M (2015) Origins and genetic diversity of the ragweed beetles, Ophraella communa (Coleoptera: Chrysomelidae), that were introduced into Italy and Japan based on an analysis of mitochondrial DNA sequence data. European Journal of Entomology 112: 613-618.
  • Nishide Y, Tanaka S, Saeki S (2015) Egg hatching of two locusts, Schistocerca gregaria and Locusta migratoria, in response to light and temperature cycles. Journal of Insect Physiology 76: 24-29.
  • Nishide Y, Tanaka S, Saeki S (2015) Adaptive difference in daily timing of hatch in two locust species, Schistocerca gregaria and Locusta migratoria: the effects of thermocycles and phase polyphenism. Journal of Insect Physiology 72: 79-87.
  • Tsubota T, Uchino K, Suzuki TK, Tanaka H, Kayukawa T, Shinoda T, Sezutsu H (2014) Identification of a novel strong and ubiquitous promoter/enhancer in the silkworm Bombyx mori. G3: Genes, Genomes, Genetics?4:?1347-1357.
  • Mitsuhashi W, Asano S, Miyamoto K, Wada S (2014) Further research on the biological function of inclusion bodies of Anomala cuprea entomopoxvirus, with special reference to the effect on the insecticidal activity of a Bacillus thuringiensis formulation. Pest Management Science 70: 46-54.
  • Mitsuhashi W, Miyamoto K, Wada S (2014) The complete genome sequence of the Alphaentomopoxvirus Anomala cuprea entomopoxvirus, including its terminal hairpin loop sequences, suggests a potentially unique mode of apoptosis inhibition and mode of DNA replication. Virology 452-453: 95-116.
  • Murakami R, Miyamoto K (2014) Pathogenicity of Euproctis pseudoconspersa nucleopolyhedrovirus to mulberry silkworm. Sericologia: Revue des vers a soie 54: 43-48.
  • Murakami R, Suetsugu Y, Nakashima N (2014) Complete genome sequences of two iflaviruses from the brown planthopper, Nilaparvata lugens. Archives of Virology 159: 585-588.
  • Watanabe M, Yukuhiro F, Maeda T, Miura K, Kageyama D (2014) Novel strain of Spiroplasma found in flower bugs of the genus Orius (Hemiptera: Anthocoridae): Transovarial transmission, coexistence with Wolbachia and varied population density. Microbial Ecology 67: 219-228.
  • Watanabe K, Yukuhiro F, Matsuura Y, Fukatsu T, Noda H (2014) Intrasperm vertical symbiont transmission. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 111: 7433-7437.
  • Yukuhiro F, Miyoshi T, Noda H (2014) Actin-mediated transovarial transmission of a yeastlike symbiont in the brown planthopper. Journal of Insect Physiology 60: 111-117.
  • Tanaka H (2013) Construction of shRNA expression plasmids for silkworm cell lines using single-stranded DNA and Bst DNA polymerase. Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.)?942:?347-355.
  • Murakami R, Suetsugu Y, Kobayashi T, Nakashima N (2013) The genome sequence and transmission of an iflavirus from the brown planthopper, Nilaparvata lugens. Virus Research 176: 179-187.
  • Tomizawa M, Noda H (2013) High mortality caused by high dose of dsRNA in the green rice leafhopper Nephotettix cincticeps (Hemiptera: Cicadellidae). Applied Entomology and Zoology 48: 553-559.
  • Atsumi S, Miyamoto K, Yamamoto K, Narukawa J, Kawai S, Sezutsu H, Kobayashi I, Uchino K, Tamura T, Mita K, Kadono-Okuda K, Wada S, Kanda K, Goldsmith MR, Noda H (2012) Single amino acid mutation in an ATP-binding cassette transporter gene causes resistance to Bt toxin Cry1Ab in the silkworm, Bombyx mori. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 109: E1591-E1598.
  • Osaka R, Ichizono T, Kageyama D, Nomura M, Watada M (2013) Natural variation in population densities and vertical transmission rates of a Spiroplasma endosymbiont in Drosophila hydei. Symbiosis 60: 73-78.
  • Osaka R, Watada M, Kageyama D, Nomura M (2013) Detection of Spiroplasma from the mite Macrocheles sp. (Acari; Macrochelidae) ectoparasitic to the fly Drosophila hydei (Diptera; Drosophilidae): a possible route of horizontal transmission? Symbiosis 60: 79-84.
  • Nakahara S, Highton A, Jost B, Mitsuhashi W (2013) Annotated new records for nymphalid species from the Sierra de Imataca, Venezuela (Lepidoptera: Nymphalidae). Association for Tropical Lepidoptera Notes (June): 1-4.
  • Tanaka H, Sagisaka A, Fujita K, Furukawa S, Ishibashi J, Yamakawa M (2012) BmEts upregulates promoter activity of lebocin in Bombyx mori. Insect Biochem. Mol. Biol.?42:?474-481.
  • Tomimoto K, Fujita K, Ishibashi J, Imanishi S, Yamakawa M, Tanaka H (2012) A novel method to convert a DNA fragment inserted into a plasmid to an inverted repeat structure. Mol. Biotechnol.?50:?18-27.
  • Tomimoto K, Yamakawa M, Tanaka H (2012) Construction of a long hairpin RNA expression library using Cre recombinase. J. Biotechnol.?160:?129-139.
  • Furukawa S, Tanaka H, Sagisaka A, Ishibashi J, Yamakawa M (2012) Both κB and C/EBP binding sites are indispensable for full expression of a nitric oxide synthase gene in the silkworm, Bombyx mori. J. Insect Biotech. Sericol.?81: 13-20.
  • Wada S, Mikuni T, Atsumi S, Mitsuhashi W, Narukawa J, Kadono-Okuda K, Yamamoto K, Mita K, Noda H, Miyamoto K, Kunimi Y (2012) Linkage analysis of a dominant resistance gene to the entomopathogenic fungus Beauveria brongniartii in the silkworm, Bombyx mori. Journal of Insect Biotechnology and Sericology 81: 1-6.
  • Watanabe M, Kageyama D, Miura K (2012) Transfer of a parthenogenesis-inducing Wolbachia endosymbiont derived from Trichogramma dendrolimi into Trichogramma evanescens. Journal of Invertebrate Pathology 112: 83-87.
  • Watanabe M, Tagami Y, Miura K, Kageyama D, Stouthamer R (2012) Distribution patterns of Wolbachia endosymbionts in the closely related flower bugs of the genus Orius: implications for coevolution and horizontal transfer. Microbial Ecology 64: 537-545.
  • Salvador R, Ferrelli ML, Berretta MF, Mitsuhashi W, Biedma ME, Romanowski V, Sciocco-Cap A (2012) Analysis of EpapGV gp37 gene reveals a close relationship between granulovirus and entomopoxvirus. Virus Genes 45: 610-613.
  • Nakahara S, Marin MA, Mitsuhashi W (2012) First records for Cissia themis (Lepidoptera: Nymphalidae) from Colombia and Venezuela. Revista Colombiana de Entomologia 38: 359-362.

(総説・解説等) (過去5年以内に発表したもの)

  • Tanaka S, Harano K, Nishide Y, Sugahara R (2016) The mechanism controlling phenotypic plasticity of body color in the desert locust: some recent progresses. Current Opinion in Insect Science 17: 10-15.
  • 陰山大輔 (2016) 共生微生物によって引き起こされる性比異常についての最新の知見. 昆虫DNA研究会ニュースレター24: 7-15.
  • 陰山大輔 (2016) キタキチョウと共生細菌ボルバキア. 昆虫と自然 51(1): 5-8.
  • 三橋渡 (2016) リュウキュウムラサキとボルバキアのせめぎあい.昆虫と自然 51(1): 9-12.
  • 田中博光 (2015) 総論 : 昆虫の微生物感染に対する生体防御機構 (特集 昆虫の生体防御メカニズムのトピックス) 蚕糸・昆虫バイオテック 84(3): 159-171.
  • 三橋渡 (2015) コガネムシの昆虫ポックスウイルス研究,最近の進展. 蚕糸・昆虫バイオテック 84(1):51-63.
  • 陰山大輔(2015)「消えるオス―昆虫の性をあやつる微生物の戦略」 (DOJIN選書: 66) ISBN:9784759816662, 208ページ, 化学同人
  • 陰山大輔 (2014) 昆虫の生殖を操作する細胞内共生細菌Wolbachiaの機能と特徴. 蚕糸・昆虫バイオテック 83(3): 243-249.
  • 陰山大輔 (2014) ワラジムシ目の体内に生息する共生微生物の多様性と機能. 日本土壌動物学会誌Edaphologia 95: 7-14.
  • 宮本和久, 渥美省吾, 山本公子, 瀬筒英樹, 田中詩穂, 佐藤令一, 野田博明 (2014) カイコを利用したBT剤抵抗性遺伝子の同定. 日本農薬学会誌 39(1): 33-40.
  • 中村有希, 上樂明也, 野田博明 (2014) 細胞内共生細菌Cardiniumの特徴およびそのゲノム解読. 蚕糸・昆虫バイオテック 83(3): 251-254.
  • 冨澤真, 野田博明 (2014) ツマグロヨコバイの共生細菌と共生器官で発現するPGRP遺伝子. 蚕糸・昆虫バイオテック 83(3): 231-237.
  • 渡部賢司 (2014) 共生rickettsiaの精子伝播. 蚕糸・昆虫バイオテック 83(3):239-242.
  • 三橋渡 (2013) 昆虫病原ウイルスの経口感染に関わるウイルスタンパク質を巡る研究の動向と今後. 蚕糸・昆虫バイオテック 82(2): 99-108.
  • 和田早苗, 佐藤大樹 (2013) 昆虫の病原糸状菌抵抗性機構と昆虫病原糸状菌の昆虫への感染機構. 蚕糸・昆虫バイオテック 82(3): 161-168.
  • Kageyama D, Narita S, Watanabe M (2012) Insect sex determination manipulated by their endosymbionts: Incidences, mechanisms and implications. Insects 3(1): 161-199.
  • Sakamoto H, Mitsuhashi W (2012) Potential use of reproductive manipulators to control invasive alien ants. Terrestrial Arthropod Reviews 5: 269-288.
  • 三橋渡 (2012) リュウキュウムラサキHypolimnas bolinaとその共生細菌ボルバキア(Wolbachia)の関係でわかったこと. やどりが 231: 12-17.