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シロアリ

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1: 2015/07/07(火) 06:23:42.53 ID:???.net
シロアリ腸内の原生生物の表面共生細菌がリグノセルロース分解に寄与 | 理化学研究所
http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150706_1/

画像
http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2015/20150706_1/fig1.jpg
図1 ヤマトシロアリと腸内原生生物の細胞表面共生細菌
上左:体長約0.5cmのヤマトシロアリ
上右:Dinenympha属原生生物の細胞表面共生細菌の検出。緑の細菌がシングルセルゲノム解析した細菌。赤の細菌は、異なる種の細胞表面共生細菌。スケールは20 µm
下左:細胞表面共生細菌の電子顕微鏡像。青矢印で示されているのが今回解析した細胞表面共生細菌。スケール0.5 µm

http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2015/20150706_1/fig2.jpg
図2 本研究で明らかになった細胞表面共生細菌の役割
腸内に入ってきたリグノセルロースは、細胞表面共生細菌が持つ分解酵素によって、部分的に分解され、セルロース部分が露出した状態になると考えられる。原生生物は、分解しやすくなったリグノセルロースを細胞内に取り込み、完全に分解する。細胞表面共生細菌は、リグノセルロースの分解産物である糖を取り込み、エネルギー源として使用して代謝産物として酢酸を生成することが推定された。この酢酸は、シロアリのエネルギー源として供給されると考えられる。

背景 

シロアリは、木材を食い荒らす害虫として扱われていますが、森林では枯れ木を分解する重要な役割を担っています。木材を効率的に分解することができる能力は、食料と競合しないバイオマスであるリグノセルロースの利活用への応用に期待されています。

シロアリ自身もリグノセルロースの主成分であるセルロースを分解する酵素を持っていますが、腸内に共生する微生物群がセルロース分解の大半を担っています。この微生物群は10数種の単細胞の真核生物である原生生物と数百種の細菌から構成されています。ほとんどの微生物は培養が難しいため、培養を介さない解析手法を用いて微生物群全体からセルロース分解活性や分解に関わる酵素の遺伝子、代謝産物の解析が行われてきました。これまでの解析では、原生生物がセルロースを細胞内に取り込んで分解することから、分解プロセスで主に働いているのは原生生物であると考えられてきました。

しかし、微生物群集全体を対象にした解析では、個々の微生物がリグノセルロースの分解で、どのような役割を担っているのかを明らかにすることが難しく、シロアリ腸内の効率的なリグノセルロース分解プロセスの詳細については分かっていませんでした。


研究手法と成果

共同研究チームは、ヤマトシロアリ(図1上左)の腸内に共生する細菌を細胞自動分離装置により、1細胞ずつに分離後、ゲノムDNAを増幅しました。この中から、Dinenympha属の原生生物の細胞表面に共生している細菌(図1上右、下左)の全ゲノム増幅産物を用いて、シングルセルゲノム解析を行いました。

シングルセルゲノム解析により、全ゲノム配列の約80%に当たる総塩基数が約3.5 Mb(メガベース)のドラフトゲノム配列を得ることができました。ゲノム配列にコードされている遺伝子の機能を推定した結果、58個の遺伝子がさまざまなリグノセルロースを分解する酵素の機能を持つ事が分かりました。

続きはソースで

ダウンロード



引用元: 【細菌学/分子生物学】シロアリ腸内の原生生物の表面共生細菌がリグノセルロース分解に寄与 理研

シロアリ腸内の原生生物の表面共生細菌がリグノセルロース分解に寄与 理研の続きを読む

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1: 2015/05/14(木) 22:03:18.96 ID:???.net
2015年5月14日ニュース「シロアリの生命力解明さらに前進」 | SciencePortal
http://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/2015/05/20150514_01.html
シロアリは腸内微生物によって高効率にエネルギーと栄養を獲得 | 理化学研究所
http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150512_2/

画像
http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2015/20150512_2/fig1.jpg
図1 オオシロアリと腸内の原生生物、その細胞内共生細菌
上左:体長約1cmのオオシロアリ
中左:腸内のセルロース分解性のEucomonympha属原生生物の位相差顕微鏡像。スケールは50 µm
中右:Eucomonympha属原生生物の細胞内共生細菌の検出。緑の小さな粒子が特異的に検出された細胞内共生細菌。黄色い不定形のものは原生生物が取り込んだ木片(セルロース)
下左:共焦点レーザー顕微鏡で検出した細胞内共生細菌。緑に検出された細胞内共生細菌が高密度に細胞内に共生している。スケールは5 µm
下右:細胞内共生細菌の電子顕微鏡像。スケールは0.5 µm
http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2015/20150512_2/fig2.jpg
図2 本研究で明らかになった細胞内共生細菌の役割

シロアリが摂取したセルロースは、腸内の原生生物に取り込まれて分解され、酢酸、二酸化炭素、水素を生じる。酢酸はシロアリのエネルギー源として吸収・利用される。二酸化炭素と水素は、Eucomonympha属原生生物の細胞内共生細菌(スピロヘータの1種)の場合、還元的酢酸生成の働きで酢酸に変換されてシロアリに利用される。細胞内共生細菌は、セルロース分解の中間産物である糖も利用して必要なエネルギーを得つつ、代謝産物として酢酸を生成していると推定された。

細胞内共生細菌には、窒素固定の働きもあり、固定されたアンモニアはさらに、アミノ酸やビタミンなど栄養価の高い窒素化合物の生合成に用いられる。それらの窒素栄養は、原生生物に優先的に利用されると考えられるが、腸内での窒素固定活性のほとんどがこの細胞内共生細菌によるものなので、腸内の他の微生物やシロアリにも供給されると考えられる。

 シロアリが持つ強力なセルロース分解能力の仕組みを解く研究を続けている理化学研究所の研究チームが、決定的な役割を果たしているとみられる腸内微生物を突き止める新たな成果を12日、
発表した。


 地球温暖化対策としてバイオマス利用に対する関心が高い。しかし、食料にならないバイオマスの利用はあまり進んでいない。植物細胞壁の主成分であるセルロースを分解する有効な技術の開発が難航しているのが一因だ。

続きはソースで

01

引用元: 【生化学/細菌学】シロアリは腸内微生物(セルロースを分解する原生生物とその細胞内共生細菌)によって高効率にエネルギーと栄養を獲得

シロアリは腸内微生物(セルロースを分解する原生生物とその細胞内共生細菌)によって高効率にエネルギーと栄養を獲得の続きを読む

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1: 2014/11/18(火) 06:36:14.51 ID:???.net
2014年11月18日 05時00分
雄と交尾して働きアリや羽アリを産むシロアリの女王が、後継者となる女王を産む時だけ、雄を必要としない「単為生殖」を行える仕組みの一端を京都大の松浦健二教授(昆虫生態学)のチームが解明し、17日付の米科学アカデミー紀要電子版に発表した。

雄が寄ってきても受精できないように、精◯が進入する卵表面の穴が閉じられていた。
単為生殖は、雄が必要な有性生殖と違い、次世代に自分の遺伝子だけを残せる。シロアリの女王が単為生殖で新たな女王を産むことは知られていたが、自分の遺伝子を残そうとする雄が積極的に女王に接触し交尾もするのに、なぜ単為生殖できるのか不明だった。
(共同)

http://www.tokyo-np.co.jp/s/article/2014111701002064.html

引用元: 【生物】シロアリ女王の後継者づくり解明 京大チームが発表

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1: 2014/07/14(月) 22:53:06.73 ID:???.net
シロアリのセルロース代謝経路、共生バクテリアを介した全体像が明らかに

2014年7月14日 20:57

シロアリによる炭素・窒素循環と生物多様性維持のイメージを示す図
http://www.zaikei.co.jp/files/general/2014071420593580big.jpg

 理化学研究所と琉球大学による研究グループは、シロアリのセルロース代謝経路を可視化することに成功した。

 シロアリは、森林生態系の物質循環に貢献する生物で、多様な共生微生物が体内に生息することからも共生系のモデル生物として知られている。これまで、DNA解析や共生微生物を1種ずつ解析する研究はおこなわれていたものの、宿主の社会構造や腸内の共生微生物など、多階層に渡る代謝経路の全体像は明らかになっていなかった。

 今回の研究では、オオシロアリにC13同位元素で作られたセルロースを与え、2次元核磁気共鳴法によってその代謝経路を観察した。

続きはソースで

ソース:財経新聞(2014年7月14日)
シロアリのセルロース代謝経路、共生バクテリアを介した全体像が明らかに
http://www.zaikei.co.jp/article/20140714/204161.html

原論文:Proceedings of the Royal Society B
Gaku Tokuda, Yuuri Tsuboi, Kumiko Kihara, Seikou Saitou, Sigeharu Moriya,
Nathan Lo and Jun Kikuchi. Metabolomic profiling of 13C-labelled cellulose
digestion in a lower termite: insights into gut symbiont function.
http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/281/1789/20140990

プレスリリース:琉球大学(2014年7月9日)
シロアリの後腸に共生バクテリアによる新たな代謝経路を発見
-シロアリのセルロース代謝経路の全体像が明らかに-
http://www.u-ryukyu.ac.jp/univ_info/announcement/data/press2014070901.pdf (PDF)

引用元: 【代謝】シロアリのセルロース代謝経路、共生バクテリアを介した全体像が明らかに

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1: ◆SWAKITI9Dbwp @すわきちφφ ★ 2013/11/01(金) 19:00:06.51 ID:???

シロアリは、家屋害虫として悪名高い昆虫ですが、社会性昆虫として基礎生物学的に大変興味深い昆虫でもあります。
王・女王アリや働きアリ、兵隊アリなど、形態も行動も異なるカースト(階級)個体が分業して集団生活を営みます。
このように学術的にも人間社会においても大きな存在感を持つシロアリですが、
これまでこの昆虫がどのような遺伝子をもっているのかあまり分かっていませんでした。

今回、北海道大学地球環境科学研究院の三浦徹准教授、シドニー大学の林良信研究員らの研究グループは、基礎生物学研究所の重信秀治特任准教授らと共同で、シロアリ3種の大規模な遺伝子カタログ作製に成功しました。
今回の研究に使ったシロアリは、オオシロアリ(Hodotermopsis sjostedti)、ヤマトシロアリ(Reticulitermes speratus)、タカサゴシロアリ(Nasutitermes takasagoensis)の3種です。
お互い系統的に離れており、地理的分布、生態、形態、社会構造が異なります。

それぞれの種から、なるだけ多様な発現遺伝子を網羅的にしらべるために、カースト、発生段階、性別の異なる18~25ものカテゴリーのサンプルからRNAを抽出して標準化cDNAライブラリを構築し、それらを次世代DNAシーケンサーと呼ばれる大規模塩基配列解読装置を用いて解析しました。
その結果、3種のシロアリそれぞれで、1万個以上の遺伝子を同定しました。
ほかの昆虫が持っていない新規の遺伝子も数多く発見しました。

さらに、シロアリの遺伝子にはDNAのメチル化が起きている可能性を示唆するデータも得られました。
DNAメチル化とは、DNAの塩基に付加される化学修飾で、塩基配列の変化を伴わない後天的な遺伝子制御に関わっていることが多くの生物で分かってきています。
シロアリの社会性は産まれた後に受ける外的要因に基づいて「後天的に」運命づけられることがわかっており、DNAメチル化と社会性の関連について今後の研究展開が期待されます。

基礎生物学研究所は、生物学研究に有用な新しいモデル生物の確立および解析技術開発に向けて、他研究機関の研究者と所内の研究者が共同で行なう研究「モデル生物・技術開発共同利用研究」を推進しており、本研究もそのひとつです
:課題名「社会組織化の分子機構とその進化過程解明のモデル昆虫『シロアリ』のゲノム科学的研究基盤の構築」(代表:北海道大学・三浦徹准教授)。
本成果は、科学雑誌「PLoS ONE」に9月30日に掲載されました。

基礎生物学研究所
http://www.nibb.ac.jp/pressroom/news/2013/11/01.html
詳しい研究報告はこちら(北大のプレスリリースのPDFに飛びます。)
http://www.hokudai.ac.jp/news/131030_pr_ees.pdf
今回の解析に用いられた3種の日本産シロアリ。
上から,オオシロアリ Hodotermopsis sjostedti,ヤマトシロアリ Reticulitermes speratus,
タカサゴシロアリ Nasutitermes takasagoensis
17

http://www.nibb.ac.jp/pressroom/news/images/131101/shiroari.jpg
Hayashi Y, Shigenobu S, Watanabe D, Toga K, Saiki R, et al. (2013)
Construction and Characterization of Normalized cDNA Libraries by 454 Pyrosequencing and
Estimation of DNA Methylation Levels in Three Distantly Related Termite Species.
PLoS ONE 8(9): e76678.
doi:10.1371/journal.pone. 0076678
http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0076678



【閲覧注意】シロアリ3種の大規模な遺伝子カタログ作製に成功~北海道大学などの続きを読む

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1: 白夜φ ★ 2013/07/01(月) 01:06:34.51 ID:???

オスとメス、どちらが得か? 昆虫社会の損得勘定-シロアリで初めて血縁選択理論の実証に成功-
2013年6月28日

松浦健二 農学研究科教授、小林和也 産学官連携研究員、長谷川英祐 北海道大学准教授、吉村仁 静岡大学教授、エドワード・バーゴ ノースカロライナ州立大教授らのグループは、生物の社会性の進化を説明する中心理論である血縁選択理論を2倍体の生物で検証する方法を確立し、シロアリの社会に血縁選択がはたらいていることを初めて実証することに成功しました。

これまで、血縁選択理論はアリやハチなど半倍数性という特殊な遺伝様式の社会性昆虫では実証研究が進められてきましたが、われわれヒトと同じように両性とも2倍体のシロアリでは検証する方法がありませんでした。
今回の研究成果は、2倍体の生物で血縁選択理論を検証する新たな道を開くとともに、シロアリの社会進化においても血縁選択がはたらいていることを示す決定的な証拠であり、さまざまな生物の社会進化を理解する上で、きわめて重要な意味を持ちます。

本研究成果は、2013年6月28日(ロンドン時間)に、英国科学誌「Nature Communications」電子版に掲載されました。

背景

ダーウィンの自然選択理論は、より多く子供を残すような(適応度が高い)性質が進化すると予測しています。
しかし、アリやハチ、シロアリなどの社会性昆虫では、働きアリは自分では繁殖せず、もっぱら女王(シロアリでは王も存在)の繁殖を手助けしています。

なぜ自分で子を産まない働きアリが進化したのでしょうか?
この疑問に対して、1964年にW.D.ハミルトンは、働きアリは自分の親の繁殖を助け、同じ遺伝子を共有する兄弟姉妹を増やすことで、次世代に自分の遺伝子をより多く残す戦略をとっていると考えました。
この血縁選択理論の実証研究は、アリやハチなど半倍数性(メスは2倍体、オスは半数体)の社会性昆虫で多くなされてきました。
しかし、同じく高度な社会を発達させたシロアリは、われわれヒトと同じように両性とも2倍体であり、半倍数性の生物と同様の方法で血縁選択理論を検証することは不可能でした。

アリやハチの仲間(ハチ目)は、半倍数性という遺伝様式であるため(図1)、働きアリ(娘)にとって弟よりも妹の方が自分と同じ遺伝子を持っている確率(血縁度)が高くなります(図2)。
もし血縁選択理論が正しいのであれば、働きアリにとって弟よりも妹の価値が高くなるため、妹を育てるのにより多くの資源を投じると予測されます。
この予測通り、アリやハチの性比がメスに偏ることが示され、血縁選択理論を支持する強い証拠と考えられています。

シロアリは、ハチ目とは全く独立に高度な社会性を発達させたグループです。
シロアリはオスもメスも2倍体であるため(図1)、ハチ目のように血縁度が弟と妹で異なるような状況はありません(図2)。
そのため、性比を手がかりにして血縁選択理論を検証する術がなく、研究の空白を生んでいました。

図1:アリ・ハチの仲間とシロアリの遺伝様式の比較
e61d2b3d.jpg

http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2013/images/130617_1/01.jpg
図2:アリ・ハチの仲間とシロアリの血縁関係の比較
83dbb046.jpg

http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2013/images/130617_1/02.jpg

-*-*-*-*- 引用ここまで 全文は記事引用元をご覧ください -*-*-*-

▽記事引用元 京都大学 2013年6月28日
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2013/130617_1.htm



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