プレスリリース
(研究成果) 共生細菌リケッチアに感染した天敵昆虫のメスは増殖に有利

昆虫の多くは、共生細菌に感染しています。共生細菌は、母親から子へと母子感染で伝わり、通常は感染個体から別個体にうつることはありません。また、共生細菌の一部は、昆虫に栄養を提供する機能や、昆虫の不妊化や性比異常など生殖を操作する機能をもつことがわかっています。しかし、実際に共生細菌の機能が明らかになっていることは少なく、多くの共生細菌の機能は未知のままです。共生細菌の機能を解明することで、天敵昆虫の機能を強化し、害虫防除への応用が期待されます。

タバコカスミカメは、コナジラミやアザミウマ等の害虫を捕食するため、天敵製剤や土着天敵として各地で普及が進んでいます。タバコカスミカメからは、リケッチア、ボルバキア等の共生細菌が見つかっています。国内各地で採集したタバコカスミカメにおける共生細菌リケッチアの感染率は21-96%と地域により異なっており、リケッチアの機能は未解明のままでした(Owashi et al., (2023) https://doi.org/10.1007/s00248-023-02290-y)。私たちは、日本各地でタバコカスミカメに広く感染している共生細菌リケッチアの機能を明らかにすることを目指しました。

共生細菌リケッチアによる細胞質不和合現象を発見

共生細菌リケッチアに感染している「感染系統」と、抗生物質によりリケッチアを除去した「非感染系統」のタバコカスミカメの雌雄を、全4パターンの組み合わせで交配させ、産卵数と孵化率を調べました。産卵数は、どの組み合わせでも6日あたり約20卵と、同程度でした(図3A)。一方で、孵化率は、感染オスと非感染メスの組み合わせのみ0%になり、その他の組み合わせではおおよそ60-80%の卵が孵化しました(図3B)。このように、共生細菌に感染したオスと非感染のメスの交配でのみ卵が孵化しない現象は、細胞質不和合と呼ばれます。これまでに、細胞質不和合を引き起こす共生細菌は、ボルバキアやカルディニウムなど数種類が知られていました。共生細菌リケッチアは、コナジラミやアブラムシなど様々な昆虫から見つかっていましたが、リケッチアが細胞質不和合を引き起こすことを明らかにしたのは本研究が初めてです。

見つかった共生細菌リケッチアはBelliiグループに近縁

リケッチアは、系統解析により複数のグループに分類されています。タバコカスミカメに共生しているリケッチアは、カメムシやアブラムシなどの昆虫類の体内でのみ見つかっているリケッチア属細菌が多く含まれるBelliiグループに近縁であることがわかりました(図4)。Belliiグループは、ダニ類やシラミ類が媒介する病原性リケッチアが含まれるSpotted feverグループやTyphusグループとは異なるグループです。

天敵昆虫を利用した害虫防除効果の持続性には、ほ場や栽培ハウスに天敵昆虫のメスとオスを放飼した後に、十分な個体数を維持することが重要なポイントです。本研究の成果により、共生細菌リケッチアに感染した天敵昆虫タバコカスミカメが、効率的な増殖に有利なことが、室内実験でわかりました。今後、ほ場や栽培ハウス等の農業現場で、共生細菌リケッチアに感染したタバコカスミカメの増殖効率や、害虫の抑制能力を実際に確認することで、天敵昆虫の性能を強化した害虫防除技術の実装が期待されます。また、野生のタバコカスミカメ個体群ではどれくらいの頻度で細胞質不和合が起こっているのか、野外環境での実態を明らかにしていくことで、地域に合わせた様々な条件下での応用利用が期待されます。

共生細菌リケッチアの仲間は、カメムシやコナジラミ、アブラムシなど、農業を取り巻く害虫類からも広く見つかっています。今後、共生細菌リケッチアによる細胞質不和合の原因遺伝子や分子メカニズムの詳細を明らかにすることで、多様な害虫類の増殖制御をターゲットとした害虫防除技術の開発が期待されます。