고급 산업 과학 기술 연구소 [Nakabachi Ryoji 의장 (Nakabachi Ryoji)] (이하 AIST ") 생물학적 프로세스 연구 부서 [Tamura Guhiro, Tamura Guhiro, 연구 부서] 환경 생물 기능 개발 연구 그룹 Kikuchi Yoshitomo (및 농업 대학원, 국립 연구원, 국립 연구원, Fukaidgema, 및 국립 연구원의 부교수) 리서치 그룹, 리서치 그룹, 환경 관리 연구 그룹 [타나카 미키 야, 타나카 미키 야 (Tanaka Mikiya)의 리서치 디비전 (Research Division), Hori Tomoyuki, Asano Yukizo 최고 연구원, Asano Yukizo, 농업 대학원 대학원, Hokkaido University (Hokkaido University) 및 "Hokkaid University"및 Growgration School (Hokkaid University) 및 학업 대학원 교수 "및 학사 학위 교수", Asano Yukizo, Asano Yukizo 최고 연구원 및 연구 그룹 [환경 관리 연구부] 환경 관리 연구 그룹 [환경 관리 연구부 농업 환경 기술 연구소 (Institute for Agriculture Environmental Technology and Busan University)와 협력하여 농업 학교, 오픈 대학 및 국립 연구 개발 공사는 농작물 해충으로 알려진 악취 버그는 위의 트랙트에서 발전한 좁은 지역에 의해 식품과 함께 취한 기타 실시간 바카라아 중에 구체적입니다공생 실시간 바카라아선택일반적인 기관에 통합 될 것임이 밝혀졌습니다
해충에 공통적 인 버그를 공생 실시간 바카라아의 획득에 관여하는 버그가 악취가 나는 독특한 메커니즘을 발견 한 것은 이번이 처음이며, 이것은 장의 공생의 확립을 억제함으로써 해충을 방지하기위한 새로운 방법의 개발로 이어질 것으로 기대됩니다
이 연구 결과는 2015 년 9 월 1 일 (일본 시간)에 발표되었으며 미국 Academic Journal에서 발표되었습니다National Academy of Sciences USA의 절차에 온라인으로 게시되었습니다 (국립 과학 아카데미의 절차)
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악취 버그 (왼쪽)와 음식 안료를 빨아들이는 악취 버그 (오른쪽)
안료는 위장관 중심의 좁은 지역 (노란색 화살표)에서 멈추지 만 공생 실시간 바카라아는 공생 기관을 통과하여 감염시킵니다 |
"해충"으로 알려진 대부분의 곤충은 농작물에 해를 끼치는 농업 해충, 병원성 미생물을 전달하는 위생 해충, 흰개미처럼 나무 집을 먹는 집 해충과 같은 신체에 공생 실시간 바카라아가 있습니다 공생 실시간 바카라아는 성장, 생존 및 생식에 필요한 영양소를 제공하고 소화를 돕는 데 중요한 역할을합니다 이러한 공생 실시간 바카라아는 해충 방제의 새로운 표적으로 생각되며, 공생의 메커니즘을 명확히하기위한 연구가 수행되고 있습니다
40,000 종 이상의 악취 벌레 (Hemiptera : Hemiptera)는 전 세계적으로 알려져 있으며 일본에서는 1,500 종 이상의 종이 있으며, 그 중 다수는 농업 작물에서 중요한 해충입니다 많은 종에 대한 그들의 생태학은 완전히 이해되지 않았으며, 쌀과 콩과 같은 다양한 농작물에 대한 해충을 조절하기가 어렵 기 때문에이를 제어하는 방법을 개발할 필요가 있습니다 식물 주스를 빨아들이는 많은 악취는 내장에서 공생 실시간 바카라아를 유지하고 공생 실시간 바카라아는 영양소를 제공하고 식물을 적응하며 살충제 저항성을 유지하는 데 중요한 역할을합니다 공생 실시간 바카라아의 기능과 진화에 대한 지식이 축적되었지만, 악취 버그의 장 공생이 어떻게 확립되는지는 거의 알려져 있지 않습니다
AIST는 이전에 콩의 주요 해충 인 악취 버그가 독특한 장 공생 시스템을 가지고 있음을 발견했습니다 대부분의 곤충에서 공생 실시간 바카라아는 어머니에서 어린이로 직접 전염되지만 악취는 환경 토양에서 산다Burkholderia라는 공생 실시간 바카라아를 구두로 섭취함으로써 각 세대마다 새로운 공생 관계가 확립됩니다 Burkholderia는 문화가 쉽고 유 전적으로 조작되므로 공생의 확립에 관여합니다유전 적 기초
AIST는 지금까지 해충이 살충제에 내성을 만들어주는 공생 실시간 바카라아를 발견했습니다2012 년 4 월 24 일에 AIST 언론의 애니메이션), "곤충과 실시간 바카라아 사이의 공생에서 폴리 에스테르의 새로운 기능"(2013 년 6 월 11 일에 AIST 언론의 애니메이션)와 같은 연구 결과를 달성했습니다
Hokkaido University는 AIST와 함께 대학원을 설립했으며 인적 자원 개발에서 큰 결과를 얻었으며, 대학의 대학원생들은 국제 학회 에서이 시스템에 따라 악취 버그에 대한 연구를 위해 최고의 포스터 상을 수상했습니다 (2014 년 9 월 25 일 발표) 현재의 연구는 AIST의 주요 연구원 Kikuchi Yoshitomo의지도하에 Hokkaido University의 대학원생 인 Obayashi Tsubasa가 공동으로 수행했습니다
이 연구는 농무부 임업 및 수산 농업, 임업 및 수산 기술위원회의 "농업, 임업 및 어업 과학 및 기술 연구 촉진 프로젝트"및 발효 연구 연구소의 "기부 코스 보조금"에 의해 지원되었습니다
많은 파우치와 같은 조직은 악취 버그의 소화관의 후반에 발생하며 (그림 1), 버크 홀데 리아는 공존합니다 많은 파우치와 같은 조직이 발달하는 위장관의 부위는 이하 "공생 장기"라고 불린다 또한, 위장관의 중심 근처의 지역 (공생 장기의 전면에 부딪히는 지역)은 매우 좁으며,이 연구에서는이 영역이 "협착증"이라고 불 렸습니다 (그림 1) 이 협착증은 오래된 문헌에 설명되어 있지만 그 기능은 알려져 있지 않습니다
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| 그림 1 : 악취 버그의 소화관과 협착증과 공생 장기의 확대 된 이미지의 전반적인 그림 |
먼저, 악취 벌레의 위장관에서 음식의 흐름을 관찰하기 위해, 다양한 음식 안료가 흡수되고 위장관의 함량의 흐름 경로가 관찰되었다 색소는 협착증에 도달하지만 협착증 영역에 도달했지만 후속 공생 기관으로 흘러 들어 가지 않았으며 (그림 2), 음식 유입은 악취 버그의 위장관 에서이 협착 영역에 의해 극도로 제한된다는 것이 밝혀졌습니다 (그림 2)
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| 그림 2 다양한 안료로 빨려 들어간 악취 버그의 소화관 (노란색 화살표는 협착증을 나타냅니다) |
다음으로, 버크 홀데 리아가없는 악취 유충은 녹색 형광 단백질 (GFP)과 녹색 발광 인 음식 안료와 버크 홀데 리아를 동시에 흡입했을 때, 안료는 좁은 영역에서 멈췄으며, 버크 홀데 리아 만 공성 기관 (그림 3A)을 감염시킬 수 있음이 밝혀졌습니다 또한, GFP로 녹색 인 버크 홀데 리아와 적색 형광 단백질 (RFP)으로 적색 인 대장균이 동시에 흡입되었을 때, 대장균은 협착증에서 멈췄지만, 버크 홀데 리아만이 협착증을 통과하여 공생 장기에 도달했다 (그림 3B) 대장균 외에도, 일반적인 토양 실시간 바카라아 인 Pseudomonas putida와 Bacillus subtilis도 비슷하게 흡입되었지만 그들 중 어느 것도 공생 기관에 감염되지 않았습니다 이러한 결과는 매우 진보 된 실시간 바카라아 분류 메커니즘이 개발되어 물질의 흐름을 장애물 버그의 소화관으로 제한하여 공생 실시간 바카라아 만 구체적으로 통과 할 수있게한다는 결론을 내 렸습니다
식용 안료Malpighi 튜브대변에서 감지되었으므로, 음식의 모든 소화와 흡수는 협착증 근처에있을 때까지 완료되고 신체 유체로 흡수 된 안료가 몰 피리 튜브에서 수집되어 배설된다고 생각됩니다 다시 말해, 악취 버그의 소화관은 주로 협착증 영역에서 "음식을 소화하고 흡수하는 전선"과 "공생 실시간 바카라아가 살 수있게하는 등"으로 기능적으로 차별화됩니다 정상적인 동물에서는 소화관의 한가운데서 음식 유입이 멈추는 것으로보고되지 않았지만, 이것은 악취 벌레가 소화하고 흡수하기 쉬운 식물의 주스를 먹이는 것과 관련이있을 가능성이 높습니다
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| 그림 3 협착증에서 공생 실시간 바카라아의 선택 |
(a) GFP에서 방출 된 염료와 버크 홀데 리아가 동시에 빨려 들었을 때 좁은 영역의 확대 된 이미지
(b) Burkholderia가 GFP에서 방출되고 RFP에서 방출 된 E coli가 동시에 빨려 들었을 때 좁은 지역의 확대 된 이미지 B의 오른쪽에있는 두 이미지는 공 초점 현미경을 사용한 단면 관측 이미지입니다 노란색 화살표는 좁은 영역을 나타냅니다 |
다음으로, Burkholderia가 좁아지는 지역을 통과하는 메커니즘을 명확히하기 위해Transposon어떤 종류의 돌연변이 균주가 악취 버그와 공존 할 수 없는지 결정합니다 결과,flatum형성에 돌연변이가있는 운동 기능 장애 균주는 협착증을 통과 할 수 없다는 것이 밝혀졌다 이것은 버크 홀데 리아가 편모를 사용하여 협착을 통해 수영한다는 것을 시사합니다
많은 농업 해충은 악취 버그와 같은 악취가 장애물에 장내 공생 실시간 바카라아를 가지고 있습니다 우리가 전형적인 분류 악취 버그에 대한 위장관을 관찰했을 때, 악취 버그와 마찬가지로 위장관 중심 근처에 협착증이있었습니다 식품 안료가 흡수되고 흐름 경로가 검사되었을 때, 조사 된 모든 종에서 안료는 협착 후 공생 기관으로 흐르지 않았다 (도 4) 이러한 결과에 기초하여, 많은 악취 버그에 공통적으로 소화관은 "식품을 소화하고 흡수하는 전선"과 "공생 실시간 바카라아에 거주하는 등"으로 기능적으로 차별화되고 공생 실시간 바카라아가 협착에 의해 선택된다고 믿어진다
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| 그림 4 안료로 빨려 들어간 악취 버그의 소화관 (노란색 화살표는 협착증을 나타냅니다) |
앞으로, 우리는 악취 버그에 중점을 둔 실시간 바카라아 분류 기관인 협착증에서 발현 된 유전자와 단백질을 종합적으로 분석하고 공생 실시간 바카라아가 장 선택하는 유전 적 기초를 명확하게 할 것입니다
협착증에 의한 실시간 바카라아 선택은 많은 해충, 악취 버그에서 발견되는 일반적인 메커니즘이며, 유전 적 기초를 설명하면 공생 실시간 바카라아의 감염 및 식민지화를 억제하는 새로운 해충 방제 기술의 발달로 이어질 것으로 예상되며, 우리는이 관점에서 연구를 수행 할 것입니다