[理研ニュース 2009年5月号]

アブラムシは別の細菌から獲得した遺伝子で共生細菌を制御

2009年3月10日プレスリリース ──アブラムシと共生細菌の関係について教えてください。
中鉢：アブラムシは、栄養価の低い植物師管液だけを餌としながら、世界中の農作物に大きな被害を与えるほどの爆発的な繁殖力を示します。これを可能にしているのが細菌との共生関係です。アブラムシは、特殊な細胞「菌細胞」の中に相利共生細菌「ブフネラ」を収納し、師管液に不足している必須アミノ酸などの栄養分をつくらせ、補ってもらっています。実験的にブフネラを除くと、アブラムシは繁殖できなくなります。一方、ブフネラは、1億年以上にわたってアブラムシの体内だけで生活しており、この過程で多くの遺伝子を失っているため、もはや菌細胞の外では生存できなくなっています。つまり、アブラムシとブフネラは、お互いに単独では生存できず、両者を合わせて一つの生物のように振る舞っているのです。
──どのように今回の成果を導き出したのですか。
中鉢：まず、菌細胞で発現しているアブラムシの遺伝子を網羅的に解析し、細菌の遺伝子によく似た二つの遺伝子「ldcA」と「rlpA」を見つけました。この二つの遺伝子を詳細に解析した結果、ldcAは細菌の細胞壁の基本骨格をつくる化合物「ムレイン」の代謝にかかわる遺伝子でした。また、この遺伝子は菌細胞で特異的に発現していることも分かりました。ブフネラにもムレインはありますが、この遺伝子を欠いています。つまり、アブラムシのldcAがブフネラの遺伝子の欠如を補って、ムレイン代謝を可能にしていると考えられます。さらに驚くべきことに、ldcAはブフネラとは遠縁で、かつてアブラムシに感染していたまったく別の細菌に由来するものでした。
　もう一つのrlpAは、タンパク質「レアリポプロテインA」をつくる遺伝子でした。この遺伝子もブフネラに存在しませんが、菌細胞で特異的に発現していることから、ブフネラの生存には欠かせないものだと考えられます。由来する細菌の系統を特定することはできませんでしたが、この遺伝子は細菌の遺伝子配列とアブラムシ本来の遺伝子配列が融合して形成されたものと推察できます。
　二つの遺伝子やその転写産物の構造を解析した結果、いずれも原核生物である細菌の遺伝子由来にもかかわらず、真核生物に特徴的な構造をしていました。つまり、アブラムシのゲノムに取り込まれた後、真核生物型の遺伝子構造および転写産物構造を獲得したことが分かります。
──今後の展開について教えてください。
中鉢：今回、アブラムシがブフネラとは別の細菌から遺伝子を獲得したことが分かりましたが、“ブフネラは進化の過程で遺伝子をアブラムシのゲノムへ移すことはなかったのか？”という疑問が残りました。現在、私たちはエンドウヒゲナガアブラムシ（写真）の全ゲノム配列を解析中です。その結果から、この疑問は近々決着するでしょう。また、アブラムシには農業害虫種が多数いますが、いずれもブフネラなしでは繁殖できません。共生系をより深く理解し、これを標的とすれば、生態系に負荷のかからない安全な害虫防除法の開発にもつながるでしょう。■