Vera-Ponce de León A, Sanchez-Flores A, Rosenblueth M, Martínez-Romero E.
Front Microbiol. 2016 Jun 23;7:954.
doi: 10.3389/fmicb.2016.00954. PMID: 27446001; PMCID: PMC4917543.
昆虫は生物圏で最も多様な節足動物であり、ほぼすべての環境に生息している。昆虫は多種多様な栄養素を摂取することができるが、これはおそらく真菌類を含む微生物が関連しているためだろう。多くの節足動物が酵母様微生物を体内に保有しているという証拠があり、143種を含む少なくとも8つの目の昆虫が、真菌と関連していることが報告されている。Nilaparvata lugensやDrosophila melanogasterでは、mycetocyteと呼ばれる高度に専門化された細胞の中に、酵母を収容している。真菌類は、昆虫の生殖器官や脂肪組織だけでなく、昆虫の腸内でも発見されている。また、真菌類は昆虫の発生において重要な役割を果たしていることを示している。真菌類は、餌に不足している窒素化合物を提供したり、高分子量化合物を分解して交尾やコミュニケーションのためのフェロモンを生成したりすることができる。ゴキブリ、シロアリ、カメムシ、ウンカ、カブトムシなどの昆虫では、窒素排泄の主要産物である尿酸は細菌や真菌の共生体によってリサイクルされている。しかし我々の知る限りでは、カイガラムシにおける尿酸の含有量や異化についての報告はない。
Dactylopiidae科には、一般的に “サボテンコチニール “または “コチニールカイガラムシ “と呼ばれるDactylopius (Costa)という1属のみが含まれている。 本属には10種が報告されており，そのうち6種であるD. ceylonicus, D. confusus, D. opuntiae, D. coccus, D. bassi, D. tomentosusがメキシコに生息している。これらの昆虫は、染料や顔料として繊維、化粧品、医薬品、食品産業で使用されるglycoside-anthraquinone分子であるカルミン酸の主な供給源である。これらのDactylopius種はすべてカルミン酸を産生するが、D. coccusのみがその色素の量と質が高いために養殖され、商業目的で利用されている。
Dactylopius cochinealはその生涯をOpuntiaとNopaleaサボテンの樹液を餌として過ごすが、この樹液は主に水分（湿重量88〜95％）からなり、タンパク質濃度は低い。このことから、窒素欠乏は共生微生物によって供給される可能性があると考えられた。Dactylopiusの共生微生物の多様性については、ほとんど記述されていない。Dactylopius種の細菌群集については、いくつかの報告がある。しかし、このコチニールカイガラムシとの関連で考えられる真菌群集とその役割についての報告はない。本研究の目的は、Dactylopius種の多様なステージと組織からの真菌を同定して記述すること、およびこれらの昆虫における尿酸異化におけるそれらの役割を決定することであった。
本研究では、D. coccusおよび他の非家畜化Dactylopius種に関連する真菌について研究した。発達段階の異なる雄と雌から様々な培地で37種の真菌を分離した。培養した真菌の26S rRNA遺伝子とITS配列から、Dactylopiusと関連するCryptococcus, Rhodotorula, Debaryomyces, Trametes, Penicilliumが明らかになった。昆虫の発生段階の異なる組織抽出物からは、尿酸とuricase活性が検出された。抗真菌処理後に、尿酸濃度が高くuricase活性が低い現象が観察され、したがって真菌の代謝が重要な役割を果たしていることが示唆された。さらに、窒素リサイクル代謝に関与していると考えられる尿酸分解性真菌の分離株が同定され、特徴づけられた。また、D. coccusの腸管とヘモリンパのDNAからメタゲノム解析を行った結果、尿酸の異化に関与する真菌遺伝子の存在が確認され、真菌が尿酸分解によってDactylopiusの窒素リサイクルプロセスを助けていることが示唆された。これらの結果はいずれも、Dactylopius のようなカイガラムシにおける真菌群集の重要性を示している。
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