米乐m6官方网站[所长：吉川博之]（以下简称“AIST”）生物功能工学部[所长：栗山浩]高级研究员竹间深津领导的研究小组发现，一种名为豌豆蚜的昆虫的植物适应性对体内存在的植物产生了特殊影响。共生细菌规定的这是由于宿主植物的特异性，这是生物体极其重要的生态特性。共生微生物控制。
过去，人们普遍认为生物体的宏观特性，例如寄主植物的特异性和环境适应性，当然是生物体本身的特性。然而，这一发现提出了一个新的视角：虽然看不见，因此未被注意到，但在体内共生的微观共生微生物群落的存在和功能可能对我们观察到的各种生物现象产生重大影响。这项研究结果可能对微生物学、昆虫学、生态学、农业和害虫控制等生物学各个领域的现象理解方式和研究方法产生广泛影响。
该研究成果发表在2004年3月26日美国科学杂志《Science》＊
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照片豌豆蚜
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＊Tsuchida, T、Koga, R 和 Fukatsu, T (2004) 兼性共生体控制的寄主植物特化。科学303: 1989.
燕尾蝶幼虫只吃橘科植物的叶子。然而，类似的日本燕尾蝴蝶只吃胡萝卜和欧芹叶，并不关注柑橘。蚕幼虫除了桑叶之外绝不会接受任何东西。这样一来，各种食草昆虫一般都不能以任何植物为食，而只能以非常有限的几种植物为食。这种现象称为“宿主植物特异性”。
宿主植物特异性被认为是由于植物中所含的营养和化学成分因物种而异，并且由于植物会产生各种有毒物质和驱虫成分以防止食草动物的伤害，因此除非植物进化出解毒机制，否则不能使用植物。这是一个与生理学、生物化学、生态学、昆虫和植物之间的共同进化等相关的有趣现象，从农业生产和害虫防治的角度来看也很重要，人们正在从基础和应用角度进行积极的研究。
寄主植物特异性是一种极其重要的生态特性，它决定了食草动物的食物、栖息地和环境，甚至相关物种和它们可能相互作用的其他物种的群落。人们认为这种宿主植物特异性是仅由食草动物本身的基因型决定的特性，这可能是很自然的。事实上，在许多情况下似乎都是这种情况。
另一方面，众所周知，许多昆虫体内都有多种共生微生物，这些微生物可以对宿主的生理功能和表型产生重大影响。据估计，超过一半的昆虫物种拥有某种共生微生物。然而，尚无研究表明共生微生物能够显着影响昆虫的寄主植物特异性。
由高级研究员 Takema Fukatsu 和研究员 Ryuichi Koga 领导的 AIST 小组正在推动针对难以培养的共生微生物的各种研究项目，这些微生物是未经开发的遗传资源的宝库。这项研究的结果是从一个探索昆虫共生细菌的多种生物学功能的项目中获得的。实际负责这项研究主要部分的是曾就读于东京大学研究生院文理科学研究生院、后来成为产业技术综合研究所特别研究员的土田勉博士。
豌豆蚜[见图1，左]是一种吸食汁液的昆虫，其主要寄主植物是豌豆[见图1，中]和白三叶草[见图1，右]。人们知道，这些蚜虫总是携带一种名为 Buchnera 的共生细菌，为它们提供必需氨基酸。我们发现除了 Buchnera 之外，还有一种未描述的共生细菌（暂定为暂停)[见图2]被发现经常被感染。
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图 1：日本豌豆（中）和白三叶草（右），它们是豌豆蚜虫（左）的寄主植物。
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与 Buchnera 不同，PAUS 并不是蚜虫生存所必需的。平均而言，现场PAUS感染频率仅为15%左右。然而，当仅限于白三叶草时，经常会检测到它。为什么宿主生存不需要共生细菌，只在白三叶草的田间种群中普遍存在？
我们使用了新开发的选择性抗生素去除方法，仅去除 PAUS，而不影响蚜虫体内的 Buchnera。结果，白三叶草上产生的蚜虫数量没有变化，但白三叶草上的蚜虫数量减少了一半。对于这只蚜虫显微注射法再次感染PAUS时，白三叶草产生的后代数量几乎完全恢复。
换句话说，它清楚地表明，感染一种名为 PAUS 的共生细菌可显着提高宿主蚜虫的适应性，特别是在白三叶草上。这项研究首次揭示了昆虫宿主植物的特异性可以由共生微生物决定。
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图2 豌豆蚜的内共生系统。感染共生细菌 PAUS（红色）后，白三叶草上会产下许多幼虫。绿色是必需的共生细菌Buchnera，蓝色是寄主蚜虫的细胞核。刻度为50μm。
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未来的挑战是阐明蚜虫宿主植物因 PAUS 感染而发生适应变化现象的生理和分子基础。此外，我们计划阐明在蚜虫以外的昆虫中观察到 PAUS 感染的程度，以及它如何影响宿主植物特异性等特性。对 PAUS 等共生细菌的功能和基因组分析可能会产生对实际应用很重要的新知识。通过这些研究，我想探讨共生微生物在生物体适应环境中发挥重要作用的现象的多样性、共性和应用潜力。