RIKEN（院长：Ryoji Noyori）和国立先进工业科学技术研究所（院长：Yu Nomakuchi）发现，通过跨物种移植生活在蚜虫体内的特定共生细菌，某些蚜虫可以在它们以前不能用作食物的植物上生存和繁殖。该研究由松本分子昆虫学实验室的基础科学研究特别研究员土田努、高级研究员松本正吾、理化学研究所核心研究所（所长玉尾晃平）和日本综合技术研究所共同进行生物过程研究部（研究部主任 镰形阳一）这是生物共生进化机制研究组组长深津竹间和首席研究员古贺龙一共同研究的结果。
许多昆虫的消化器官和细胞中都有具有特殊代谢功能的共生微生物。由于这些共生微生物，昆虫宿主能够利用正常动物缺乏的食物资源生存和繁殖。如果这些控制特定食物资源使用的共生微生物的感染扩散到其他昆虫物种，那么使用以前无法获得的食物资源的能力以及更有效地利用现有食物资源的能力也将扩大，从而导致具有新能力的昆虫的产生。例如，原本无害的昆虫通过获得共生微生物，可以成为农作物的害虫。但到目前为止，共生微生物的水平感染的报道赋予昆虫利用新食物资源的能力。
研究小组发现某些蚜虫体内存在共生细菌雷吉拉通过对另一种蚜虫的研究，我们发现这种蚜虫可以在以前无法获得的猎物植物上生存和繁殖。
这项研究成果从害虫防治的角度来看也很重要“昆虫的植物适应''属性可以通过共生细菌的感染跨物种传播，为解释自然界中植物和昆虫之间的关系、饮食习惯的进化以及新兴害虫的起源提供了新的视角。
这项研究成果发表在英国科学杂志``生物学快报发布之前，将发布网络版（日本时间9月29日）。
昆虫通过与特殊微生物建立密切的共生关系来适应各种环境。在许多共生关系中，研究最多的例子是蚜虫和生活在其中的共生细菌之间。Buchnera aphidicola（以下简称布赫内拉：与图1的关系）。布赫内拉与几乎所有 4,400 种已知的蚜虫共存，并提供蚜虫赖以生存的植物韧皮部液体中缺乏的必需氨基酸和维生素，使其成为蚜虫的重要存在。在许多蚜虫的体内，布赫内拉之外，还有各种各样的细菌，称为任意共生菌。尽管这些可选的共生细菌对于宿主的生存和繁殖并不是必需的，但最近的研究表明，它们赋予宿主蚜虫高温耐受性、寄生蜂耐受性，甚至植物适应能力。
 |
图1 蚜虫共生菌 |
蚜虫体内存在一种称为“真菌细胞”的特殊细胞（Myc），真菌细胞内是蚜虫所必需的共生细菌布赫内拉（绿色）住在那里。任何共生细菌雷吉拉（红色）存在于真菌细胞和鞘细胞（图中箭头）以及蚜虫的血淋巴中。 |
它是蚜虫的一种共生细菌昆虫雷吉拉（以下简称雷吉拉：图1)是在各种蚜虫物种中检测到的细菌。土田研究员和他的团队此前曾研究过豌豆蚜（豌豆蚜：许多人物（图2左侧）雷吉拉的存在体内的豌豆蚜在白三叶草上繁殖旺盛。
蚕豆蚜 (粗尾鹬：图2右）是一种不能利用白三叶草的蚜虫，与豌豆蚜不同。到目前为止，雷吉拉携带豌豆蚜的血淋巴11576_11617|转化为豌豆蚜显微注射法雷吉拉易于传输且稳定维护。这一结果表明蚕豆蚜适应了白三叶草雷吉拉的主机。研究小组是雷吉拉是否可以以白三叶草为食。
 |
图2 豌豆蚜和蚕豆蚜 |
豌豆蚜（左）可以使用白三叶草（中）作为寄主植物，但阔豌豆蚜（右）不能使用白三叶草。 |
使用显微注射法观察豌豆蚜血淋巴中存在的共生细菌雷吉拉被移植到从不同地点收集的三株蚕豆蚜中。移植雷吉拉在所有谱系中从亲本到后代都是稳定的垂直感染移植后70代后仍存在共生细菌雷吉拉的感染率为 100%。这意味着蚕豆蚜雷吉拉的潜在宿主，至少在某些情况下雷吉拉的感染保持稳定，并稳定地遗传给后代。
在白三叶草上雷吉拉的蚕豆蚜虫时，80%的蚕蚜虫在移植后2天内死亡。在某些菌株中，一些蠕虫存活到成年，但在产下少量幼崽后死亡。另一方面，雷吉拉的3个品系豌豆蚜中有2个品系在白三叶草上的存活期显着延长，成虫的存活期延长，从而导致后代数量增加（图3）。
 |
图3 蚕豆蚜在白三叶草上的生存 |
共生细菌雷吉拉对受感染昆虫（橙色实线）和未受感染昆虫（绿色虚线）使用 100 只 3 日龄幼虫的结果雷吉拉显着延长白三叶草的存活期，而白三叶草以前不能用作食物（广义线性模型，p<005），甚至在尚未成年的品系中也证实了后代，表明植物适应性有所改善。 |
这些结果表明，一些蚜虫物种通过移植其他蚜虫物种的共生细菌而获得了植物适应能力，使它们能够在以前不能用作食物的植物上生存和繁殖。这一结果是世界上第一份报告，表明植物通过共生细菌感染在物种之间传播适应性不仅是理论上的，而且实际上是可能的。
目前，我们的目标是阐明共生细菌提供的植物适应的生理和分子机制，从生命科学的角度来看，这是一个有趣的现象。雷吉拉的全基因组分析、共生菌和蚜虫表达基因的综合分析以及代谢物分析。
此外，蚜虫是世界范围内的重要害虫，其繁殖能力强，对农作物造成直接危害，并可引起病毒性疾病，亟需有效的防治方法。这项研究的进展使得揭示蚜虫适应植物的一个重要分子机制成为可能，通过抑制这一分子机制，或许有可能开发出针对害虫种类且对环境造成较小破坏的害虫防治方法。未来我们计划考虑开发此类应用技术的可能性。