Thesis or Dissertation キイロショウジョウバエ種群におけるアオカビ摂食が腸内細菌叢に与える影響の検証

清野, 健司

pp.1 - 50 , 2017-03-25
Description
ショウジョウバエは腐敗、発酵した果実、樹液、朽木、キノコなどを主食としていることが知られているが、種によって異なる環境に生息していることから、異なる微生物に適応してきたと考えられる。例えば、キイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)は、人の生活環境に適応し、世界各地に広く分布している。一方、同じキイロショウジョウバエ種群に属するタカハシショウジョウバエ(D.takahashii)、イチジクショウジョウバエ(D.ficusphila)、キハダショウジョウバエ(D.lutescens)は、キイロショウジョウバエとは異なり、野外に生息している。この様に、生息する環境の違いから、これら4種の間には微生物に対する応答に差異があることが予想される。そこで本研究では、4種のショウジョウバエの微生物に対する適応の違いを調べるため、アオカビ(Penieillium sp.)を経口摂食した幼虫の腸内細菌叢の変動を、次世代シーケンサーを用いた16S rRNA遺伝子解析によって調べ、4種間での比較を行った。その結果、D.melanogasterにおいては、アオカビを摂食しなかった場合はAcetobacteriaceae科に属する細菌が菌叢の8割以上を占め優占的となった。アオカビを摂食した場合は2~3割の細菌の組成に差が見られたが、優占的な細菌群がAcetobacteriaceae科であることに変わりなかった。この結果は、レプリケーション間においても同様であった。D,takahashii、D.ficusphila、D.lutescensにおいては、アオカビを摂食した場合、摂食しなかった場合ともに、Acetobacteriaceae科、Lactobacillaceae科、Propionibacteriaceae科に属する細菌が全体の8割以上を占めていた。この4種においては、摂食しなかった場合でも、アオカビを摂食した場合でも、レプリケーション間で細菌叢にばらつきが見られた。そこでScheirer-Ray-Hare検定を用いて、アオカビを摂食したことによって細菌叢の組成に影響を与えるかを解析した。その結果、アオカビ摂食による細菌叢の組成の違いには統計的に有意な差は得られなかった。今回の研究から、アオカビによる腸内細菌叢への影響は明らかにできず、4種間でアオカビへの耐性の比較はできなかったが、ショウジョウバエ幼虫の腸内細菌叢は、飼育している培地の細菌叢が大きく影響することが示唆された。
Drosophila flies mainly feed on fallen (fermented) fruits, slime fluxes, degraded mushrooms and decaying wood, which are biochemically processed by various bacteria and fungi. Because Drosophila flies and maggots are exposed to various microorganisms throughout their life by ingestion. Therefore, Drosophila species should have adapted to various microbial environments. In this study, I focused on four Drosophila species, Drosophila melanogaster, D. takahashii, D. lutescens and D. ficusphila belonging to the melanogaster species group, which have different ecological characters. For example, D. melanogaster is a cosmopolitan species that adapts to domestic environment. By contrast, D. takahashii, D. lutescens and D. ficusphila inhabit natural field environment. These facts indicate that responses to microbes are different among these Drosophila species. To clarify mechanisms of responses to microbes and their evolutionary differentiations among species, the influence of ingesting Penicillium sp. on gut microbiota was compared among these four species by 16S rRNA gene amplicon sequencing by a high throughput DNA sequencer. As the results, bacteria belonging to the family Acetobacteriaceae dominated in the gut microbiota of D. melanogasterlarvae, when they did not ingest Penicillium. Bacteria belonging to the family Acetobacteriaceae dominated when they ingested Penicillium as well, but there were 20-30 % differenced in the gut microbiota in total. Similar results were obtained by replicating the experiment several times. The bacterial families Acetobacteriaceae, Lactobacillaceae and Propionibacteriaceae accounted for approximately 80 % of the gut microbiota in other three species, when they did not ingest Peniciilium. In these four species, the gut microbiota varied among the replications and when they ingested Penicillium. Using the Scheirer-Ray-Hare test, I examined the factors of the variations in the gut microbes. As the results, there was no statistical significance due to the Penicillium ingestion. Therefore, the influence of Penicillium on gut microbiota was not detected. The variations in the gut microbes among replications was attributed to the difference in microbiota in the rearing medium of Drosophila larvae.
首都大学東京, 2017-03-25, 修士(理学)
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