2023 年 10 ⽉ 3 ⽇
報道関係者各位
国⽴⼤学法⼈筑波⼤学

クサカゲロウの腸内から新規の酵⺟を複数種発⾒クサカゲロウという昆⾍の腸内から酵⺟を分離し、その多様性について、国内で初めて調査しました。
その結果、これまで知られていた以上に幅広い種類のクサカゲロウ科昆⾍に酵⺟が⽣息していたこと、また、それらは主に３種の未記載種で構成されていたことを明らかにしました。

キノコやカビを含む菌類（真菌類）の中には、菌⽷を作らず出芽や分裂によって単細胞で増殖を⾏う種（酵⺟）が広く存在します。酵⺟は単細胞で増殖するため、養分を含んだ液体環境に適しており、樹液や花蜜、汚泥などから多種多様なものが得られます。昆⾍の腸内も酵⺟の宝庫であり、クサカゲロウ科昆⾍においても 1970 年代から腸内に酵⺟が⽣息していることが知られています。しかしながら、3亜科あるクサカゲロウ科全体に普遍的に酵⺟が存在するのかどうかは不明でした。
本研究では、⻑野県の菅平⾼原および茨城県の筑波⼤学キャンパスなどでクサカゲロウ科昆⾍の成⾍を採集し、その腸内から酵⺟を分離、培養して、分類学的な所属の決定と記載を⾏いました。採集した計 58 個体のクサカゲロウは、2 亜科 6 属 9 種に同定され、その全個体から酵⺟を分離することができました。DNA の配列情報から、これらはすべてメチニコビア（Metschnikowia）属であり、３系統（clade I, II, III）に分かれることが明らかになりました。このうち、clade I には 1 未記載種が含まれていました。また、clade II は全くの新しい系統であり、形態や⽣理学的性質から２種に分けられました。clade II は２亜科のクサカゲロウから得られ、これまで知られていた以上に多様なクサカゲロウ科昆⾍に酵⺟が⽣息していることが判明しました。以上の結果に基づき、これらの酵⺟をMetschnikowia 属の 3 新種として記載し、その形状が楽器の琵琶に似ていることから、能や平家物語に登場する三⾯の琵琶の名器に因んで命名しました。

研究代表者
筑波⼤学⽣命環境系
出川 洋介 准教授

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研究の背景菌類（真菌類）には、キノコやカビとともに、酵⺟が含まれます。パンやお酒を造るのに⽋かせない狭義の酵⺟（コウボキン・Saccharomyces cerevisiae）に加えて、菌⽷を作らず出芽や分裂によって単細胞で増殖を⾏う菌類を広義の酵⺟と称します。コウボキンを含む⼦嚢菌注１)には 6 万もの種があり、このうち、とりわけコウボキン亜⾨には多種多様な酵⺟が含まれています。単細胞で増殖を繰り返す酵⺟という体制は、養分を含んだ液体環境に適した形態であり、⾃然界では、液体状の樹液や花蜜、汚泥などから得られます。昆⾍の腸内も酵⺟の宝庫であり（Vega and Blackwell, 2005）、本研究で扱ったクサカゲロウ
科注２)昆⾍においても、1970 年代から、腸内に酵⺟が⽣息していることが知られてきました。当初、クサカゲロウの腸内酵⺟は、⽣物農薬への利⽤を⽬指した北⽶での研究（Hagen, Tassan, and Sawall, 1970）
が な さ れ た 際 に 発 ⾒ さ れ 、 そ の 後 2000 年 代 に な っ て 、 よ う や く 分 類 学 的 位 置 づ け が 解 明 しMetschnikowia 属注３)に属す特異な種であることが明らかにされました(Nguyen et al. 2006; Suh, Gibson,and Blackwell 2004)。しかし、過去の研究は、3 亜科あるクサカゲロウ科の 1 亜科のみを対象としており、腸内酵⺟が、クサカゲロウ科全体に普遍的なものかどうかが不明でした。また、⽇本では、クサカゲロウの腸内酵⺟については調査前例がありませんでした。
研究内容と成果
本研究では⻑野県の菅平⾼原を中⼼に、茨城県の筑波⼤学構内など、各地でクサカゲロウ科昆⾍の成⾍を採集し（図１）、そこから酵⺟を分離、培養、分類学的に同定して、検出された未記載種について、新種として記載注４）しました。採集したクサカゲロウ科昆⾍は合計 58 個体で、これらは 2 亜科 6 属 9 種に同定されました。58 個体それぞれについて、前腸の内容物を培養したところ、全個体から酵⺟が検出され、それぞれ 1 株ずつを分離培養しました。そして、28S rDNA 領域の配列を決定し、BLAST 検索注７)をして予備的に解析を進めたところ、全株が Metschnikowia 属菌であることが明らかになりました。
次に、同属の 28S rDNA 領域のデータセットを作成し、最尤法で系統解析注５)を⾏った結果、得られた酵⺟は⼤きく 3 つのクレード（clade I, II, III）注６)に分かれることが分かりました。Clade I は既知のクサカゲロウ科昆⾍腸内酵⺟を含むクレードで、細胞が球形であること、および、Chrysoperla 属のクサカゲロウ科昆⾍から得られやすいという特徴があり、分離株もこれらの特徴を有していました。しかし、他の⽣理学的な特徴が異なっており、ITS 領域を⽤いた系統解析では既知種と分かれたことから未記載種と判断し、M. shishimaru として記載しました。Clade II は完全な新規系統で、2 亜科のクサカゲロウ科昆⾍から得られた分離株が属しており、2 つのサブクレード（A, B）に分かれていました。サブクレード A は、厚壁胞⼦の形態が亜球形から紡錘形であり、サブクレード B は球形、姉妹群の M. corniflorae は球形から亜球形である点で区別されました。また、サブグレードＢが栄養源として 4 種類の炭素源を利⽤できるのに対して、サブグレード A はこれらを利⽤できないという点で、明瞭に区別されました。以上の結果か
ら、２つのサブクレード A と B をそれぞれ M. kenjo と M. seizan として新種記載しました。Clade IIIは、クサカゲロウ科昆⾍腸内由来の既知種 1 種とブドウ由来の既知種 2 種を含むクレードでした。本研
究では 1 株のみが得られ、クレード内の系統関係も不明瞭であったため新種として記載はせず、引き続き、データ収集を続けることとしました。Metschnikowia 属の酵⺟は、有性⽣殖をする際に、楕円形の酵⺟細胞の⼀端が細⻑く伸びて、特徴的な形の⼦嚢になり、内部に針状の⼦嚢胞⼦を作ります。通常、有性⽣殖の誘導は難しいのですが、今回、培地上で酵⺟と他のカビと共培養をして戦わせるという新しい⽅法を⽤いることにより、⼦嚢の誘導に⼀部、成功し、記載に盛り込むことができました（参考図）。
なお、新種記載した種⼩名については、これらの⼦嚢の形状が⽇本古来の楽器「琵琶」によく似ていることから、能（謡曲）の「絃上（観世流では⽞象）」や平家物語の「⻘⼭之沙汰」に登場し、名器と讃え2られた三⾯の琵琶(「絃上（⽞象）」、「⻘⼭」、「獅⼦丸」)になぞらえ、3 新種の酵⺟のうち⼦嚢が未発⾒のclade I の未記載種は獅⼦丸に因んで M. shishimaru、clade II の２種をそれぞれ M. seizan、M. kenjo と命名しました（図３）。この三⾯の琵琶は、現在は⾏⽅不明とされていますが、遣唐使の藤原貞敏が唐から持ち帰ったとされ、このうち獅⼦丸は、あまりにも素晴らしい⾳⾊を出すので、⽇本に持ち帰る途上、海底の⼋⼤⿓王が聞き惚れて、⻯宮城に持って⾏ってしまったとも、洋上の荒波を鎮めるために海底の⻯王に献じたともいわれています。能の絃上では、須磨の浦に村上天皇の亡霊が現れ、⿓王に命じて獅⼦丸を藤原師⻑に授けるというスト―リーになっており、今後、この酵⺟の⼦嚢の発⾒が期待されます。
本研究の結果、⽇本産クサカゲロウ科昆⾍も腸内に酵⺟を保有していること、また、クサカゲロウ科の2 亜科にわたって、普遍的に酵⺟を腸内に保有するという性質が共有されていたことが明らかになりました。
今後の展開
本研究では⽇本産クサカゲロウ科昆⾍を対象としましたが、⽇本において記録がない他の亜科⽬については調査が⾏えていません。また、clade II は、今回全く新しく発⾒された新規クレードであり、⽬下、⽇本産クサカゲロウ科昆⾍に固有な酵⺟だということになりますが、これは他の国や地域での研究が進んでいないためと考えられます。今後、より広範な地域で、クサカゲロウ科全体を対象とした調査が必要です。
参考図

図１ 本研究で採集したクサカゲロウ科の昆⾍（左：セボシクサカゲロウ、右：アミメクサカゲロウ）

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図２ 本研究の概要
成⾍のクサカゲロウ科昆⾍を採集し(A)、酵⺟を含んだ吐き出し物を回収、培養した(B)。そこから酵⺟細胞を１つ分離して、１株の分離菌株から DNA を抽出して、28S rDNA 領域の配列を決定し、系統解析を⾏った(C)。系統解析の結果を基に分離菌株を選定し、⽣理学的な性質(D)と形態情報を取得(E)して種を同定した。そのうち、いずれの既知種とも⼀致しないもの 3 種を未記載種と判断し、新種記載をした
(F)。

AB

図３ 本研究で発⾒した新種の酵⺟の⼦嚢（A：メチニコビア・ケンジョウ Metschnikowia kenjo、B：
メチニコビア・セイザン Metschnikowia seizan）。 スケールバーはいずれも 10 μm。

4⽤語解説注１）

⼦嚢・⼦嚢菌⾨

袋状の細胞の中で減数分裂が起きた結果、単相に戻った核を囲むように内⽣的に形成される胞⼦を⼦嚢胞⼦、これを格納している袋状の細胞のことを⼦嚢という。⼦嚢菌⾨は、⼦嚢・⼦嚢胞⼦を有性⽣殖構造として作る。
注２）

クサカゲロウ科

昆⾍のアミメカゲロウ⽬アミメカゲロウ亜⽬内の⼀つの科。1500 前後の種が知られているが、昆⾍の科としては⽐較的⼩さな分類群である。科内は 3 亜科に分かれるが、国内ではそのうち２亜科（クサカゲロウ亜科、アミメクサカゲロウ亜科）のみ確認されている。
注３） Metschnikowia 属
⼦嚢菌⾨コウボキン亜⾨コウボキン⽬の出芽酵⺟の１属。現在、単系統の属としては酵⺟では最⼤の属であり記載種数は 80 種を超える。特徴として紡錘型から針状の⼦嚢とその中に含まれる針状の⼦嚢
胞⼦を形成する。
注４）

記載

⽣物の個々の種に対して、その特徴を明らかにする⽂章を作成すること。分類学的には、ラテン語または英語による記載⽂を作成して、ラテン語の学名を与えて新種として発表することを指す。学名は属名と種⼩名の２つの要素で構成されており、今回の場合は、属名は既存の Metschnikowia 属となり、これに属する新しい種に対して種⼩名を付けた。
注５）

系統解析（分⼦系統解析）

系統解析は DNA データを⽤いる分⼦系統解析を指す。本研究では最尤法という計算⽅法を⽤い、Metschnikowia 属の現在の種の DNA 配列のデータセットの状態になる確率（尤度）を計算し、最も可能性の⾼いものを選択した。
注６）

クレード

ある共通の祖先から種分化して⽣じたすべての⼦孫を含む集まりのこと。近年、菌類の分類体系においては、分⼦系統解析の結果、ひとまとまりになった系統樹の枝をクレードと呼ぶこともある。
注７）

BLAST（Basic Local Alignment Search Tool）検索

NCBI（アメリカ国⽴⽣物⼯学情報センター）が提供している配列相動性検索システム。Web ブラウザーから、NCBI Genbank という公共データベースに登録された配列を対象に、検索が⾏えるという利点がある。特に菌類においては、rDNA 領域を⽤いた簡易同定に利⽤できる。
研究資⾦
本研究は、科研費による研究プロジェクト（19H03281、出川洋介）の⼀部として実施されました。また、本研究は JST 次世代研究者挑戦的研究プログラム（JPMJSP2124、吉橋佑⾺）の⽀援も受ました。
掲載論⽂【題 名】 Novel Metschnikowia yeasts from the gut of green lacewing in Japan.
（⽇本産クサカゲロウ科昆⾍腸内から得られた新規 Metschnikowia 属酵⺟）
【著者名】 吉橋佑⾺（筑波⼤学⽣物学学位プログラム博⼠後期３年）、出川洋介（筑波⼤学⽣命環境系）【掲載誌】 Antonie van Leeuwenhoek【掲載⽇】 2023 年 9 ⽉ 28 ⽇
【DOI】

10.1007/s10482-023-01887-05

問合わせ先【研究に関すること】
出川 洋介（でがわ ようすけ）
筑波⼤学⽣命環境系／⼭岳科学センター菅平⾼原実験所 准教授
URL: https://dgw-sugadaira.jimdofree.com/【取材・報道に関すること】
筑波⼤学広報局
TEL: 029-853-2040
E-mail: kohositu@un.tsukuba.ac.jp

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