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Elucidating the molecular basis of floral scent diversification driven by plant-pollinator mutualisms.

Research Project

Project/Area Number 15H05604
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Evolutionary biology
Research InstitutionNational Museum of Nature and Science, Tokyo

Principal Investigator

Okuyama Yudai  独立行政法人国立科学博物館, 植物研究部, 研究主幹 (40522529)

Research Collaborator Kakishima Satoshi  
Okamoto Tomoko  
Nakazato Takeru  
Nagano Atsushi  
Kato Makoto  
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥22,620,000 (Direct Cost: ¥17,400,000、Indirect Cost: ¥5,220,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2017: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2015: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
Keywords花香分析 / 送粉 / 比較ゲノム解析 / 遺伝子発現解析 / 生態的種分化 / 二次代謝 / ジメチルジスルフィド / 送粉生態 / 腐肉擬態 / 進化 / 分子系統学 / 送粉共生 / 多様化 / 揮発成分 / 送粉者 / 揮発性分 / トランスクリプトーム解析 / 遺伝子機能解析 / 進化生物学一般
Outline of Final Research Achievements

We obtained the comprehensive datasets of floral scent profiles for the genus Asarum (Aristolochiaceae), Phyllanthus (Phyllanthaceae), and Mitella (Saxifragaceae). Especially we found that the species of the genus Asarum have complex and diverse floral scent profiles; even closely related species had strikingly dissimilar scent profiles. We surveyed the pollination systems for some Asarum species that have diverse floral scent profiles, and found that the pollinators were different among species. We successfully cloned some floral scent-associated genes from these plants. We further obtained the signature of expected divergent selection during ecological speciation in at least three floral scent-associated genes in the genus Mitella.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物の種の多様性が生じた背景には花粉を運ぶ昆虫(送粉者)との多様かつ特異的な関係が存在すると考えられる。本研究では日本で著しい多様化を遂げた植物の種群としてユキノシタ科チャルメルソウ属やウマノスズクサ科カンアオイ属を研究材料とすることで、送粉者との多様な関係を形作り、ひいては植物の種分化を促した重要な要素の一つとして花の香りの進化があった、という仮説を提唱し、それを部分的に実証することに成功した。

Report

(5 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (29 results)

All 2019 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 3 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 8 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] DNAシーケンス「革命」がもたらす日本列島における植物系統地理・系統進化研究の新展開2019

    • Author(s)
      岩崎貴也、奥山雄大
    • Journal Title

      生物科学

      Volume: 70 Pages: 112-123

    • NAID

      40021805501

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    • Author(s)
      Satoshi Kakishima, Yudai Okuyama
    • Journal Title

      Bulletin of the National Museum of Nature and Science. Series B, Botany

      Volume: 44 Pages: 41-51

    • NAID

      40021533894

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  • [Journal Article] Bryophytes facilitate outcrossing of Mitella by functioning as larval food for pollinating fungus gnats.2018

    • Author(s)
      Yudai Okuyama, Tomoko Okamoto, Jostein Kjaerandsen, Makoto Kato
    • Journal Title

      Ecology

      Volume: 99 Pages: 1890-1893

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    • Author(s)
      Kiyotaka Hori, Yudai Okuyama, Yasuyuki Watano, Noriaki Murakami.
    • Journal Title

      Chromosome Botany

      Volume: 13 Pages: 9-24

    • NAID

      130007437449

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    • Author(s)
      Satoshi Kakishima, Yudai Okuyama
    • Journal Title

      Bulletin of the National Museum of Nature and Science. Series B, Botany

      Volume: 44 Pages: 173-179

    • NAID

      40021884001

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  • [Journal Article] Compartmentalized floral scent emission in two species of Mitella (Saxifragaceae).2016

    • Author(s)
      Yudai Okuyama
    • Journal Title

      Bulletin of the National Museum of Nature and Science. Series B, Botany

      Volume: 42 Pages: 1-6

    • NAID

      40020879240

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    • Author(s)
      Okuyama, Y
    • Journal Title

      Acta Phytotaxonomica et Geobotanica

      Volume: 67 Pages: 17-27

    • NAID

      110010042594

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    • Author(s)
      Okuyama, Y
    • Journal Title

      Bulletin of the National Museum of Nature and Science. Series B, Botany

      Volume: 41 Pages: 125-129

    • NAID

      40020628098

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  • [Journal Article] 日本産チャルメルソウ属およひ近縁種(ユキノシタ科)の自然史2015

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      奥山雄大
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      分類

      Volume: 15 Pages: 109-123

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  • [Presentation] カンアオイ属で繰り返し進化した臭い花:その送粉様式との関連性2018

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  • [Presentation] ゲノム系統学的手法から浮かび上がる地域固有植物種・個体群の分化史2018

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      奥山雄大
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      日本生態学会第65回全国大会,シンポジウムS13 系統地理学と地質学からせまる日本列島の生物多様性形成史
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  • [Presentation] Ecological speciation through floral scent/pollinator divergence in Asian Mitella.2017

    • Author(s)
      Yudai Okuyama
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      The XIX International Botanical Congress Shenzhen, China., Symposium T2-53: Role of plant-pollinator interactions in generating and maintaining biodiversity.
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] カンアオイ属における著しい花香の多様化と明らかになりつつあるその送粉様式2017

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      柿嶋聡・岡本朋子・菅原敬・奥山雄大
    • Organizer
      日本植物学会第81回大会
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  • [Presentation] 花の進化の裏側にある昆虫とのふしぎな関係2017

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      奥山雄大
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      日本植物学会第81回大会公開講演会
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  • [Presentation] ユキモチソウ(サトイモ科:テンナンショウ属)で発見された驚くべき送粉様式2017

    • Author(s)
      奥山雄大・柿嶋聡・都野展子・保坂健太郎・伊東拓朗
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      日本植物学会第81回大会
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  • [Presentation] 日本産チャルメルソウ属を送粉するキノコバエ類の生活史・生物学的実態の解明2017

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      奥山雄大・Jostein Kjaerandsen・岡本朋子・加藤真
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      第49回種生物学シンポジウム
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  • [Presentation] チャルメルソウ生態的種分化の遺伝学-送粉者を操る花の匂いの遺伝基盤に迫る2016

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      奥山雄大
    • Organizer
      日本遺伝学会第88回大会シンポジウム「フィールドの遺伝学」
    • Place of Presentation
      日本大学国際関係学部三島駅北口校舎(静岡県三島市)
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  • [Presentation] 花の香りから解き明かす未知の送粉様式の多様性とその進化2016

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      奥山雄大、柿嶋聡、岡本朋子
    • Organizer
      第48回種生物学シンポジウム「日本列島の植物に秘められた送粉生態学の新しい世界」
    • Place of Presentation
      キロロ トリビュートポートフォリオホテル北海道(北海道赤井川村)
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  • [Presentation] ゲノム情報から花の匂いの多様化メカニズムを探る2016

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      奥山雄大
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      2016年度国立遺伝学研究所研究集会「次世代モデル生物におけるゲノム情報利用ワークショップ」
    • Place of Presentation
      国立遺伝学研究所(静岡県三島市)
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    • Invited
  • [Presentation] Mitella-fungus gnat system as the model for plant ecological speciation through floral scent/pollinator divergence.2015

    • Author(s)
      Okuyama, Y.
    • Organizer
      Invited Seminar.
    • Place of Presentation
      UiT The Arctic University of Norway, Norway
    • Year and Date
      2015-09-14
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  • [Presentation] フィールドでの発見からはじまったチャルメルソウ属生態種分化の進化遺伝学2015

    • Author(s)
      奥山雄大
    • Organizer
      日本植物学会第79回大会シンポジウム「ポストゲノム時代の植物進化研究」
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ:新潟コンベンションセンター(新潟県新潟市)
    • Year and Date
      2015-09-07
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  • [Presentation] 植物種分化の鍵となる花の香りの進化遺伝学2015

    • Author(s)
      奥山雄大, 岡本朋子
    • Organizer
      日本進化学会第17回大会ワークショップ「ゲノム情報から野生植物の適応現象に迫る」
    • Place of Presentation
      中央大学後楽園キャンパス(東京都文京区)
    • Year and Date
      2015-08-21
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  • [Presentation] 植物種分化の鍵となる花の香りの進化遺伝学2015

    • Author(s)
      奥山雄大
    • Organizer
      第32回インターゲノミクスセミナー
    • Place of Presentation
      神戸大学農学部(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-07-28
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    • Invited
  • [Book] 多様な花が生まれる瞬間2018

    • Author(s)
      斎藤 成也、塚谷 裕一、高橋 淑子、奥山 雄大
    • Total Pages
      196
    • Publisher
      慶應義塾大学出版会
    • ISBN
      4766423003
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  • [Book] 改訂新版 日本の野生植物 52017

    • Author(s)
      五百川裕・奥山雄大(分担執筆)
    • Total Pages
      760
    • Publisher
      平凡社
    • ISBN
      9784582535358
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2020-03-30  

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