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Ecological mechanisms and genetic base for the coexistence of multiple clonal populations: an analytical study with obligate parthenogenetic Daphnia species

Research Project

Project/Area Number 16H02522
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Ecology/Environment
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Jotaro Urabe  東北大学, 生命科学研究科, 教授 (50250163)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥43,030,000 (Direct Cost: ¥33,100,000、Indirect Cost: ¥9,930,000)
Fiscal Year 2018: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000)
Fiscal Year 2017: ¥13,910,000 (Direct Cost: ¥10,700,000、Indirect Cost: ¥3,210,000)
Fiscal Year 2016: ¥15,730,000 (Direct Cost: ¥12,100,000、Indirect Cost: ¥3,630,000)
Keywordsミジンコ / 遺伝的多様性 / 多種共存機構 / 消費型競争 / 休眠卵 / ニッチ分化 / 遺伝率 / 侵入種 / 種内競争 / ゲノム生態 / 休眠卵生産 / 湖沼 / ニッチ / 共存機構 / クローン生物 / 生殖様式 / 進化 / 外来種
Outline of Final Research Achievements

Competitive inferior species can be frequently found with competitively superior species. However, it is not necessarily clear why such a coexistence is possible. In this study, ecological mechanisms enabling the coexistence of competitive species were examined using genotypes in obligate parthenogenetic Daphnia pulex that were invaded from north America. Genetic analyses, common garden experiments and field observations showed that a number of heritable traits have been evolved in this species after the invasion into Japan. Among these, frequency of the resting egg production was one of the heritable traits that could be easily changed and was high in competitively inferior genotypes. In addition, it was revealed that competitively inferior genotypes could avoid competition with competitively superior genotypes by producing frequently the resting eggs. These results support an importance of storage hypothesis as a mechanism for the sympatric coexistence of competitive species.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

限られた資源や生息空間では、競争が激化するため、競争に優位な種だけが生残するようになり、結果として種多様性は減少する。しかし、野外個体群では、潜在的に競争関係にある種の共存は稀ではない。本研究では、多様な個体群が共存できる仕組みとして様々な説の中から、競争劣位種が休眠卵生産を高めることで絶滅を逃れ、長期共存を可能にし、集団の多様性を維持していることを明らかにした。この結果は、これまで多種共存について注目されてこなかったStorage仮説を支持するものであり、休眠ステージが競争回避や生息場所の種多様性維持に重要な機能を果たしていることを示している。

Report

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

    (30 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (20 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] The role of spatial and temporal variations in habitat uses and food habits of larvae in persistent occurrence of multiple odonate species in Mizorogaike Pond, Kyoto, Japan.2019

    • Author(s)
      Yamada, S., R. Tsujino, Y. Takemon, J. Urabe.
    • Journal Title

      Limnology

      Volume: 20 Issue: 2 Pages: 181-190

    • DOI

      10.1007/s10201-018-0564-0

    • NAID

      40021862113

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  • [Journal Article] Rediscovery after almost 120 years: morphological and genetic evidence supporting the validity of Daphnia mitsukuri (Crustacea: Cladocera).2018

    • Author(s)
      Maruoka, N., H. Ohtsuki, W. Makino, J. Urabe
    • Journal Title

      Zoological Science

      Volume: 35 Issue: 5 Pages: 468-475

    • DOI

      10.2108/zs170081

    • NAID

      210000170748

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  • [Journal Article] A shady phytoplankton paradox: when phytoplankton increases under low light.2018

    • Author(s)
      Yamamichi M, Kazama T, Tokita K, Katano I, Doi H, Yoshida T, Hairston Jr NG, Urabe J.
    • Journal Title

      Proc. R. Soc. B

      Volume: 285 Issue: 1882 Pages: 20181067-20181067

    • DOI

      10.1098/rspb.2018.1067

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Understanding the stoichiometric limitation of herbivore growth: the importance of feeding and assimilation flexibilities.2018

    • Author(s)
      Jotaro Urabe, Yuichiro Shimizu, Toshiyasu Yamaguchi
    • Journal Title

      Ecology Letters

      Volume: 21 Issue: 2 Pages: 197-206

    • DOI

      10.1111/ele.12882

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    • Author(s)
      Thomas R. Anderson, Dag O. Hessen, Maarten Boersma, Jotaro Urabe, Daniel J. Mayor
    • Journal Title

      The American Naturalist

      Volume: 190 Issue: 6 Pages: 725-742

    • DOI

      10.1086/694122

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    • Author(s)
      Iwabuchi, T., H. Togachi, S. Okubo, Y. Tsuchiyama, H. Yamaguchi, J. Hidema, J. Urabe.
    • Journal Title

      Limnology and Oceanography

      Volume: 62 Issue: 1 Pages: 189-199

    • DOI

      10.1002/lno.10385

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      乗松大智・大槻朝・占部城太郎
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      丸岡奈津美・占部城太郎
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      大竹裕里恵,・大槻朝・占部城太郎・木村成子・山田和芳・吉田丈人
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      丸岡奈津美, 占部城太郎
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      日本生態学会第64回全国大会
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      早稲田大学、東京
    • Year and Date
      2017-03-14
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      大竹裕里恵・大槻朝・占部城太郎・木村 成子・山田和芳・吉田丈人
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      丸岡奈津美,大槻朝,牧野渡,鏡味麻衣子,占部城太郎
    • Organizer
      日本陸水学会81回大会
    • Place of Presentation
      琉球大学、沖縄
    • Year and Date
      2016-11-03
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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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