What genetic mechanisms caused adaptation and disruptive selection of edaphic ecotypes?

• Project/Area Number: 16K07487
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Biodiversity/Systematics
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: Nishino Takako 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (20264822)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 幹男 大阪府立大学, 高等教育推進機構, 教授 (30204499)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 種分化 / 蛇紋岩適応 / 土壌適応 / 生態型 / キク科 / 蛇紋岩耐性 / 局所適応 / 蛇紋岩植物 / 特殊土壌 / 生活史戦略 / 生態的分化 / 土壌生態型 / 適応 / 進化 / 生態学 / 植物 / 分類学

Outline of Final Research Achievements

Local adaptation of plants are good examples of speciation studies. In this study, we used edaphic ecotypes of Aster rugulosus and researched its serpentine tolerance with genetic and molecular biological analysis.
The serpentine tolerance is retained even in the wetland ecotype which is considered the archetype and the adaptive individuals with lower serpentine tolerance would be eliminated by the selection pressure of serpentine soils. It was also found that serpentine tolerance differs between populations growing on the separate serpentine area. Ion channel genes are detected as candidates of genes to promote serpentine adaptation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

環境に不適応な生態型は、すぐに自然界から消えていくが、本研究のサワシロギクの中間型は不適応な状態で残っており、まさに今、蛇紋岩型が新しい種になろうとしているときであり、環境に不適応な中間型もあって、種分化の時間断面を見ることができる状態であることを明らかにしている。
また、サワシロギクの蛇紋岩型は、シブカワシロギクという変種名で記載されており、環境省の絶滅危惧IBに選定されている。貴重な植物が進化の時間断面の研究に好適な材料となっていることからも、学術的意義だけでなく、生物保全の啓蒙にも役割を果たすと考えられる。

Research Products

• [Presentation] サワシロギクにおける生態型集団の遺伝的および生態的分化 -湿地から蛇紋岩への挑戦- (2018)
  • Author(s): 西野貴子、大久保理子、松田明莉、松尾朝子、川上敬弘、中山祐一郎、藤井伸二、福島慶太郎、阪口翔太、石川直子、井鷺裕司、伊藤元己
  • Organizer: 日本生態学会 第64回大会（早稲田）
  • Invited
• [Presentation] サワシロギクにおける生態型分化 (2018)
  • Author(s): 西野貴子
  • Organizer: 東北大学川渡共同セミナーセンター 研究セミナー
  • Invited
• [Presentation] Ecotypic adaptation to serpentine soil and acidic wetland in Aster rugulosus (2018)
  • Author(s): Takako Nishino, Sakaguchi, S., Naoko Ishikawa, Keitaro Fukushima, Yuji Isagi, Motomi Ito
  • Organizer: XIX International Botanical Congress, Shenzhen
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] サワシロギク生態型の発芽と生長における微生物の影響 (2018)
  • Author(s): 真鍋遼，福島慶太郎，阪口翔太，石川直子，伊藤元己，西野貴子
  • Organizer: 日本植物分類学会第17回大会（金沢）
• [Presentation] サワシロギクの蛇紋岩適応に微生物は関与しているか (2018)
  • Author(s): 西野貴子，真鍋 遼，中村 剛，福島慶太郎，阪口翔太，石川直子，伊藤元己
  • Organizer: 第65回日本生態学会大会
• [Presentation] サワシロギクの蛇紋岩適応における微生物の作用と土壌細菌の菌叢解析 (2018)
  • Author(s): 真鍋遼，岡野凌一，徳本勇人，福島慶太郎，阪口翔太，石川直子，伊藤元己，西野貴子
  • Organizer: 日本植物学会 第82回大会
• [Presentation] サワシロギク生態型の発芽と生長における微生物の影響 (2018)
  • Author(s): 真鍋 遼、福島 慶太郎、阪口 翔太、石川 直子、伊藤 元己、西野 貴子
  • Organizer: 日本植物分類学会 第17回大会
• [Presentation] サワシロギクの蛇紋岩適応に微生物は関与しているか (2018)
  • Author(s): 西野貴子、真鍋遼、中村剛士、福島慶太郎、阪口翔太、石川直子、伊藤元己
  • Organizer: 第65回 日本生態学会大会
• [Presentation] サワシロギクにおける生態型集団の遺伝的および生態的分化 (2017)
  • Author(s): 西野貴子、大久保理子、松田明莉、松尾朝子、川上敬弘、中山祐一郎、藤井伸二、福島慶太郎、阪口翔太、石川直子、井鷺祐司、伊藤元己
  • Organizer: 日本生態学会 第64回大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
  • Year and Date: 2017-03-14
• [Presentation] 蛇紋岩型および湿地型サワシロギク植物体と各生態型生育地の菌叢比較 (2017)
  • Author(s): 真鍋 遼・岡野 凌一・徳本 勇人・福島 慶太郎・阪口 翔太・石川 直子・伊藤 元己・西野 貴子
  • Organizer: 日本植物分類学会 第16回大会
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2017-03-09
• [Presentation] サワシロギクの蛇紋岩適応における発芽時の土壌微生物の影響と土壌細菌のスクリーニング (2017)
  • Author(s): 真鍋 遼・岡野 凌一・徳本 勇人・福島 慶太郎・阪口 翔太・石川 直子・伊藤 元己・西野 貴子
  • Organizer: 日本植物学会第81回大会
• [Presentation] Ecotypic adaptation to serpentine soil and acidic wetland in Aster rugulosus (2017)
  • Author(s): Takako Nishino, Shota Sakaguchi, Naoko Ishikawa, Motomi Ito
  • Organizer: International Botanical Congress XIX
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] サワシロギクの遺伝的構造の検証と蛇紋岩適応 (2016)
  • Author(s): 西野 貴子、福島 慶太郎、阪口 翔太、石川 直子、伊藤 元己
  • Organizer: 日本植物学会 第80回大会
  • Place of Presentation: 沖縄県宜野湾市
  • Year and Date: 2016-09-16
• [Presentation] An ecological comparison of ecotypic adaptation to serpentine and non-serpentine soils in Aster rugulosus (2016)
  • Author(s): T. Nishino*, R. Okubo, A. Matsuda, S. Sakaguchi, N. Ishikawa, M. Ito
  • Organizer: East Asian Plant Diversity and Conservation 2016
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2016-08-22
  • Int'l Joint Research