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Testing the genetic paradox of biological invasion by using varved sediment and obligate parthenogenetic Daphnia pulex

Research Project

Project/Area Number 18J22937
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Ecology/Environment
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

大竹 裕里恵  東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords遺伝的多様性 / 適応 / 生物侵入 / Resurrection Ecology / 枝角類 / 湖沼生態系 / 共存機構 / 年縞堆積物 / 単為生殖
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、生物の侵入成功機構の解明に向けた知見を取得するため、湖沼堆積物中に残るミジンコ(Daphnia pulex)の休眠卵とその孵化個体を用い、調査湖沼におけるD. pulex個体群の侵入から現在までの遺伝的構造と形質の時系列変動を解明することを目的としている。本研究は主に、①堆積物中の休眠卵の取得とこれに基づく侵入動態の推定、②休眠卵を材料とした集団遺伝的解析、③定着に関係し得た形質の測定実験からなる。2020年度は主に③と一連の研究の統合と考察を行った。
③では、休眠卵から孵化させた生体を利用した生活史形質の測定により、深見池のD. pulex個体群を形成する、遺伝的に離れた2系統の共存機構の推定に取り組んだ。飼育実験により水中個体群の競争能力と日長に対する休眠応答を測定した。この結果、競争劣位系統が短日条件で休眠しやすい傾向を示した。数理モデルシミュレーションにより、この傾向が、変動環境下におけるストレージ効果を介し、2系統の長期共存を促進すると示された。よって、休眠導入の種内差異が種内遺伝子型の共存を促進し得ること、異なる休眠導入の発生メカニズムとして日長応答が寄与し得ることが示唆された。深見池では、競争劣位遺伝子型が優位遺伝子型よりも遅く出現したが、異なる休眠戦略がこの近年における移入と定着を促した可能性を示唆した。しかし、この異なる日長応答が、移入の前に生じていた前適応によるものか、深見池での2系統存在条件に対する局所」応答によるものかについては、今回の研究では明らかにできない。
採用期間中の一連の研究から、侵入の遺伝的パラドックスについて、新たな生息地への移入に伴う遺伝的多様性の減少は普遍的に生じうること、そのような遺伝的多様性が限られた個体群であっても、移入先のハビタット、及びそこで生じる生物・非生物的環境条件に対する適応的な応答が発生し得ることを示した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Long-term changes in morphological traits of Daphnia pulex in Lake Fukami-ike, Japan2021

    • Author(s)
      Otake Y., Ohtsuki H., Urabe J., Kimura S., Yamada K., & Yoshida T.
    • Journal Title

      Limnology

      Volume: 未定

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Long‐term dynamics of a cladoceran community from an early stage of lake formation in Lake Fukami‐ike, Japan2020

    • Author(s)
      Otake Yurie、Ohtsuki Hajime、Urabe Jotaro、Kimura Shigeko、Yamada Kazuyoshi、Yoshida Takehito
    • Journal Title

      Ecology and Evolution

      Volume: 11 Issue: 3 Pages: 1240-1253

    • DOI

      10.1002/ece3.7112

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 湖沼堆積物と生物遺骸が可能にする長期生態・進化学的研究 (Lake sediments and microfossils enable the long-term ecological and evolutionary analysis.)2020

    • Author(s)
      大竹裕里恵, 大槻朝, 占部城太郎, 木村茂子, 山田和芳, 吉田丈人
    • Journal Title

      環境考古学と富士山

      Volume: 4 Pages: 42-52

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Genetic structure and phenotype changes during the establishment of a new population of Daphnia pulex in Lake Fukami-ike, Japan2021

    • Author(s)
      Otake Y., Innan H., Ohtsuki H., Urabe J., Yamada K., & Yoshida T.
    • Organizer
      ASLO 2021 Aquatic Sciences Meeting
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Changes of genetic structure and traits of a Daphnia pulex population during the establishment process: analysis of past dormant eggs.2021

    • Author(s)
      Otake Y., Ohtsuki H., Urabe J., Suyama Y., Matsuo A., Hirota S., Innan H., Kimura S., Yamada K., Yoshida T.
    • Organizer
      第68回日本生態学会大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Does the difference of photoperiod response promote the maintenance of genetic variation? A test with Daphnia pulex living in Lake Fukami-ike2020

    • Author(s)
      Otake Y., Yamamichi M., Hirata Y., Odagiri H., Yoshida T.
    • Organizer
      環境DNA学会第3回大会・第36回個体群生態学会大会合同大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ミジンコ個体群の新生息地移入に伴う環境適応機構:湖沼堆積物と休眠卵を用いた遺伝構造と形質の時系列変動分析から2020

    • Author(s)
      大竹裕里恵, 大槻朝, 占部城太郎, 陶山佳久, 松尾歩, 廣田峻, 印南秀樹, 木村成子, 山田和芳, 吉田丈人.
    • Organizer
      2020年度日本プランクトン学会・日本ベントス学会合同大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 生物個体群は移入先の環境にどのように適応するか:湖沼堆積物と休眠卵を用いた、長野県深見池におけるミジンコ個体群の環境適応の分析2020

    • Author(s)
      大竹裕里恵, 大槻朝, 占部城太郎, 陶山佳久, 松尾歩, 廣田峻, 印南秀樹, 木村成子, 山田和芳, 吉田丈人
    • Organizer
      日本進化学会第22回大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Long-term genetic dynamics of Daphnia pulex since early establishment of population: analysis using dormant eggs preserved in lake sediment2019

    • Author(s)
      Otake Y., Ohtsuki H., Urabe J., Kimura S., Yamada K., Suyama Y., Matsuo A., Hirota S., Innan H. & Yoshida T.
    • Organizer
      日本生態学会第67回全国大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 湖沼堆積物と休眠卵に残された、ミジンコ個体群定着過程における遺伝的構造変動の歴史2019

    • Author(s)
      大竹裕里恵
    • Organizer
      北海道大学低温科学研究所・共同利用・共同研究拠点・研究集会「環境微生物学における革新的手法および生態系保全における活用法」
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ミジンコ個体群の遺伝的多様性の歴史:湖沼堆積物と休眠卵による湖沼定着初期からの解析2019

    • Author(s)
      大竹裕里恵, 大槻朝, 占部城太郎, 陶山佳久, 松尾歩, 廣田峻, 木村成子, 山田和芳, 吉田丈人
    • Organizer
      日本陸水学会第84回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ミジンコ個体群動態と生物的・非生物的環境要因の相互作用:古陸水学による長期変動の再現, ポスター発表2019

    • Author(s)
      大竹裕里恵, 大槻朝, 占部城太郎, 木村成子, 山田和芳, 八木明彦, 吉田丈人
    • Organizer
      2019年度日本ベントス学会・日本プランクトン学会合同大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Reconstruction of population dynamics and adaptation of a Daphnia pulex population since its colonization in a new habitat: analysis using varved sediments and dormant eggs2019

    • Author(s)
      Otake Y., Ohtsuki H., Urabe J., Kimura S., Yamada K. & Yoshida T.
    • Organizer
      日本進化学会第21回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Long-term dynamics of cladoceran community in a lake ecosystem influenced by eutrophication: retrospective analysis since lake formation using varved sediments and subfossils2019

    • Author(s)
      Otake Y., Ohtsuki H., Urabe J., Kimura S., Yamada K., & Yoshida T.
    • Organizer
      2019 Annual Meeting for the Ecological Society of America
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Temporal dynamics of genetic structure of a Daphnia pulex population since the early colonization: analysis using varved sediments and dormant eggs.2018

    • Author(s)
      Otake Y., Ohtsuki H., Urabe J., Suyama Y., Matsuo A., Hirota S., Kimura S., Yamada K., Yoshida T.
    • Organizer
      66th Annual Meeting of the Ecological Society of Japan
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Metagenomic analysis of cyanoviral communities in lake water and sediments of Lake Fukami-ike.2018

    • Author(s)
      Kimura S., Otake Y., Yoshida T., Sako Y., Ohtsuki H., Urabe J., Yamada K., Tanabe S., Yoshida T.
    • Organizer
      66th Annual Meeting of the Ecological Society of Japan
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 長野県深見池におけるミジンコ種内系統の共存機構とその成立過程2018

    • Author(s)
      平田優香, 小田切悠, 大竹裕里恵, 吉田丈人
    • Organizer
      第66回日本生態学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Long-term dynamics of cladoceran community in response to eutrophication processes since lake formation: retrospective analysis using varved sediments and subfossils.2018

    • Author(s)
      Otake Y., Ohtsuki H., Urabe J., Kimura S., Yamada K., Yoshida T.
    • Organizer
      ASLO 2019 Aquatic Sciences Meeting
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 湖沼形成期からの富栄養化過程とそれに伴う枝角類群集の長期変動:年縞堆積物と生物遺骸を用いた検証.2018

    • Author(s)
      大竹裕里恵, 大槻朝, 占部城太郎, 木村成子, 山田和芳, 八木明彦, 吉田丈人
    • Organizer
      日本陸水学会第83回大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 年縞堆積物を用いた過去の植物プランクトン群集構造の復元の試み2018

    • Author(s)
      木村成子, 大竹裕里恵, 大槻 朝, 占部城太郎, 吉田天士, 左子芳彦, 山田和芳, 田辺祥子, 吉田丈人
    • Organizer
      日本陸水学会第83回大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 過去350年間の枝角類群集動態と環境変動の影響:年縞堆積物と生物遺骸による解明.2018

    • Author(s)
      大竹裕里恵, 大槻朝, 占部城太郎, 木村成子, 山田和芳, 八木明彦, 吉田丈人
    • Organizer
      2018年度日本プランクトン学会・日本ベントス学会合同大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Spatial heterogeneity in induced defense of Brachionus calyciflorus within a single lake caused by a bed of foating leaved macrophyte Trapa species.2018

    • Author(s)
      Otake Y., Kagami M., Kuriyama T. & Yoshida T.
    • Organizer
      International Society of Limnology 34th congress
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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