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Elucidation of adaptive and neutral evolution processes in Fagus crenata using population genomics

Research Project

Project/Area Number 20H03027
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 40010:Forest science-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Tomaru Nobuhiro  名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50241774)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鳥丸 猛  三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (10546427)
内山 憲太郎  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (40501937)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2020: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Keywords一塩基多型 / RAD-seq / リファレンスゲノム / 遺伝的多様性 / 集団遺伝構造 / 適応的遺伝変異 / 集団動態の歴史 / 小進化 / 適応進化 / 中立進化 / 次世代シーケンサー / ドラフトゲノム / ゲノムワイド関連解析 / 表現型変異 / 候補遺伝子 / 集団構造 / 適応 / 環境勾配
Outline of Research at the Start

最新の集団ゲノミクス研究の手法を用いることにより、集団の歴史を推定することだけでなく、これまで困難であった適応進化に関わる遺伝子を探索することも可能となった。本研究では、この手法を用いて、日本列島に広く分布し、落葉広葉樹林の優占種であるブナがどのように進化してきたかを明らかにすることを目的とする。本研究は、樹木の進化を明らかにするだけでなく、地球温暖化に対して、樹木や森林生態系をどのように保全していくのかという課題を検討するための基礎データを提供すると期待される。

Outline of Final Research Achievements

Using population genomic approaches, we created a reference genome, determined genetic diversity and population genetic structure, estimated population demographic history, and explored genes involved in adaptive evolution in Fagus crenata, a tree species widely distributed in the Japanese archipelago and dominant in cool temperate deciduous broad-leaved forests. Within the species, there was distinct population genetic structure with three population lineages (Sea of Japan side, northeast Pacific side, and southwest Pacific side lineages), which may be mainly a consequence of neutral evolution. On the other hand, adaptive differences among the population lineages due to diversification selection related to climatic gradients were suggested, which may be a consequence of adaptive evolution.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、森林樹木における種内の中立進化と適応進化を理解することに寄与すると考えられる。また、近年、急激な気候変動に対する生態系やそれを構成する生物の存続が危惧され、様々な生物の適応ポテンシャルを明らかにするための集団ゲノミクス研究が行われている。本研究は、現在起きている急激な気候変動に対する森林生態系と森林樹木の脆弱性とレジリエンスを評価し、それらの保全策を検討するための重要な知見を提供すると期待される。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (12 results)

  • [Journal Article] Free-proline and total flavonoid responses in leaves of Fagus crenata current-year seedlings to short-term soil drought stress2023

    • Author(s)
      Hinako Ao, Takeshi Torimaru, Yasuaki Akaji, Shinji Akada, Yosuke Matsuda, Hiromitsu Kisanuki
    • Journal Title

      Sylwan

      Volume: 167

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Exploration of single nucleotide polymorphisms of drought-related genes and genetic differentiation between regions in beech2021

    • Author(s)
      榊原 朱望, 鳥丸 猛, 赤田 辰治, 石原 正恵, 石井 弘明, 東 若菜, 戸田 求
    • Journal Title

      中部森林研究

      Volume: 69 Pages: 5-8

    • DOI

      10.18999/chufr.69.5

    • NAID

      120007139718

    • ISSN
      1342-971X
    • URL

      https://nagoya.repo.nii.ac.jp/records/2001288

    • Year and Date
      2021-05-30
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Assessments of fine-scale spatial patterns of SNPs in an old-growth beech forest2020

    • Author(s)
      Masashi Tsukamoto, Shinji Akada, Shuichi Matsuda, Hitomi Jouyu, Hiromitsu Kisanuki, Nobuhiro Tomaru, Takeshi Torimaru
    • Journal Title

      Heredity

      Volume: 125 Issue: 4 Pages: 240-252

    • DOI

      10.1038/s41437-020-0334-8

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 普通種ブナにおける遺伝的多様性保全のための統合的研究-ゲノムから個体群動態まで2023

    • Author(s)
      戸丸 信弘, 三須 直也, 鳥丸 猛, 内山 憲太郎, 中尾 勝洋, 竹内 やよい, 遠山 弘
    • Organizer
      第70回日本生態学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ブナにおけるデモグラフィーの歴史の推定2023

    • Author(s)
      Cheng-Yun Lai, 玉木 一郎, 中尾 勝洋, 三須 直也, 鳥丸 猛, 内山 憲太郎, 戸丸 信弘
    • Organizer
      第134回日本森林学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ブナ集団におけるストレス反応・フェロジー関連候補遺伝子の塩基配列変異の検出2023

    • Author(s)
      佐藤 駿祐, 鳥丸 猛, 戸丸 信弘
    • Organizer
      第134回日本森林学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ブナ実生の土壌乾燥ストレスに対する葉の発現変動遺伝子の探索2023

    • Author(s)
      青 日菜子, 鳥丸 猛, 赤路 康朗, 赤田 辰治, 松田 陽介, 木佐貫 博光, 戸丸信弘
    • Organizer
      第134回日本森林学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ブナ稚樹の個体群動態と林冠状態、地形状況、および種内競争の関係2023

    • Author(s)
      鳥 丸猛, 山田 ひかり, 松下 通也, 永松 大, 西村尚之
    • Organizer
      第134回日本森林学会大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 短期間の土壌乾燥ストレスに対するブナの当年生実生の葉と根系における遊離プロリンと総フラボノイドの濃度変化2022

    • Author(s)
      青 日菜子, 鳥丸 猛, 赤路 康朗, 赤田 辰治, 松田 陽介, 木佐貫 博光
    • Organizer
      第12回中部森林学会大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ブナの表現形質に関する一塩基多型を用いたゲノムワイド関連解析2022

    • Author(s)
      藤森 悠茉, 内山 憲太郎, 三須 直也, 後藤 晋, 高橋 誠, 鳥丸 猛, 戸丸 信弘
    • Organizer
      第133回日本森林学会大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 短期間の土壌乾燥ストレスに対するブナ実生の特性評価2022

    • Author(s)
      青 日菜子, 鳥丸 猛, 赤路 康朗, 赤田 辰治, 松田 陽介, 木佐貫 博光
    • Organizer
      第133回日本森林学会大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ブナの分布域における集団構造パターンと気候勾配に関連した適応的遺伝変異2021

    • Author(s)
      三須直也, 内山憲太郎, 鳥丸猛, 中尾勝洋, 戸丸信弘
    • Organizer
      第132回日本森林学会大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 産地試験林を用いたブナのゲノムワイド関連解析2020

    • Author(s)
      藤森悠茉, 三須直也, 内山憲太郎, 三須直也, 後藤晋, 高橋誠, 鳥丸猛, 戸丸信弘
    • Organizer
      森林遺伝育種学会第9回大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ブナの乾燥関連性遺伝子における一塩基多型の探索2020

    • Author(s)
      榊原朱望, 鳥丸猛, 赤田辰治, 石原正恵, 石井弘明, 東若菜, 戸田求
    • Organizer
      第10回中部森林学会大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] SSR マーカーと SCoT マーカーを用いたブナ集団の地理的な遺伝的変異パターンの比較2020

    • Author(s)
      アジマン優仁, 鳥丸猛, 石原正恵, 石井弘明, 東若菜, 戸田求
    • Organizer
      第10回中部森林学会大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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