Analyses of mechanisms of the trade-off in altitudinal adaptation in relation to phenotypic plasticity
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20H03317
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 45040:Ecology and environment-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
彦坂 幸毅 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (10272006)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
花田 耕介 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (50462718)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
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| Keywords | 局所適応 / ゲノム比較 / 低温耐性 / エコタイプ / 自然変異 / ストレス応答 / 遺伝子解析 / 標高適応 / 局所進化 / 遺伝子変異 / 温度適応 / 標高傾度 / 環境応答 / 標高 / 種内変異 / 選択 / ゲノム解析 |
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| Outline of Research at the Start |
多数のF2個体をストレス環境あるいは現地の環境で育成し、特徴的な表現型（高い/低いストレス耐性、高い/低い生存率・高い/低い成長速度など）をもつ個体の全ゲノム解析を行う。QTL解析により、それぞれの表現型に貢献する遺伝子を特定する。初年度は人工気象機における育成と現地への移植実験を開始し、二年度・三年度に表現型データの解析とゲノム解析を行い、遺伝子を特定する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
伊吹山の標高300mから1300mに連続的に分布するハクサンハタザオを対象に、標高適応に関する研究を行った。
標高359mから1317mまで標高約20mおきに計60個体をサンプリングし、全ゲノム解析を行った。集団遺伝構造を解析した結果、標高600m以下は低標高特有のゲノムをもつ個体が、標高1000m以上は高標高特有のゲノムをもつ個体が、600から1000m（中間標高）には、両者のゲノムが混在した個体が分布することを明らかにした。中間標高において特異的に選択されている遺伝子を特定し、その機能を考察した（Yoshida et al. 2023）。
高標高エコタイプと低標高エコタイプの凍結耐性と低温光阻害耐性を解析した。凍結耐性も低温光阻害耐性もエコタイプ間で有意に異なり、低温応答が機能的に分化していることが明らかとなった。
高標高エコタイプと低標高エコタイプを交配してF2個体を多数作製し、その凍結耐性と低温光阻害耐性を調べた。凍結耐性と低温光阻害耐性は互いに分離し、異なる遺伝子によって支配されていることが示唆された。ゲノムワイド関連解析を行い、それぞれの形質に関与していると期待される遺伝子を特定した。
高標高エコタイプと低標高エコタイプの温度光合成曲線を比較した。両者の間では温度光合成曲線の形が有意に異なったが、予想と異なり、高標高エコタイプのほうが最適温度が高いという結果を得た。この生態学的意義は不明である。
また、関連する研究として、比較的近年（1970年代）に侵入してきたと考えられているミチタネツケバナの東日本における集団遺伝学的解析を行った。東日本の集団は大きく4グループに分かれ、うち1グループは国内に入ったのち交配によって生じた新しいグループであると考えられた。種分布モデルを適用した結果、グループの温度ニッチが異なると推察された。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(22 results)
