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Did cryptic refugia for beech trees exist in northern Japan during the last glacial period?

Research Project

Project/Area Number 20K06152
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 40010:Forest science-related
Research InstitutionForest Research and Management Organization

Principal Investigator

Kitamura Keiko  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 (00343814)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords分布変遷 / 島嶼 / 遺存 / 温帯林 / 北限 / ブナ / 分布拡大 / 北進 / 潜在逃避地 / 生態遺伝
Outline of Research at the Start

日本列島の温帯林を代表する落葉広葉樹のブナは最終氷期最盛期以降の温度上昇によって北に向かって分布を拡大してきた。花粉分析の結果から、ブナは過去1万年の間に新潟県から北海道まで北上したと考えられてきた。しかしながら、近年の研究の進展により、東北地方北部から北海道南部に氷河期の逃避地があった可能性が指摘されるようになった。本研究ではこれらの北方に位置する現存するブナ林をDNAマーカーを使って解析することにより、隠された逃避地の存在を明らかにしようとするものである。

Outline of Final Research Achievements

We clarified the genetic diversity of relict beech populations and estimated the history of population dynamics. Beech leaves were collected from beech populations in Okushiri Island, an isolated island at the northern limit of beech populations, Hokkaido, and the Tohoku region, and a large-scale population genetic analysis was conducted using two genetic variation information of maternally inherited chloroplast DNA and bisexually inherited nuclear DNA. The results showed that the formation of the early beech population on Okushiri Island likely dates back to before the last glacial maximum (approximately 20,000 years ago), suggesting that Okushiri Island was a refugeum. In addition, an analysis of the phylogenetic relationships of beech forests located on both sides of the Tsugaru Strait indicated the possibility that refugea existed on the Matsumae Peninsula.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

北半球における温帯林は約2万年前の最終氷期最盛期に南方に分布域を後退させていたものが、その後の気温上昇に伴って北に分布を拡大してきたと考えられてきた。しかし、最近のDNA解析技術とコンピューター解析手法の発展によって、温帯林の植物がこれまで考えられてきたよりも北方で最終氷期に生き延びていたことが明らかになり、氷期の厳しい環境下で生物が逃げ込んで生存していた逃避地(レフュージア)が次々と発見されつつある。一方、日本列島では北海道と日本アルプスの一部を除いて、氷河に覆われていなかったため、各地にレフュージアがあった可能性が高いと考えられる。本研究では温帯林の潜在逃避地が複数箇所示すことに成功した。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Preface: Listen to the voices of local beech forests: An ecological and evolutionary conception of beech under phylogenetic and environmental constraints2023

    • Author(s)
      Kitamura Keiko、Hara Masatoshi、Tamaki Ichiro
    • Journal Title

      Ecological Research

      Volume: 38 Issue: 2 Pages: 214-217

    • DOI

      10.1111/1440-1703.12390

    • Related Report
      2023 Annual Research Report 2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Possible northern persistence of Siebold’s beech, Fagus crenata, at its northernmost distribution limit on an island in Japan Sea: Okushiri Island, Hokkaido2022

    • Author(s)
      Kitamura Keiko、Namikawa Kanji、Tsuda Yoshiaki、Kobayashi Makoto、Matsui Tetsuya
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 13 Pages: 1-17

    • DOI

      10.3389/fpls.2022.990927

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Recovery process of genetic diversity through seed and pollen immigration at the northernmost leading‐edge population of <i>Fagus crenata</i>2021

    • Author(s)
      Kitamura Keiko、Nakanishi Atsushi
    • Journal Title

      Plant Species Biology

      Volume: 36 Issue: 3 Pages: 489-502

    • DOI

      10.1111/1442-1984.12332

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 北海道南西部奥尻島と周辺地域のブナ林の種組成に関する比較研究2021

    • Author(s)
      並川寛司、北村系子、松井哲也、石川幸男
    • Journal Title

      植生学会誌

      Volume: 38 Pages: 175-190

    • NAID

      130008136551

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Confirmation of clonal reproduction of Fagus crenata Blume from Sado Island, Niigata Prefecture2021

    • Author(s)
      Worth James R. P.、Mori Hideki、Kitamura Keiko
    • Journal Title

      Plant Species Biology

      Volume: 36 Issue: 4 Pages: 589-595

    • DOI

      10.1111/1442-1984.12336

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 日本の森林樹木の地理的遺伝構造(31)トドマツ(マツ科モミ属)2021

    • Author(s)
      北村系子、石塚航、後藤晋
    • Journal Title

      森林遺伝育種

      Volume: 10 Pages: 44-48

    • NAID

      130007987549

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 奥尻島ブナ集団の形成時期について2023

    • Author(s)
      北村系子
    • Organizer
      北海道森づくり研究成果発表会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ブナ北進最前線集団の成立過程における遺伝子流動と遺伝的多様性の変化2022

    • Author(s)
      北村系子
    • Organizer
      第69回日本生態学会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Recovery process of genetic diversity through seed and pollen immigration at the northernmost leading-edge population of Fagus crenata,2021

    • Author(s)
      北村系子、中西敦史
    • Organizer
      IUFRO World Day
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 北進するブナの遺伝的動態2021

    • Author(s)
      北村系子
    • Organizer
      第132回日本森林学会大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ブナ最北集団における種子と花粉の移入による遺伝的多様性回復過程2020

    • Author(s)
      中西敦史、北村系子
    • Organizer
      第9回森林遺伝育種学会大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ブナの芽における側生分裂組織の分化とFcFTの発現量の解析2020

    • Author(s)
      宮崎祐子、佐竹暁子、北村系子
    • Organizer
      第84回日本植物学会大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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