都市環境下における在来植物集団の遺伝的多様性と存続可能性の評価

Research Project

Project/Area Number	21K17914
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 64040:Social-ecological systems-related
Research Institution	Okayama University
Principal Investigator	勝原光希岡山大学, 環境生命科学学域, 助教 (60898328)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000) Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywords	都市生態学 / ツユクサ / 開花フェノロジー / 遺伝的多様性 / 保全生態学 / 存続性 / 近交弱勢
Outline of Research at the Start	都市環境下の在来植物集団における遺伝的多様性の減少が数多く報告されており、今後そのような集団では局所絶滅のリスクが増加していくことが懸念される一方で、実際に在来植物の都市集団を経年観察して集団の存続可能性を評価し、遺伝的多様性との関係を調査した例は多くない。本研究では、里山域から都市域に広く分布する在来一年生草本ツユクサを用いて、都市化に伴う集団の遺伝的多様性及び存続可能性の低下の関係について調査を行う。さらに、野外データ・栽培実験・数理モデルによるシミュレーションを組み合わせ、遺伝的多様性の低下が都市集団の絶滅リスクを増加させるメカニズムを明らかにすることを目的とする。
Outline of Annual Research Achievements	現在世界中で進行している都市化に伴う人口地の増加は、在来植物の生育地の喪失、縮小化や分断化を引き起こし、生物多様性に負の影響を与えることが知られている。都市環境下の在来植物種集団においては、特に遺伝的多様性が低下していることが多く報告されており、今後そのような集団では局所絶滅のリスクが増加していくことが懸念される。本研究では、里山域から都市域にかけて分布している在来一年生草本ツユクサを用いて、都市化に伴う集団の遺伝的多様性及び存続可能性の低下の関係について調査を行う。さらに、野外データや栽培実験を組み合わせ、遺伝的多様性の低下が都市集団の絶滅リスクを増加させるメカニズムについて明らかにし、保全生態学の基礎を担う知見を得ることに加え、生態系の保全や管理に関する新たな示唆を得ることを目的とする。計画の二年目となる本年度は、初年度に引き続き、岡山市北区の中山間地域と都市地域で選定した調査対象集団を対象に開花量調査を行うと共に、来年度以降に向けた種子のサンプリングを行った。特に、都市地域におけるツユクサの繁殖生態の実態を明らかにすることを目的に、２つの中山間地域から約200集団、2つの都市地域から約40集団について全開花期間(7～10月)にわたる経時的な開花量調査を行い、開花フェノロジーの集団間比較に取り組んだ。昨年度のデータと合わせ、開花フェノロジーの年変動や、年変動を生み出す要因について解析を進めている。また、二年間にわたる調査を行ったことで、昨年度開花が確認された集団が今年度確認されない現象が複数例確認された。これらのデータを用いて、都市域の在来植物種集団で局所絶滅を促進する要因についても解析を進めている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 上述の通り、本研究課題は野外調査と栽培実験を組み合わせて進めていくことを計画している。当初予定では初年度に野外からツユクサの実生を採取して栽培を開始する予定だったが、実生の採取時期にあたる5月に県下に緊急事態宣言が発令されたことを受けて、学内外での研究活動が強く制限されたために、栽培実験の開始体制を整えることが叶わなかった。そのため、二年目となる今年度に各調査集団から成熟した種子を採取しており、現在はそれらを播種して発芽させ、約200個体のツユクサの栽培実験を開始している。来年度にはこれらの個体の葉サンプルを用い、集団の遺伝的多様性と存続可能性の関係を明らかにする分子実験を開始する準備が整っており、おおむね順調に進展していると言える。一方で、上述のように、特に中山間地域と都市地域のツユクサの開花フェノロジーの集団間比較から、本研究課題と関連する興味深い成果が得られている。これらの成果は、研究対象とする集団の選定作業として行っていた野外調査から着想を得て行われた研究から明らかになったものであり、本研究課題が当初検証を目的としていた仮説とは異なる着眼点の上に立つが、都市環境下におけるツユクサ集団の存続可能性とその決定要因を明らかにする上で重要な進展を与えるものである。
Strategy for Future Research Activity	今後、特に来年度は、栽培個体の葉サンプルを用いて、集団遺伝学的解析を行うための分子実験を進めていき、都市環境下における在来植物集団の存続可能性と遺伝的なプロパティの関係について明らかにすることも目的に研究を行っていく。開花フェノロジーに関する調査についても継続し、遺伝的多様性からのアプローチと組み合わせていくことで、より統一的に都市環境下におけるツユクサ集団の存続可能性や絶滅リスクを理解することを試みる。