| Project/Area Number |
21K19300
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
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| Research Institution | Hokkaido University (2023)
Osaka Metropolitan University (2022)
Osaka City University (2021) |
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Principal Investigator |
山田 敏弘 北海道大学, 理学研究院, 教授 (70392537)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
LEGRAND Julien 静岡大学, 理学部, 助教 (60737534)
中村 英人 北海道大学, 理学研究院, 助教 (00785123)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | ゲノム倍化 / 花粉 / 胞子 / ゲノム重複 / K/Pg境界 / ゲノムサイズ / 白亜紀 / 古第三紀 / 花粉化石 |
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| Outline of Research at the Start |
近年，全ゲノムを用いた分子進化解析から，白亜紀末の隕石衝突が全ゲノム重複を引き起こした可能性が指摘された。ところが，全ゲノム重複を化石から実証する方法は確立していない。本研究では，人工的にゲノムを倍化する実験を行い，花粉サイズとゲノムサイズとの間に正の相関があることを示す。そして，その結果を白亜紀末~古第三紀初頭の花粉記録に応用し，この時期に花粉サイズの増加，すなわちゲノムサイズの増加が起きたことを実証する。本研究は，白亜紀末の隕石衝突という地球史上最悪の事態を題材に，全ゲノム重複を化石から実証する。本研究の結果，ゲノム進化と地球史が連結され，新たなゲノム研究が展開されるだろう。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では「白亜紀末の大量絶滅イベント前後に植物ではゲノム重複が起きた」とする仮説を、化石から実証することを目指す。そのために、令和５年度は 以下の作業を行った。
１）前年度まで、ゲノム重複を化石から推定するプロキシとして、化石として残りやすい花粉のサイズに着目して研究を進めてきた。しかし、花粉では送粉様式によるノイズが生じることが明らかとなった。そこで本年度は，専ら風媒である小葉類やシダ類で胞子サイズとゲノムサイズとを比較することとした。ここでは大阪公立大学附属植物園に植栽されたシダ類約30種について、胞子サイズとゲノムサイズの測定を行った。特に，シダ類でのゲノム測定の効率的な方法を探索し、プロトコールを確立した。また、小葉類（ヒカゲノカズラ科）については、ゲノム倍化が起きたと予想される種群の収集を行った。得られたデータの解析を今後行い、胞子サイズとゲノムサイズとの相関を検証する予定である。なお、小葉類においては自然倍数化した種群で胞子サイズを計測し、倍数性と胞子サイズとの間に良好な相関があることがわかった。
2)化石を用いたサイズ変化の解析:北海道に分布する白亜系蝦夷層群で地質調査と花粉化石抽出用サンプルの採集を行った。また、前年度に採集した根室層群の花粉サンプルを解析し、K/Pg前後の堆積物から十分量の花粉が得られることを確認した。前年度までは、白亜紀末期から新生代初頭にかけての堆積物を主たる対象として収集を進めたため、今年度は後期白亜紀の中頃の堆積物を中心にサンプリングを行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
花粉では送粉様式によるサイズへのノイズがあることがわかったため、胞子の解析を新たに開始した。そのため、目的達成への進行度はやや遅れることとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
胞子ではゲノムサイズと胞子サイズとの間に良い相関がある可能性が高まったため、胞子化石・現生胞子の解析に注力することで，目的達成につなげる。
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