花の病気の理論モデル：送粉者が広げる植物感染症が花形質の進化に及ぼす影響の解明
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21K20675
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0703:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
伊藤 公一 北海道大学, 地球環境科学研究院, 特任助教 (80768721)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | 送粉者 / 性表現 / 感染症 / 繁殖生態学 / 花形質の進化 / 感染症数理モデル / 送粉 / ゲーム理論 / 性的対立 |
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| Outline of Research at the Start |
花にとってハチやアブなどの送粉者は花粉を運んでくれる重要な存在だが、彼らは花粉だけでなく花に悪影響を与えるような病原菌をも同時に運んでいることが近年明らかにされている。このような送粉者が広げる植物の感染症では、送粉者を受け入れるほど感染リスクも高まるため、花にとっては送粉者を受け入れるかどうかにジレンマが生じることになる。本研究では、そうしたジレンマが花の匂いや形、咲かせる期間などの「花形質」の進化に及ぼす影響に注目した研究を行う。感染症の数理モデルと植物の送粉理論を組み合わせることで、送粉者が広げる植物の感染症が持つ特徴と花形質への進化的影響について、その一般的法則性の理論的に明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、送粉者は花粉だけでなく、植物個体の適応度に悪影響を与えるような微生物をも同時に運んでいることが報告されている。しかし、このような送粉者を介して花から花へと広がる微生物の持つ影響については、十分明らかにされていない。そこで、本研究プロジェクトでは、こうした微生物を広い意味での「感染症」とみなし、その存在が植物の繁殖成功や花形質の進化に与える影響について研究を行った。まず、送粉者を介して広がる微生物を解析可能な数理モデルの開発を行った。媒介者を介して広がる感染症を扱う疫学理論モデルをさせ、感染症に関する状態（未感染、感染）に加えて送受粉に関わる状態（花の受粉の有無、送粉者の花粉の有無）についての状態遷移も計算することで、感染症と植物の繁殖成功を同時に推定可能な理論モデルを開発することに成功した。さらに、開発した理論モデルを用いて、感染症の広がり方に影響する要素について解析をおこなった。結果、花の感染症は送粉者の感染比率が低くても容易に蔓延しうること、植物の繁殖成功は訪花頻度が低すぎても高すぎても低下しうること、花が感染症への耐性（耐病性）を進化させた場合、その結果は花の性表現によって大きく異なることなど、送粉者を介して広がる感染症が持つ代表的な特徴を明らかにした。さらに、両性花と雌雄異花では、感染症の持つ病徴の性質によって植物側が進化させる耐病性に大きな差が生まれうること、その結果、感染症の広がり方にも雌雄差が生じうることを明らかにした。また、隣接個体間の血縁度が、感染症への耐病性の進化に重要な影響を持つことを明らかにした。
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Report
(3 results)
Research Products
(4 results)
