ほぼ全ての種間で自然雑種を形成する日本産カンガレイ類の種多様性創出機構の解明
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22K06358
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 45030:Biodiversity and systematics-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
布施 静香 京都大学, 理学研究科, 准教授 (30344386)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高山 浩司 京都大学, 理学研究科, 准教授 (60647478)
田村 実 京都大学, 理学研究科, 教授 (20227292)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | ホソガタホタルイ属 / カンガレイ節 / 雑種形成 / 種多様性 |
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| Outline of Research at the Start |
カンガレイ類は、東アジアで多様化した多年生の単子葉植物で、カヤツリグサ科ホソガタホタルイ属カンガレイ節の23種からなる。日本には11種が自生するが、そのうち10種は互いに交雑し、15もの自然雑種を生み出している。このように多くの雑種を形成する植物群では、雑種を介した種多様性の創出が起きている可能性がある。本研究では、各種各雑種をサンプリングして稔性調査、形態調査、染色体解析、集団ゲノミクス解析等を行い、日本産カンガレイ類の種多様性創出機構の解明に挑戦する。本研究は「雑種形成は植物の種多様性に何をもたらすのか」という多様性植物学の重要な課題にアプローチするものである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、日本産カンガレイ類の種多様性創出機構を雑種の存在に焦点を当てて解明することである。野生植物の雑種を介した種多様性創出機構を探るためには、様々な種の組みあわせで雑種を形成する植物群を用いるのが良いと考えられる。日本産カンガレイ類は11種からなるが、そのうち10種は互いに交雑し、最近の報告も含めると実に16もの自然雑種を生み出している。
今年度は、兵庫県で新たに見つかった、既知の分類群には見られない形態的特徴を持つホソガタホタルイ属植物に焦点を当てて研究を行った。外部形態と生育環境の調査を行い、DNA塩基配列に基づいた解析を行った結果、本植物はホタルイ（Schoenoplectiella hotarui）とロッカクイ（S. mucronate var. ishizawae）の雑種であり、ホタルイが母親であることが明らかになった。ホタルイとS. mucronataの間の雑種は、S. mucronata var. tataranaタタラカンガレイ（雑種：タタラホタルイ S. ×naritaensis）、var. mucronataヒメカンガレイ（雑種：ビゼンイ S. ×naritaensis nothovar. bizenensis）に続いて、今回初めてvar. ishizawae ロッカクイとの間でも確認されたことになる。また同時に、ホタルイは種内に多型を持つ可能性が示唆され、ロッカクイはヒメカンガレイとは遺伝的に大きく異なる可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
日本産ホソガタホタルイ属（カンガレイ類）において新たな組み合わせの雑種を発見し、その両親種を確定することができた。これにより日本産ホソガタホタルイ属には17の自然雑種が存在することが明らかになった。カンガレイ節各種のサンプリングもおおむね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
【１】試料収集・生育環境調査・形態解析: 日本産ホソガタホタルイ属（カンガレイ類）全種全雑種についてサンプリングを進める。雑種集団のサンプリング時には、個体と生育環境のデータを結び付けられるようマッピングを行う。得られたサンプルは形態観察を行い、集団間の形態的相違を整理する。【２】雑種の稔性調査：雑種について花粉稔性と種子稔性を調べる。【３】染色体観察：押しつぶし法によって染色体数と倍数性を明らかにする。【４】種間の系統関係の解明と、雑種の父親種・母親種の確定：日本産カンガレイ類の種の系統関係は一部しか分かっていない。そこで、まず、サンガー法を用いて、各集団１個体（種レベルでは複数個体）を用いて分子系統樹を構築し、種間の系統関係を明らかにする。そして、雑種の父親種・母親種を、核（両性遺伝）と葉緑体（母性遺伝）の塩基配列を解析することで決定する。【５】集団ゲノミクス解析による遺伝的構造の把握：次世代シーケンサーを用いて、各集団から一塩基多型（SNPs）の検出を行う。この情報をもとに、対象種・雑種の遺伝構造を明らかにする。そして、日本産カンガレイ類における種をまたいだ遺伝的交流の程度を推定する。【６】各雑種集団の維持機構の推定：カンガレイ類の繁殖方法には、種子繁殖以外に、無性芽や株分けによる栄養繁殖がある。そこで、どのようにして各雑種集団が維持されているのかを野外観察とゲノムワイド解析から明らかにする。種子繁殖を行う集団においては、自殖と他殖の両側面から考察する必要があるため５で得たSNPsデータを用いて自殖率／他殖率を推定する。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
