Urban-eco-evolutionary processes: a linkage between evolution in plant defense and pollination service in cities
| Project/Area Number |
22KJ0132
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| Project/Area Number (Other) |
22J21807 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 45040:Ecology and environment-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
石黒 智基 北海道大学, 環境科学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 都市化 / 植物の都市環境への適応 / 都市における生物の適応進化 / シアン産性能 / シアン配糖体 / 都市景観の不均質性 / シロツメクサ / 個体群生態学 / 都市化が進化に与える影響 / 都市における植物の適応進化 / 都市化による環境変異 |
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| Outline of Research at the Start |
現在、都市化による環境変化が、生物の生態や進化に大きな影響を及ぼすことが明らかにされつつある。生態と進化の間には、双方向の相互作用があることが分かってきているが、人間活動(社会)がどのような影響を及ぼすのかは明らかにされていない。 そこで本提案は、野外モデル系を新たに確立し、社会-生態-進化フィードバックに関する実証研究を行うことを目的とする。具体的には、建物用地や道路など人間の土地利用パターンを現す都市構造(社会)から始まり、植物の進化を介して送粉系(生態)に影響を与え、農業生産性(社会)として人間にフィードバックする、社会-生態-進化フィードバックフローを仮説として設定し、その検証を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は、都市における植物の適応進化について論文が1報発行された。シロツメクサの被食防衛形質（シアン産性能）とその産性能の有無を決める構成因子（シアン配糖体と加水分解酵素）に遺伝的変異があることに着目し、都市から郊外にかけての広域一帯における遺伝的変異の空間構造を、非常に細かい密度で調べた。また、GISを用いた解析により、この空間構造を決定すると考えられる景観要素を統計的に推定した。
シアン配糖体生成遺伝子の頻度は、都市中心部ほど低く郊外部にかけて高くなり、非常に明瞭な勾配がみられた。この原因となる景観要素として、周囲に存在する建造物やアスファルトなどの人工地表面の割合が示された。一方、シアン産性能の空間構造はモザイク状であり、被食圧、開空度、人工地表面の割合の３つが要因であることが示された。このように、シアン配糖体生成遺伝子とシアン産性能の空間構造は一致しなかった。シアン配糖体の多機能性（シアン産性能の材料、凍結耐性、乾燥ストレス耐性）と都市景観の不均質性が、進化的形質のモザイク状空間構造を決定していることを示唆している。本結果は、これまで見過ごされていた都市景観の不均質性と形質の多機能性が、都市における生物の進化を決定しうることを示した非常に新しい研究成果である。
しかし、都市によって進化パターンに違いが生じるメカニズムと、適応度の評価に基づく適応進化の実態についてはまだ明らかになっていない。この課題を解決すべく、都市構造の異なる複数の都市を用いたマルチランドスケープアプローチと、相互移植実験による都市進化の実証アプローチを実施した。上記研究の成果について、学会で発表した。また、都市化によって起こるシロツメクサの進化（遺伝子頻度の変化）が送粉系（生態）に与える影響を調べるため、圃場での野外操作実験を行っている。
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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
予定通り、都市化が生物の進化に与える影響についての成果発表を行い、論文の出版につながった。また、圃場での野外操作実験を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、前年度に引き続き圃場実験を行う。都市化によって起こるシロツメクサの進化（遺伝子頻度の変化）が送粉系（生態）に与える影響を明らかにする。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
