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Elucidating species substance in Arisaema sect. Pistillata from the perspective on the evolution of pollinator attraction mechanisms

Research Project

Project/Area Number 23K05912
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 45030:Biodiversity and systematics-related
Research InstitutionShowa University

Principal Investigator

柿嶋 聡  昭和大学, 大学共同利用機関等の部局等, 講師 (30648580)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 奥山 雄大  独立行政法人国立科学博物館, 植物研究部, 研究主幹 (40522529)
Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords種分化 / 送粉 / 花香 / 系統 / サトイモ科 / 擬態花 / 分類 / 収斂進化
Outline of Research at the Start

サトイモ科テンナンショウ属は、花香によって送粉昆虫を騙して誘引すると考えられている植物である。その中でもマムシグサ節は日本固有種が多数知られていることから、日本列島で多様化したと考えられている。しかし、個体変異や地域変異が大きく、分類は混乱しており、マムシグサ節がどのようにして多様化してきたのか不明である。本研究では、ゲノムワイドSNP解析をもとに系統を推定した上で、送粉者や花序形態の比較、花香成分の分析などを行い、マムシグサ節の多様化メカニズムを明らかとし、より生物学的な種の実体に合った分類体系を構築する。

Outline of Annual Research Achievements

サトイモ科テンナンショウ属は、花香によって送粉昆虫を騙して誘引すると考えられている植物である。その中でもマムシグサ節は日本固有種が多数知られていることから、日本列島で多様化したと考えられている。しかし、個体変異や地域変異が大きく、分類は混乱しており、マムシグサ節がどのようにして多様化してきたのか不明である。予備的な系統解析の結果、多系統となる種が多数あり、種同定に用いられる特徴的な花序形態が平行進化したことが推定された。一方、これまでの研究で、種間の生殖隔離として、送粉者の違いが重要であり、種特異的な送粉者の誘引には花香が重要であることが示唆された。以上から、(1)花序形態と花香が送粉者に適応した結果、収斂進化が生じた「収斂進化説」、(2)花序形態は送粉者の誘引にはあまり関与せず、花香成分の進化が種分化を促す「花香進化説」の2つの仮説が考えられる。これらの仮説を検証することで、マムシグサ節の多様化メカニズムを明らかとし、より生物学的な種の実体に合った分類体系を構築することを目的として研究を進めている。このような仮説を検証する材料として、系統解析で単系統群とされたグループに注目して研究を進める必要があることから、オオマムシグサ種群やヒガンマムシグサ群などを対象として研究を進めている。オオマムシグサ種群については、野生絶滅状態であったヤマグチテンナンショウの再発見を契機として、シノニムとされていたイズテンナンショウとの形態の比較を行い、両種が別種であることを示し、発表した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

仮説を検証するために必要なデータを順調に取得している。また、オオマムシグサ種群の進化を探るための基盤的な研究となる、形態比較をベースとした分類学的な論文を発表した。

Strategy for Future Research Activity

オオマムシグサ種群やヒガンマムシグサ群など特定のグループについて、系統解析・集団遺伝解析を行うとともに、野外集団における送粉者調査、花序形態の比較、GC-MSによる花香成分の分析を行うことで、「収斂進化説」および「花香進化説」を検証していく。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Connecticut/Mount St. Joseph University(米国)

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  • [Int'l Joint Research] 江蘇省中国科学院植物研究所(中国)

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  • [Int'l Joint Research] 台湾国立台東大学/台湾国立自然科学博物館/台湾中央研究院(台湾)

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  • [Journal Article] New Record of <i>Cassytha filiformis</i> var. <i>duripraticola</i> (Lauraceae) from Mainland China Based on Morphological and Molecular Data2024

    • Author(s)
      Goro Kokubugata, Satoshi Kakishima, Kuo-Fang Chung, Cheng-Xin Fu, Masatsugu Yokota
    • Journal Title

      Bulletin of the National Museum of Nature and Science. Series B, Botany

      Volume: 50 Issue: 1 Pages: 33-40

    • DOI

      10.50826/bnmnsbot.50.1_33

    • ISSN
      1881-9060, 2434-0936
    • Year and Date
      2024-02-22
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Rediscovery of <i>Arisaema suwoense</i> Nakai in Yamaguchi Prefecture Reveals Morphological Differences from <i>A. izuense</i> Nakai2023

    • Author(s)
      Satoshi Kakishima, Junichi Ohno, Koichi Hoshiyama, Fumito Yamane, Yoshihisa Sugie, Yudai Okuyama
    • Journal Title

      Bulletin of the National Museum of Nature and Science. Series B, Botany

      Volume: 49 Issue: 3 Pages: 105-114

    • DOI

      10.50826/bnmnsbot.49.3_105

    • ISSN
      1881-9060, 2434-0936
    • Year and Date
      2023-08-22
    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Identification of <i>Oberonia</i> (Orchidaceae) on Kozushima Island, Japan2023

    • Author(s)
      Chie Tsutsumi, Ayako Maeda, Masayuki Ishibashi, Tomohisa Yukawa, Satoshi Kakishima
    • Journal Title

      Bulletin of the National Museum of Nature and Science. Series B, Botany

      Volume: 49 Issue: 3 Pages: 115-122

    • DOI

      10.50826/bnmnsbot.49.3_115

    • ISSN
      1881-9060, 2434-0936
    • Year and Date
      2023-08-22
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Phylogenetic Background and Taxonomic Status of <i>Crepidiastrum lanceolatum</i> (Asteraceae) Sold as a Traditional Vegetable in Okinawa Prefecture, Japan Revealed by MIG-seq SNP Data2023

    • Author(s)
      Goro Kokubugata, Satoshi Kakishima, Takuro Ito, Yukiko Saito, Chikako Ishii, Kuo-Fang Chung, Mina L. Labuguen, Aurea Lopez-Feliciano, Masatsugu Yokota
    • Journal Title

      Bulletin of the National Museum of Nature and Science. Series B, Botany

      Volume: 49 Issue: 2 Pages: 73-82

    • DOI

      10.50826/bnmnsbot.49.2_73

    • ISSN
      1881-9060, 2434-0936
    • Year and Date
      2023-05-22
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      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A new record of Ardisia×walkeri, a hybrid of A. japonica and A. pusilla, (Primulaceae) from Jeju Island, Korea2023

    • Author(s)
      Goro Kokubugata, Satoshi Kakishima, Chan-ho Park, Takuro Ito, Atsushi Abe, Chikako Ishii, Gwan-Pil Song
    • Journal Title

      Journal of Species Research

      Volume: 12 Pages: 258-265

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ここまで分かった日本産マムシグサ節における適応放散的な多様化2024

    • Author(s)
      柿嶋聡
    • Organizer
      第71回日本生態学会大会、シンポジウム「あなたの知らないサトイモ科植物の世界2:系統・分布編」
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    • Invited
  • [Presentation] アマミテンナンショウの3亜種の現状と保全に向けた遺伝解析2024

    • Author(s)
      柿嶋聡、大野順一、阿部篤志、奥山雄大
    • Organizer
      日本植物分類学会第23回大会
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  • [Presentation] オオマムシグサ種群の種分化における送粉者シフト2023

    • Author(s)
      柿嶋 聡、末吉昌宏、大野順一、杉江喜寿、山根文人、奥山雄大
    • Organizer
      第55回種生物学シンポジウム
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 系統・形態・送粉者から解明するオオマムシグサ種群の多様性2023

    • Author(s)
      柿嶋 聡、末吉昌宏、大野順一、星山耕一、杉江喜寿、山根文人、奥山雄大
    • Organizer
      日本植物学会第87回大会
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  • [Remarks] 昭和大学富士山麓自然・生物研究所

    • URL

      https://www.showa-u.ac.jp/research/finb/

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Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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