分散―競争トレードオフから迫るミジンコの種内系統地理パターンの解明

• Project/Area Number: 23K21337
• Project/Area Number (Other): 21H02560 (2021-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2021-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 45040:Ecology and environment-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 吉田 丈人 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (40447321)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山道 真人 国立遺伝学研究所, 新分野創造センター, 准教授 (70734804)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000); Fiscal Year 2024: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2022: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2021: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
• Keywords: プランクトン / 湖沼 / 進化生態 / 系統地理

Outline of Research at the Start

分散―競争トレードオフは多種共存のメカニズムとして注目されてきたが、歴史的な時間スケールで見れば、系統地理パターンにも影響しうる。分散能力が優位なコロナイザーと競争能力が優位なコンペティターの間には、分布域の広さや新規環境への定着順番などに違いが生じると予想される。実証と理論のアプローチを組み合わせて、日本に生息するミジンコの種内４系統における分散―競争トレードオフと種内系統地理の関係を解明する。

Outline of Annual Research Achievements

分散―競争トレードオフは、多種共存のメカニズムとして注目されてきたが、歴史的な時間スケールで見れば、系統地理パターンにも影響しうる。分散能力が優位なコロナイザーと競争能力が優位なコンペティターの間には、分布域の広さ、移動分散・定着の順番、局所環境での個体数に違いが生じると予想される。日本に生息するミジンコは、絶対単為生殖性であり独立した４つの系統が存在する。これら４系統の地理的分布は大きく異なっており、分散―競争トレードオフによって説明できる可能性がある。本研究では、系統間の分散―競争トレードオフを評価したのち、種内系統地理パターンと比較する。また、それぞれの湖沼への移動分散・定着や個体数を系統間で比較する。さらに、数理モデルにより実証データの理論的な再現を確認する。これらにより、分散―競争トレードオフと種内系統地理の関係を解明する。
2022年度には、前年度に採集した堆積物コアの分析試料について、年代測定のためのガンマ線分析を行い、すべての試料の測定を完了した。その結果、堆積物コアは過去数十年の湖沼環境とミジンコ個体群の動態を保存している可能性が示唆された。また、２湖沼分の試料については、堆積物からミジンコの休眠卵を分離して計数し個体群動態の評価を行なった。また、分離された休眠卵を用いて、ミトコンドリアDNAマーカーによる系統判別を実施した。研究２年目として、初年度に採集した試料の分析を着実に進めることができた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

堆積物コアの年代測定の完了ができるとともに、ミジンコの個体群動態の評価と系統判別について２湖沼分を完了することができた。

Strategy for Future Research Activity

初年度に得られた分析試料をつかって、ミジンコの休眠卵を分離して計数し個体群動態の評価を、残りの３湖沼について進めていく。また、分離された休眠卵を用いて、ミトコンドリアDNAマーカーによる系統判別を進めていく。得られた個体群動態や移動分散・定着の順番などの結果について、環境要因との関連などを分析していく。

Research Products

• [Journal Article] Population genetic dynamics during colonisation and establishment of an obligate parthenogenetic <i>Daphnia pulex</i> population in a small lake of a continental archipelago (2022)
  • Author(s): Otake Yurie、Innan Hideki、Ohtsuki Hajime、Urabe Jotaro、Yamada Kazuyoshi、Yoshida Takehito
  • Journal Title: Freshwater Biology Volume: 67 Issue: 8 Pages: 1428-1438
  • DOI: 10.1111/fwb.13951
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Terrigenous subsidies in lakes support zooplankton production mainly via a green food chain and not the brown food chain. (2022)
  • Author(s): Hirama F, Urabe J, Doi H, Kazama T, Noguchi T, Tappenbeck TH, Katano I, Yamamichi M, Yoshida T and Elser JJ.
  • Journal Title: Front. Ecol. Evol. Volume: 10 Pages: 956819-956819
  • DOI: 10.3389/fevo.2022.956819
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Long-term changes in morphological traits of Daphnia pulex in Lake Fukami-ike, Japan (2021)
  • Author(s): Otake Yurie、Ohtsuki Hajime、Urabe Jotaro、Yamada Kazuyoshi、Yoshida Takehito
  • Journal Title: Limnology Volume: 22 Issue: 3 Pages: 329-336
  • DOI: 10.1007/s10201-021-00659-x
  • NAID: 40022642958
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A unified framework for herbivore-to-producer biomass ratio reveals the relative influence of four ecological factors. (2021)
  • Author(s): Kazama T, Urabe J, Yamamichi M, Tokita K, Xuwang Y, Katano I, Doi H, Yoshida T, Hairston Jr. NG.
  • Journal Title: Communucation Biology Volume: 4 Issue: 1 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1038/s42003-020-01587-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] ミジンコ個体群を形成する2系統の移入順と集団遺伝動態：湖沼堆積物を用いた湖沼間比較（予報） (2022)
  • Author(s): 大竹裕里恵、大槻朝、占部城太郎、吉田丈人
  • Organizer: 日本陸水学会第86回大会
• [Presentation] ミジンコ個体群の遺伝的動態：2湖沼における古陸水学的復元と比較 (2022)
  • Author(s): 大竹裕里恵, 大槻朝, 占部城太郎, 吉田丈人
  • Organizer: 第69回日本生態学会大会
• [Presentation] Genetic structure and phenotype changes during the establishment of a new population of Daphnia pulex in Lake Fukami-ike, Japan (2021)
  • Author(s): Otake Y., Innan H., Ohtsuki H., Urabe J., Yamada K., & Yoshida T.
  • Organizer: ASLO 2021 Aquatic Sciences Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ミジンコの種内多様性はどのように維持されるのか異なる日長応答に基づく生活史戦略の違いがもたらす共存 (2021)
  • Author(s): 大竹裕里恵, 山道真人, 平田優香, 小田切悠, 吉田丈人
  • Organizer: 日本陸水学会第85回大会
• [Presentation] 日長応答の種内多様性：ミジンコ（Daphnia pulex）の遺伝的多様性維持における異なる休眠戦略のはたらき (2021)
  • Author(s): 大竹裕里恵, 山道真人, 平田優香, 小田切悠, 吉田丈人
  • Organizer: 日本プランクトン学会・日本ベントス学会合同大会