QTLマッピング法を利用した送粉・生殖システムの実験進化生態学的研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14204077
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 矢原 徹一 九州大学, 大学院・理学研究院, 教授 (90158048)
• Keywords: 繁殖システム / 顕花植物 / 送粉シンドローム / ポリネータ / 浸透交雑 / キスゲ / ヒヨドリバナ / ジェミニウイルス

Research Abstract

顕花植物に見られる多様な繁殖システムの適応的意義に関するこれまでの研究では、最適化モデルの理論的予測が、自然集団における植物の形質状態と合致することが確かめられてきた。しかし、理論的予測と植物の形質状態が合致したとしても、科学的検証としては不充分である。より決定的な検証は、形質が最適状態からずれた実験集団を設け、予測される方向への進化が起きるかどうかを実測することである。これまでの研究ではまた、形質の遺伝的背景を考慮外に置き、トレードオフを仮定した表現型モデルに依拠して研究を進めてきた。しかし今やAFLPマーカーを用い、比較的短期間にゲノム地図を作成し、どんな形質であれ、その変異に関与している複数の遺伝子座(QTL)のゲノム地図上の位置を決め、各QTLの形質変異への寄与率を推定することができる(QTLマッピング法)。本研究の目的は、これらのアプローチを使って、送粉シンドロームの進化機構、および有性生殖の適応的意義を解明することである。
平成15年度は、以下のような研究を行った。
継続調査を行っているキスゲ属野外浸透交雑集団を用いて、花形態(めしべの長さ、花筒の長さなど)や開花時間と種子結実率の関係(ロジスチック重回帰)を調査した。その結果、年によるポリネータ組成の変動によって、花形質に作用する淘汰圧が変動することが明らかになった。
H12年秋に播種したF1個体がH15年夏に開花したので、これらF1個体の両親への戻し交配により、F2世代の種子をとった。これらの種子を秋に播種し、F2世代を育成中である。
F1個体の花からRNAを抽出し、ESTライブラリーを作成中である。
ジェミニウイルスに感染しているヒヨドリバナ無性生殖型の黄化葉から、サテライトDNAを発見し、サテライトDNAとジェミニウイルスを連結し、ベクターに組み込み、パーティクルガンで健全な組織に導入することによって、ジェミニウイルスの感染が成立することを確かめた。その結果、世界最古のウイルス記録とされるジェミニウイルスのヒヨドリバナへの感染が、サテライトDNAの介在によって成立することが明らかになった。繁殖生態学との関連では、有性生殖型ではなく、無性生殖植物とウイルスとの共進化が、農耕成立後続いてきたことが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Saunders, K., Bedford, I.D., Yahara, T., Stanley, J.: "The earliest recorded plant virus disease"Nature. 422. 831 (2003)