2017 Fiscal Year Annual Research Report
Clarification of ecosystem functions of bee-pollination system: flowering structure of plant communities and evolution of floral traits
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15H02641
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
工藤 岳 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (30221930)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
亀山 慶晃 東京農業大学, 地域環境科学部, 教授 (10447047)
市野 隆雄 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (20176291)
石井 博 富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 教授 (90463885)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 送粉系 / 高山植物 / ハナバチ / 開花フェノロジー / 双翅目昆虫 / 遺伝子流動 / 種内変異 / 形質進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
海外フィールド調査として、モンゴルのホスタイ国立公園で7月にフィールド調査を行った。過去2年間に設置したプロットで花形質の計測、開花状況調査と訪花性昆虫の補足調査を行った。また、台湾タロコ国立公園の高山帯で新たな調査を開始した。6月、7月、8月にそれぞれ10日間ほどのフィールド調査を行い、高山植物の開花状況調査プロットを設置し、開花フェノロジー調査と訪花性昆虫の観察を行うとともに気象観測を行った。
国内フィールド調査として、北海道大雪山系と本州中部山岳地帯で調査を行った。大雪山では、雪解け傾度に沿った高山植物数種の開花時期と結実率の個体群間変異について継続調査を行い、群集スケールの集団遺伝構造についての調査も開始した。中部山岳地域の乗鞍岳、美ヶ原、御岳においては、標高傾度に沿った草本植物の遺伝的分化や繁殖様式の変異、およびマルハナバチ類の種構成や体サイズの変異について研究をおこなった。植物の遺伝的分化や自殖率については、キツリフネとサラシナショウマについてマイクロサテライトを用いた解析を行った。北アルプス八方尾根において、雪解け傾度に沿ったユキワリソウの繁殖成功度(結果率、結実率、花粉制限の強さ)を算出するとともに、ユキワリソウを含めた主要植物種について訪花性昆虫の種組成と訪花頻度を調査した。中部山岳地域の菅平の亜高山草原で、群集スケールの送粉者組成の調査、および花形質の計測を行った。ハナバチが群集レベルで植物群集に与える影響を評価するため、送粉者群集に占めるハナバチ種の割合が異なる群集間で花形質（花色、花形態）を比較した。
以上の研究成果は、学会で発表を行うとともに、学術論文として公表した。
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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
モンゴル草原ではこれまでに採取できなかった複数種植物の形態を計測し、一部の植物種では新たな送粉者の観察を行った。これによってモンゴルの草原群集で必要なデータは取り終えることができた。台湾の高山地域で植物群集の開花フェノロジー構造を定量化する体制を構築できた。同時に主要な訪花昆虫相の調査を開始した。
北海道大雪山系の調査では、高山植物の開花時期と結実率のデータ収集を継続している。これまでに蓄積したハチ媒植物とハエ媒植物種間比較から、結実成功の季節パターンに明瞭な違いが見られ、その違いはそれぞれの送粉者の送粉効率や季節活性を反映していることが明らかとなった。その成果は学会誌で公表した。また、景観スケールで集団遺伝構造を解析するためのサンプリングを開始した。
個々の植物種について、送粉者の組成や機能を反映した繁殖特性や遺伝構造の違いについての情報が集積しつつある。キツリフネについては種内に形態的に異なるタイプが存在しているが、遺伝的にも明瞭に分化していることを遺伝解析により明らかにした。サラシナショウマについては、両性株と雌性株が多いタイプ、両性株と雄性両全性株が多いタイプ、さらに両性株のみが優占し自殖率が高いタイプに分けられることを遺伝解析により明らかにした。ユキワリソウを対象とした研究では、季節の進行とともに訪花性昆虫の活性は増加するが、同時に開花する他種の存在が訪花性昆虫の種組成に季節変化をもたらし、ユキワリソウの繁殖成功を決定していることが示された。また、標高傾度に沿ってマルハナバチ類の種多様度は減少するが、マルハナバチ媒植物の多様度は減少しないこと、そしてマルハナバチ類各種の体サイズは標高間でほとんど変化しないことを明らかにした。
新たに調査地に加えた菅平高原では、100種以上の植物種の形質（花弁の反射スペクトルなど）の測定に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
群集スケールの空間遺伝構造が開花フェノロジー変異や媒花タイプ（ハチ媒 vs. ハエ媒）によってどのように影響を受けるのかについて、大雪山系の雪解け傾度に沿った景観スケールの集団遺伝解析により評価する。そして、媒花タイプの違いが個々の植物の繁殖特性や繁殖成功にどのように作用しているのかを明らかにする。
まだ遺伝解析を行っていない複数のターゲット種でマイクロサテライトマーカーを開発し、標高傾度に沿った種内分化の実態を明らかにし、その一般化を試みる。シロツメクサ、アカツメクサ、および オドリコソウについて、標高傾度に沿った花サイズ、マルハナバチ類の訪花頻度、結実率の変化を調べ、分布上限の決定に送粉者がどのように関与しているか、また繁殖成功に花形質変異がどの程度影響しているかを明らかにする。さらにサラシナショウマではタイプ間の性表現の分化がどのような機構で維持されているかについて、送粉者の質と量の季節変動と関連づけて解明する。
花形質の群集組成については、これまでにニュージーランド、スウェーデン、立山で集積したデータと、今回得たモンゴルや菅平のデータを統合し、ハナバチが群集レベルで植物群集に与える影響を評価する。
各成果については学会で発表するとともに、順次学術誌に発表する。さらに、一連の解析結果を統合的に解析し、ハナバチ送粉系の生態系機能（開花構造や花形質の構築過程）についての総括を行う。
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[Book] 生物学者，地球を行く2018
Author(s)
日本生態学会 北海道地区会、小林 真、工藤 岳
Total Pages
228
Publisher
文一総合出版
ISBN
978-4-8299-7107-9
