2015 Fiscal Year Research-status Report
低温依存的雑種形成が切り拓く植物多様性研究の新展開
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15K07182
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
山田 敏弘 金沢大学, 自然システム学系, 准教授 (70392537)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
海老原 淳 独立行政法人国立科学博物館, 植物研究部, 研究主幹 (20435738)
堤 千絵 独立行政法人国立科学博物館, 植物研究部, 研究員 (30455422)
小藤 累美子 金沢大学, 自然システム学系, 助教 (40324066)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ゼンマイ科 / ゼンマイ / ヤマドリゼンマイ / 温度依存的 / 雑種崩壊 / 種分化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で検証する低温依存的な雑種形成の促進仮説は，近縁種間で細胞分裂速度が温度依存的に同調することを前提とする。しかし，そのような現象はこれまで，シダ類では報告されていない。そこで今年度は，前提が成り立つことを確かめるため，シダ類のゼンマイ科ゼンマイ属（広義）のゼンマイ（Osmunda japonica）とヤマドリゼンマイ（Osmunda cinnamomea）の配偶体について，１５，２０，２５℃で細胞分裂速度を観察し，比較した。ここでは，細胞数の経時変化を記録するとともに，EdU（チミジン類似体）を配偶体に一定時間取り込ませることにより，直接的に分裂速度を観察した。その結果，２５℃ではゼンマイがヤマドリゼンマイよりも早く分裂した。２０℃では両種の分裂速度の差は２５℃の場合よりも小さくなったものの，ゼンマイがヤマドリゼンマイよりも早く分裂した。ところが，１５℃で培養すると，両種の分裂速度はほぼ同じになった。従って，近縁種間の温度依存的な分裂速度の同調がシダ類でも存在することが初めて確かめられた。
一方，温度条件に関わらず，両種が配偶子器をつけるまでの時間は約２ヶ月で，大きな違いは見られなかった。このことは，野外において両種の生殖開始時期に大きな差が生じないことを意味する。従って，両種は分布域さえ重複すれば，交雑の機会を持ちえることがわかった。
それにも関わらず両種間の自然雑種が全く報告されていないのは，温度依存的な雑種崩壊が実際に生じているからかもしれないが，この可能性を確かめるためには雑種崩壊実験を行う必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
計画通り，ゼンマイ科で温度依存的雑種崩壊の前提条件を確かめることができたが，ゼンマイとヤマドリゼンマイ以外の種については着手できなかった。しかし，実験系は無事立ち上げられたため，２８年度以降に遅れを取り戻すことは十分に可能である。一方，前提条件の確認に予想以上に時間がかかり，人工雑種形成実験については予備的に試みたものの，交配を行う十分な時間が確保できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
私たちが立てた温度依存的雑種障壁の仮説では，温度変化に対する細胞分裂速度の変化様式は種間で異なり，それが雑種胚の生育を阻害すると考える。すなわち，両親種の細胞分裂が同調する温度では雑種胚は正常に分裂を続けることができるが，両親種の細胞分裂が同調しない温度では，分裂速度が遅い片親のゲノムが雑種胚から脱落し，雑種胚は死に至るとする。前年度までに，ゼンマイ属植物の２種を用いて，温度変化に対する細胞分裂速度の変化に違いがあることを確かめた。今年度は，さらに４種を加えて実験を行うことで，温度依存的な細胞分裂速度の変化に見られる多様性の存在を実証する。
人工雑種形成に挑戦し，雑種形成に成功した場合は人工雑種崩壊実験を行う。ゼンマイ属には少数ながら自然雑種が存在することが知られている。今後は，それらの自然雑種についても様々な温度で培養し，雑種崩壊が生じるのかを確かめる。
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| Causes of Carryover |
予定していた人工交配実験の着手がやや遅れたため。また，ゼンマイ科植物の調査を今年度以降に先送りしたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
人工交配実験およびゼンマイ科植物の調査費用として使用する。
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