2018 Fiscal Year Annual Research Report
Thermo-dependent hybridization will provide new insights for studies on how current plant diversity is established
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15K07182
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
山田 敏弘 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 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, 研究主幹 (30455422)
小藤 累美子 金沢大学, 生命理工学系, 助教 (40324066)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ゼンマイ / シロヤマゼンマイ / 細胞周期 / 雑種形成 / 温度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞周期を１回終えるのに必要な時間（細胞周期時間）は植物種ごとに異なる。そのため，雑種形成において，両親種の細胞周期時間が異なると，染色体の脱落による雑種崩壊が起きる。つまり，細胞周期時間の違いは生殖的隔離機構となり得る。一方，細胞周期時間は生育温度に応じて変化することが知られているため，雑種形成に最適な温度があると予想される（温度依存的雑種形成）。本研究では，温度依存的雑種形成が野生種で見られるのかを検証するため，ゼンマイ属植物（ゼンマイ科）の雑種形成に関する解析を行った。
その結果，ゼンマイ属植物の中には，低温で細胞周期時間が短くなるものと，高温で細胞周期時間が短くなるものとがあることが分かった。この結果は，細胞周期時間の違いが，ゼンマイ属の生殖的隔離機構となり得ることを示唆する。そこで，分布範囲が重なるゼンマイとシロヤマゼンマイにおいて，異なる温度で人工的な雑種形成を行った。２５度で雑種形成を行った場合，両種間には雑種が形成されたが，２０度や３０度では雑種が形成されなかった。また，この結果は，２５度付近だけで両種の細胞周期時間が同調するという結果と調和的であった。
ゼンマイ科では，シダ類としては例外的に，長らく雑種形成が制限されてきたことがわかっている。実際，ゼンマイとシロヤマゼンマイは生育範囲が重なり，胞子形成も同時期に起きるにもかかわらず，両種間の野生雑種は知られていない。しかし，両種の配偶体は，気温が２０ー２５度になる初夏に共存することから，野外においても雑種が形成されている可能性がある。一方，夏季以降の気温では両種の細胞周期時間は同調せず，雑種個体が形成されても，その生存は難しいだろう。本研究の結果は，温度依存的に変化する細胞周期時間の違いが，実際に受精後隔離機構として働いていることを示唆する。
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