2017 Fiscal Year Annual Research Report

Genome constitution and reticulate evolution in apogamous ferns

Research Project

Project/Area Number	16H04835
Research Institution	Tokyo Metropolitan University
Principal Investigator	村上哲明首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (60192770)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	山本薫横須賀市自然・人文博物館, その他部局等, 学芸員 (00766016) 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) 高宮正之熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (70179555) 綿野泰行千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (70192820)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	遺伝的多様性 / 無性生殖 / 無配生殖 / シダ植物 / 網状進化
Outline of Annual Research Achievements	平成29年度は、平成28年度に開発したオシダ属用の核DNAマーカーを利用して、主に日本産イワヘゴ類の種を対象にして、そのゲノム構成を調べた。その結果、イワヘゴ（Dryopteris atrata）そのものが、他のオシダ属無配生殖種と同様に、有性生殖種と無配生殖種の雑種に起源することが分かった。これまでイワヘゴ類の雑種については、仮説が複数報告されてきたものの、イワヘゴそのものが雑種起源である可能性は考えられたことがなかったので、重要な新知見である。イワヘゴ類には、二倍体有性生殖型、二倍体無配生殖型、三倍体無配生殖型、四倍体有性生殖型、ならびにそれらの間の雑種が知られている。雑種については全て不稔か、稔性のある胞子ができる場合でも、世代交代を繰り返して広範囲に分布を広げた例は報告されてない。一方で、無配生殖を獲得した種の多くは雑種起源と考えられた。ただ、その起源となった母種までは特定できなかったものが多かった。四倍体有性生殖型については、一部は二つの二倍体有性生殖種の雑種に起源するものであると考えられ、その親種も推定できた。さらに、三倍体無配生殖型については、二倍体有性生殖型と四倍体有性生殖型の間の交雑に起源するものではなく、三倍体無配生殖型と二倍体有性生殖型の交雑起源であることを支持するデータが得られた。このような結果は、オシダ属の他の系統群(イタチシダ類、ベニシダ類)でも得られており、不等減数分裂によるGenome reductionがシダの無配生殖種の多様化を促す重要な要因であることを強く示唆していて興味深い。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason オシダ属の幅広い分類群に適用可能な核DNAマーカを開発して、イタチシダ類、ベニシダ類、イワヘゴ類の3つの無配生殖を多数含む群の無配生殖種の成り立ちを明らかにすることが本研究の主要な目的である。今年度は、昨年度に開発した核マーカーでイワヘゴ類の解析が順調に進んだから。
Strategy for Future Research Activity	本研究は、オシダ科オシダ属のイタチシダ類、ベニシダ類、イワヘゴ類の3群に含まれる無配生殖種のゲノム構成を詳しく調べ，オシダ属の無配生殖種において、有性生殖種との交雑がどのくらい起きているか、遠縁の有性生殖種のゲノムを取り込むことが一般的な現象か、さらにはそれぞれの無配生殖種において複数の異なる有性生殖種由来のゲノムがどの程度混じり合っているのかを解明することを目的とする。平成30年度は本研究の最終年度なので、不足するデータを補完するとともに、イタチシダ類、ベニシダ類、イワヘゴ類という３つのオシダ属の無配生殖種複合体のゲノム構成で得られた結果に基づいて、交雑の回数やゲノム組成の安定性、これらが3群の間でも同じか、それとも群によって回数や安定性が異なるかを考察する。さらに、研究成果の学会発表に加えて論文発表も行う予定である