DNA analysis of ancient pollen in an ice core and reconstruction of past environments in a semi-arid region of Central Asia

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K00529
• Research Institution: National Institute of Polar Research
• Principal Investigator: 中澤 文男 国立極地研究所, 研究教育系, 助教 (80432178)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 氷河 / 花粉 / DNA / アイスコア

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、1）中央アジアの山岳氷河に封じ込められた、極めて保存状態の良好な化石花粉を材料として、過去13,000 年間に渡る化石花粉のDNA 分析を、高時間分解能・連続で実施すること、2）分析により取得される遺伝情報から化石花粉の種を同定し、3）過去の植生や気候・環境の復元を試みることにある。
キルギス天山山脈グリゴレア氷河で掘削されたアイスコア試料は、想定していたよりも花粉濃度が低かったため、ロシア・アルタイ山脈（中央ユーラシアに位置する）ベルーハ氷河で採取されたアイスコア試料に切り替えて研究を進めた。約470年前のトウヒト属とモミ属、約4870年前のモミ属の化石花粉について、マツ属の種同定用に開発されたプライマーを用いてDNAの解読に成功した。次に詳細な種同定を目指して、種特異性の高いプライマーの開発を進めた。トウヒ属は世界に約35種の存在が知られている。葉緑体DNA上の１８領域でプライマーを開発し、１４領域から塩基配列データを取得した。この組み合わせの結果、５種まで候補を絞ることができた。その１つに、現在も氷河周辺に分布するシベリアトウヒが含まれていた。このことから、約４７０年前においても、氷河周辺にはシベリアトウヒが分布していたと考えられた。また、モミ属については、プライマーの開発まで至らなかった。本研究では、約4870年前の化石花粉からDNA情報を取得することに成功したことが大きな成果の１つといえる。また、モミ属の種同定に特化したプライマーも開発した。今後、他の氷河から取得される化石花粉１粒ずつのDNA研究においても、本研究で開発したプライマーや分析方法が広く適用できることも大きな成果と考えられる。