Development of simulation model to regenerate spatial genetic structure

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K07240
• Research Institution: National Institute for Environmental Studies
• Principal Investigator: 石濱 史子 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 主任研究員 (80414358)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 角谷 拓 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 主任研究員 (40451843) ; 岩崎 貴也 神奈川大学, 理学部, 助教 (10636179)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 遺伝的多様性 / 遺伝構造 / 維管束植物 / 地理的隔離 / 保護区選択

Outline of Annual Research Achievements

遺伝的多様性は、生物多様性の重要な要素の 1 つであるが、保護区選定などの際には、ほとんど考慮されていないのが現状である。これは主に、種内の空間的な遺伝子の分布パターンである、遺伝構造に関する実測データの不足による。
実測値の不足を補う手法として、遺伝構造の類型化により、生態特性等に基づく遺伝構造の類推を可能とすることが考えられる。このような類型化のための指標は既存のものがないため、本研究では、種間での地点距離と遺伝距離の対応関係に基づいた、遺伝構造の類似度指標を開発した。この指標を、文献から収集した遺伝構造のデータに適用し、種間のペアワイズ類似度に基づく類型化を行ってきた。2020年度は、追加の文献収集を実施し、追加データも含めた解析の結果、これまに本課題で検出された、遺伝構造不明瞭なタイプ、北東から西南にかけての構造が明瞭なタイプ、その中でも特に糸魚川静岡線付近に境界があるタイプ、の3つの類型に大きな変化がないことを確認した。
実測値不足を補うもう1つの手法として、保護区選定の際に、気候・地理変数を遺伝構造の代替指標として用いる手法が考えられる。気候・地理変数による代替性を、収集した遺伝構造の実測データを活用して検証した。種内の遺伝変異幅をできるだけカバーするように保護区選択を行った場合と、種内の気候レンジ、地理的レンジそれぞれをカバーするよう保護区選択を行った場合で、保護区内の遺伝的多様性の大きさを比較した。
その結果、比較的広い保護区を設定可能な場合には、いずれの指標でも、十分な遺伝的多様性がカバーされ、気候・地理変数が遺伝的多様性の良い代替指標となり得ることが示唆された。一方で、狭い保護区で高い目標を達成しようとする場合には、代替性が大きく低下する種が生じた。今後、代替性が高い種の特性を特定することで、代替指標の適用可能な種の絞り込みが可能となると考えられる。