Phylogeny of Osmundaceae and evolution of phylogenetic relict species, Osmundastrum cinnamomeum

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K07495
• Research Institution: National Museum of Nature and Science, Tokyo
• Principal Investigator: 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)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 矢部 淳 独立行政法人国立科学博物館, 地学研究部, 研究主幹 (20634124) ; 角川 洋子 首都大学東京, 理学研究科, 准教授 (70575141)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 系統的遺存種 / 系統

Outline of Annual Research Achievements

ゼンマイ科は最も原始的な薄嚢シダで、起源は3億年ほど前にさかのぼる。中でもヤマドリゼンマイは核サイズや形態が古来よりほとんど変化していない“生きた化石(系統的遺存種)”であることが知られる。本研究では、次世代シーケンサーなどを用いて、ゼンマイ科の大規模な遺伝子解析（RNA-Seq法によるトランスクリプトーム解析）を行い、系統進化を推定するとともに、本科におけるゲノムの安定性が系統的遺存種を生み出したという可能性の検証等を行った。大規模な遺伝子解析においては、若い胞子体からRNAを抽出するため胞子から培養を行い、得られた幼個体からRNAを抽出し、RNA-Seq法による解析を行った。主要な種は全て解析が完了したが、ヤマドリゼンマイのデータが従来の研究結果とは大きく異なり、サンプルの信憑性が疑われたため、再現性を確かめるため一年延期し、新たに別なサンプルを解析した。その結果、新たに解析したサンプルは、従来の研究結果と矛盾しないデータであった。そのため、新たに解析したヤマドリゼンマイのサンプルを用いて、スーパーコンピューターを用いて系統解析を実施し、ゼンマイ科の系統関係の推定を行った。サポートは不十分だったものの、ヤマドリゼンマイはゼンマイやオニゼンマイとは系統が異なり、TodeaやLeptopterisと単系統になる樹形が得られた。また、ゼンマイ科内は枝の長さが異様に短く、塩基置換速度が遅く、ゲノムが安定的である可能性が示唆された。