2019 Fiscal Year Research-status Report

日本の稲作開始期における水田雑草の誕生プロセス解明についての分子生態遺伝学的研究

Research Project

Project/Area Number	17K07626
Research Institution	Akita Prefectural University
Principal Investigator	保田謙太郎秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (00549032)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中山祐一郎大阪府立大学, 人間社会システム科学研究科, 准教授 (50322368)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords	タイヌビエ / 半直立型 / 交雑不稔 / 東日本での分布 / 史前帰化植物 / 四倍体 / 地理的変異
Outline of Annual Research Achievements	日本の水田雑草の多くは、稲作とともに渡来した史前帰化植物に由来すると考えられてきた。しかし、史前帰化植物として典型的なタイヌビエであっても、その一部は日本に自生していた野生種からの水田適応（雑草化）によって誕生した可能性が申請者らの研究によって示されたが、稲作の渡来以前でのタイヌビエの生育場所は謎であった。最近、半直立型の草型を持つタイヌビエが東北地方で発見され、野生種の生き残りのである可能性が推察された。本研究では、半直立型の生態的特性や生育環境を栽培実験や探索調査、分子マーカを用いた変異の解明から、半直立型が稲作渡来以前の日本で生育できたことを示す。さらに、日本のタイヌビエは、史前帰化と日本での雑草化の両方で誕生したとする新説を実証する。本年度は、①分布調査、②交配実験、③遺伝的特徴の分析を実施した。①では北海道、新潟県、長野県、岐阜県、石川県、四国で探索した。北海道、新潟県、長野県では半直立型を見つけたが、岐阜県、石川県、四国では見つけられなかった。半直立型は東日本では広域に分布しているが、西日本では低頻度もしくは分布していない可能性があることを確認した。また、半直立型の生育地は、水田、水田畦畔、放棄水田（乾田）、路傍（山際）、ガレ場、放棄畑であり、生育環境が水田に限定されるタイヌビエとはやや異なることを明らかにした。②では、新たな組み合わせで半直立型とタイヌビエとの雑種を作った。それらのF1個体は、生育するが、花粉稔性はほぼなく、不稔であった。③では葉緑体非コード領域および核waxy遺伝子の塩基配列をマーカにして、半直立型の遺伝的特徴を評価した。半直立型とタイヌビエは、遺伝的に極めて近縁であるが、同種ではない可能性を把握した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 計画した実験や調査がすべて実施でき、半直立型の生態的、遺伝的、形態的特徴を明らかにできた。日本には、タイヌビエ、イヌビエ、コヒメビエの3種のヒエ属植物が分布していることが知られているが、半直立型はそれらのいずれとも異なる種である可能性もあるという予期しない成果得られたため。
Strategy for Future Research Activity	栽培実験や西日本での探索調査、地理的変異の分析を継続し、半直立型のタイヌビエの実態の解明、さらには半直立型が稲作渡来以前の日本で生育できたこと、日本のタイヌビエは、史前帰化と日本での雑草化の両方で誕生したとする新説の実証を進める。得られた成果を論文としてまとめ、成果の公表に務める。
Causes of Carryover	他の研究費で一部が購え、旅費や消耗品を節約できたため。また、新型ウイルスの影響で出張が取りやめになったため次年度使用が生じた。来年度は、最終年度であり、研究を仕上げるための実験と論文の英文校閲費や投稿料として計画的に使用する。