2020 Fiscal Year Annual Research Report
生体防御物質から明らかにするスギの環境適応と自然選択
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18H02248
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| Research Institution | Forest Research and Management Organization |
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Principal Investigator |
内山 憲太郎 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (40501937)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
韓 慶民 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (40391180)
陶山 佳久 東北大学, 農学研究科, 教授 (60282315)
楠本 倫久 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (80537168)
金谷 整一 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (90353648)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 生体防御物質 / カロテノイド / テルペノイド / ゲノムワイドDNAマーカー / 環境適応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物種が体内に合成する様々な防御物質の地理的変異の理解は、環境変動時の植物の応答を理解する上で重要である。そこで、スギを対象に、冬期の強光阻害の防御物質であるカロテノイドと、生物的ストレスの代表的な防御物質であるテルペノイドについて、熊本県益城町のスギ天然林産地試験地の個体を対象に調査を行った。夏季と冬季の針葉内のカロテノイド10種を液体クロマトグラフィー法を用いて、また夏季の針葉内の各種テルペノイドをガスクロマトグラフィー分析により計測した。測定には同一クローンあたり、３ラメットの反復を設けた。カロテノイドの分析の結果、冬季の葉緑素量の減少とキサントフィルサイクル色素の増加という防御機構が全ての集団で認められた一方で、冬期にスギの葉を赤くするロドキサンチン量には産地間で有意差があり、地理的傾向が認められた。
テルペノイドの分析の結果、モノテルペン10種の総含有量が冬期の最低気温が低い集団ほど含有量が多いという傾向が認められた。また、一部の集団にのみ存在する物質も複数検出され、地理的傾向が認められた。ジテルペン12種の分析ではカウレン、スクラレン、フィロクラデンの含有量に応じて、7つのケモタイプが検出された。太平洋側および屋久島系統においてフィロクラデンタイプが欠損しているなどの地理的傾向が認められた。
以上で得られた成分の情報と、様々な手法で取得したゲノムワイドSNP（約3万座）とのアソシエーション解析を行った結果、カロテノイド6種、テルペノイド15種において、含有量と有意な関連のある遺伝子座（計49座）が検出された。検出された遺伝子座の近傍には色素合成関連、脂質代謝関連の遺伝子が複数存在した。以上により、スギの生体防御物質の地理的変異とその遺伝的基盤の一部を明らかにすることができた。これらの情報はスギの将来環境下での応答を理解するうえで有用であると考えられる。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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