2018 Fiscal Year Research-status Report
Study on habitat isolation and interspecific interactions of two congeneric shrub species occurring in the Ryukyu Islands
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18K14782
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| Research Institution | Okinawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
渡邊 謙太 沖縄工業高等専門学校, 技術室, 技術専門職員 (50510111)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ボチョウジ属 / 繁殖干渉 / 種間相互作用 / 琉球列島 / 土壌適応 / 異質倍数体 / ポリネーション / Psychotria |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、琉球列島の2タイプの常緑広葉樹林に異所的に生育する近縁種ボチョウジとナガミの棲み分けを両種の種間相互作用（繁殖干渉）から解明することを目指している。具体的には、1）繁殖干渉と交雑帯の調査、2）土壌適性試験、3）繁殖干渉の前提となる分布変遷の系統地理解析からの推定、4）種間関係を考慮した生態ニッチモデルの構築とそのモデルを用いた分布形成要因の検証を行う。平成30年度は以下のように１－３の各項目について同時並行で研究を実施した。
１）繁殖干渉と交雑体の調査 調査地の予備的調査を行い、交雑体が生育する地域または交雑体が生じている可能性の高い地域をリストアップした。また名護市名護岳周辺において予備的受粉実験を実施した。さらに２箇所の調査地においてトランセクトを設置し、植生調査とトランセクトに沿った２種の対象植物のDNAサンプリングを実施した。受粉実験からは種間交配では、種内交配とほぼ変わらない高い結果率を示すことを確認した。
２）土壌適応試験 石灰岩・非石灰岩土壌において、相互移植実験を継続的に実施し、モニタリングを続けている。これまでに、ナガミはどちらの土壌でも生育できるが、ボチョウジは石灰岩性土壌では死亡する確率が高いことがわかってきた。また、どちらの種も非石灰岩性土壌では移植後５年経過した時点での生存率が５０%程度と比較的高く、ボチョウジ属植物にとっては、石灰岩土壌への進出が困難なものであることが示唆された。またボチョウジについて根から抽出したRNAを用いて土壌適応に関連したアルミニウム・トランスポーター関連の遺伝子発現を調べ論文として投稿予定である。
３）系統地理解析 順次サンプルの収集及び、DNAの抽出までを実施している。現在までに中琉球・南琉球については、サンプルが集積されてきているが、北琉球、国外のサンプルについては今後採集調査が必要となる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要において記述したように、平成30年度は１）繁殖干渉と交雑体の調査、２）土壌適応試験、３）系統地理解析の３項目について同時並行で研究を実施した。１）繁殖干渉と交雑体の調査については、調査地の検討と予備的な受粉実験を実施しており、おおむね研究計画どおりに進んでいる。２）土壌適応試験についても、移植実験モニタリングを続けており、両種の土壌適性についてかなり明確な傾向を掴むことができたので、論文執筆の準備に入っている。さらに遺伝子発現の解析も実施しており、計画以上に進行している。一方、土壌成分の分析については次年度の課題とした。３）系統地理解析については、サンプリングについて、野外での採集計画が計画通りには進まなかった部分があり、やや遅れている。ただし、解析手法の調査や採集済みのサンプルのDNA抽出は進んでおり、最終研究年度までに結果を出すことが十分可能であると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、琉球列島の2タイプの常緑広葉樹林に異所的に生育する近縁種ボチョウジとナガミの棲み分けを両種の種間相互作用（繁殖干渉）から解明することを目指し、以下のような計画で研究を進める。
１）繁殖干渉と交雑帯の調査 平成３０年度に絞り込んだ調査地３箇所において、種内・種間・2種の混合花粉による3パターンの交配実験（繁殖干渉交配）を行い、花粉管の伸長から種子形成、種子の発芽と1年目の生育まで確認する。さらにすでに生育している雑種個体の開花と稔性の調査を行う。また、交雑帯に沿って群落の調査と倍数性・交雑状況の調査を実施する。
２）土壌適性試験 ２種の分布する地域の土壌・環境についてのデータを調べるため、新たにデータロガーを設置することを予定している。また、土壌中の無機成分についての分析を実施する。これまでの相互移植実験・水耕栽培実験・室内移植実験の結果については、年度中に論文としてまとめることを予定している。
３）繁殖干渉の前提となる分布変遷の系統地理解析からの推定 北琉球、及び台湾・中国方面においてDNAサンプルの採集調査を予定している。またサンプルについてDNA抽出後、核ゲノムについてはMIG-seq法によるSNPｓ解析を実施し、葉緑体DNAについては複数領域について配列を決定することを予定している。これらの結果を統合して分布変遷解析を行う。
４）種間関係を考慮した生態ニッチモデルの構築とそのモデルを用いた分布形成要因の検証 文献データ及び、これまでの観察データに基づき、二種の地理的在不在データを作成する。ソフトウェアMaxEntを用い、種の在不在データを応答変数とし、気温、土壌、地質基盤、競合種の在不在と上記土壌サンプルのデータを説明変数としてモデルを構築し、現実の分布の予測精度を確認する。
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| Causes of Carryover |
１．遺伝的解析については本年度DNA抽出のみで、本格的な解析はDNAサンプルが十分に揃ってから行うこととしたため、その部分の経費が繰越となっている。
２．本年度、予定していた１件の海外調査が日程の都合により、１件の国内調査が悪天候により実施できなくなったため、旅費についても繰り越して、次年度に実施することを計画している。
３．土壌適性の解析について、当初計画していた成分解析を年度内に実施的なかったため、この分についても次年度に繰り越した。
今後DNAのサンプルが揃い次第、MIG－seq等の遺伝的解析を実施する予定である。また海外・国内調査、及び土壌の元素解析について、計画に沿って順次実施する予定である。
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