2020 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, 技術支援室, 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。2020年度は1-4の各項目について以下のように同時並行で研究を実施した。
１）繁殖干渉と交雑体の調査 名護岳と嘉津宇岳において、繁殖干渉を検証する目的で、主に異種間の受粉実験と自然結果率の調査を実施した。これらの受粉実験の結果、2種の雑種はある程度の確率で果実までを形成するが、その後順次アボートされ、最終的に結実・発芽するものはごくわずかであることが再度確認された。
２）土壌適応試験・土壌分析 石灰岩・非石灰岩土壌において、実施した相互移植実験の結果を解析し、論文投稿の準備を進めている。水耕栽培実験、プランターによる栽培実験と同様に、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率が高いことが統計的に示されている。２種が同所的に生育している台湾の土壌については、共同研究者による分析が終了し、現在土壌成分と２種の分布の相関を解析している。
３）系統地理解析 各地から採集したボチョウジとナガミ、及びその周辺の近縁種のDNA抽出を順次進め、雑種・交雑帯の個体も含めたMIG-seq解析の結果を解析した。その結果、地理的なまとまりが検出されている。推定雑種はすべてF1である可能性が示唆された。
４）これまで収集したデータを用いて、生態ニッチモデリングの構築を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実績の概要において記述したように、2020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、4）種間関係を考慮した生態ニッチモデルの構築の４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、沖縄島の2集団において各種受粉実験を実施した。２）土壌適応試験についても、移植実験モニタリングの最終段階に入っており、両種の土壌適性について、情報がほぼ揃い、現在このデータを整理して論文にまとめる準備をしている。また土壌成分の分析結果が共同研究者により提供されているので、現在その解析を進めている。ボチョウジについては根から抽出したRNAを解析し（RNA-seq）、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たが、現在は同様の実験をナガミボチョウジにおいて実施している。
３）系統地理解析については、DNAの抽出を進め、予備的MIG-seq法によるSNPｓ解析の有効性も確認している。ただし、サンプルは十分に網羅できたとは言い難く、またすべてのサンプルのDNA抽出を終えることができていないため、今後もDNAサンプルの採集を続ける必要があるが、本年度新型コロナウィルス感染症の影響によりどこまでサンプリングと遺伝子の実験が進められるかは不透明である。
4）これまで収集したデータを用いて、生態ニッチモデリングの構築を進めている。
2020年度は新型コロナウィルス感染症の影響により、サンプリング等の出張が出来なかったこと、遠隔での教育に対応するために多くの時間が必要だったこと、研究室での実験が十分に進められなかったことにより、遅れが生じた。
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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 令和1、2年度の研究から有効性の確認されたMIG-seq法を用いて、交雑帯におけるDNAの解析を実施し、交雑の実態を明らかにする。
またこれらの調査の過程で発見された名護岳山頂部の大規模な雑種群についてもその遺伝的素性を明らかにする。繁殖干渉を確かめる受粉実験については、データの確実性を増すために追加実験を行い、種子の発芽実験、生育実験までを行う。
２）土壌適性試験 土壌の適性試験については前年度までに得られたデータを解析し、論文としてまとめる。また台湾の2種が同所的に生育している地域の土壌成分の分析結果をまとめ詳細に解析する。また現在ナガミにおける遺伝子発現パターンも解析しており、令和2年度中にボチョウジとの比較論文を投稿する。
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 令和1、2年度の予備的な実験により、MIG-seq法が雑種判定と系統地理的解析に有効であることが確かめられた。令和2年度は北琉球、及び台湾・中国方面においてDNAサンプルを加えてMIG-seqを実施し、より詳細な交雑の状況と、系統の広がりについて解析する予定である。ただし、新型コロナウィルスの影響によりサンプリング予定は不確実である。
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 |
新型コロナウィルス感染症拡大の影響により、教育活動の水準をオンラインで確保する必要性から、研究に使える時間が大幅に減少した。また野外での調査をほとんど実施することが出来なかった。そのため、ほとんどの研究予算を繰り越す必要が出てきた。次年度、改めて昨年度分の研究計画を実施する予定である。
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[Presentation] A global review of frugivory and seed dispersal on islands2020
Author(s)
Manuel Nogales, Kim McConkey, Tomas A. Carlo, Debra Wotton, Peter Bellingham, Anna Traveset, Aaron Gonzalez-Castro, Ruben Heleno, Kenta Watanabe, Haruko Ando & Donald Drake
Organizer
7th Frugivores and Seed Disersal Symposium. Corbett Landscape, India
Int'l Joint Research
