アポミクシス植物の有性繁殖の可能性と無性繁殖としての利点の解明

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K06129
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 井上 みずき 日本大学, 文理学部, 准教授 (80432342)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: SNPs / MIG-seq / cpDNA / アポミクシス

Outline of Annual Research Achievements

理論的には無性繁殖の方が有性繁殖より有利であると考えられており、「有性繁殖の進化」は生物学上のパラドックスの１つといわれている。アポミクシスは有性生殖器官を利用して行う無性繁殖である。有性生殖による遺伝的多様性の増加を期待しにくい繁殖様式であり、アポミクシス植物は進化の袋小路に陥った種であると考えられてきた。ただし、絶対的アポミクシスから有性生殖へと可逆的に進化することも明らかになっておりアポミクシス植物の系統地理関係を明らかにすることはアポミクシス植物の進化を考える上で興味深い。東アジアに広がる日華植物区系（日本・中国南部からヒマラヤ付近）に広域に生育するドクダミは地下茎とアポミクシスによる無性繁殖を行う多年生草本であり、種内の染色体数に多型がある。MIG-Seq法によるゲノムワイドなSNP解析を用いてドクダミの遺伝的多様性と個体群の遺伝的な分化の程度について明らかにした。海外16地点、日本30地点から採取したドクダミの葉、計504サンプルからDNAを抽出しMIG-Seq法により分析、フィルタリングし403サンプル、92SNPsをもとに解析した。Structure, DAPC, NJ系統樹の結果からは、日本が1つにまとまる一方で海外サンプルは多様であることが分かった。海外調査地の中では、ネパールが独立のクラスターを形成し、また広東省雲南省などの南部地域も１つのクラスターを形成した。これらに加えて、各地から100個体程度を選定し、rbcLをはじめとし、複数の葉緑体DNAの配列をシーケンスした。いくつかの座では、中国国内の山脈付近での分化の可能性が示された。