2020 Fiscal Year Research-status Report
土壌生態型のサワシロギクをもちいた蛇紋岩適応への付加的な微生物作用の実証
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19K06812
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
西野 貴子 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (20264822)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 幹男 大阪府立大学, 高等教育推進機構, 教授 (30204499)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 蛇紋岩適応 / 生態型 / 生物間相互作用 / キク科 / 土壌適応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物の種分化におけるプロセスの中でも、適応進化は動植物にかかわらず広く見られる現象である。特に花粉や種子でしか移動できない植物にとっては、生育する環境条件を避けることはできず、その環境条件への適応はより大きな意味を持つ。そうした環境条件の中で、植物の生育に不可欠、かつ、大きな影響を与える特殊土壌への適応は、顕著な種分化のモードを示すものであり、その中でも植物の生育には不適である蛇紋岩土壌への適応には、土壌含有金属や乾燥などへの耐性を持つ植物集団が成立している。
申請者らは、日本固有のサワシロギクには、これまで日本各地の湿地に生育する集団とは異なる蛇紋岩型集団があり、その蛇紋岩型ではニッケル濃度への耐性が高くなっていることを明らかにしてきた。一方、こうした非生物的環境に対し、生物的環境も集団の動体に影響するものであり、蛇紋岩集団では競争者が少ない。さらに生育を補助するような微生物との相互作用が集団ごとに異なる可能性を考える必要があり、特に植物の生育過程の中で厳しい生残となる発芽から初期成長での微生物が影響するかを見ている。
種子、および土壌の滅菌の組み合わせによる発芽実験から、土壌の微生物の有無は発芽や初期成長には影響せず、種子の発芽において、蛇紋岩型では滅菌すると発芽率が有意に低くなることが明らかになった。そこで統計的なデータの信頼性について一般化線型モデルをもちいて確かめた結果、これまでと同様、蛇紋岩型で種子滅菌操作の有無に有意差が見られたほか、蛇紋岩型と湿地土壌の組み合わせにおいて、交互作用が示唆された。祖先的な環境と考えられる湿地土壌との組み合わせでは交互作用がなかったことから、蛇紋岩型においてニッケル耐性の獲得に対してトレードオフがはたらいている可能性が考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルスの感染拡大、およびその予防のため、移動等の自粛があり、生育地での現地調査、特に種子の採取ができなかったことが大きな理由である。
種子の採取には、集団ごと、または集団内でも個体により成熟のズレが生じるため、反復実験を繰り返す発芽実験等に必要な種子数を確保するためには、秋から初冬にかけてかなりの頻度で現地に赴く必要がある。また、ここ数年の間に調査地にしている湿地の乾燥化が進み、高層草本が増えたため、シカの侵入が頻繁になっている。さらに、蛇紋岩地帯ではカモシカの食害がひどくなり、どの調査地でも開花前にサワシロギク個体に網掛けをして食害を防止しなければならない。また、サワシロギクは自家和合性が低く、他個体からの受粉後のタイミングを見計らって痩果が結実して散布される前に袋掛けをして散布を防止しなければならない。そのためには大学のある大阪と現地まで秋から初冬まで頻繁な往来を繰り返さねばならないが、感染状況から自粛せざるを得ず、実験に必要な痩果が確保できなかったので、昨年度までの保管している種子を実験にもちいた。保管していた影響をどう評価するかで、想定外の予備実験も多くなり、進度は大きく遅れざるを得なかった。
このほか、滅菌作業に必要な使い捨て物品、インキュベータ、PCR機器などが入手できないことも多く、実験に多大な支障をきたした。
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| Strategy for Future Research Activity |
発芽実験に必要な痩果（種子）の確保が難しかったため、研究の方針を転換し、少数の痩果でも解析が可能な微生物の同定を先に行うことにし、現在、進行中である。常在微生物のうち、痩果（種子）表面についている外生菌について、真菌類と細菌類のそれぞれの培地にて培養を行い、真菌類ではITS領域、細菌類には16S rRNA遺伝子の保存領域をもちいて分子同定を行なっているところであり、このまま進行させる。
このほか、内生菌についても解析をさらに進めるが、特にAM菌の単独培養技術的確立に注力し、新たに接種実験を優先する。
また、土壌と植物からのバクテリアの解析を継続し、群集解析を終わらせる。
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| Causes of Carryover |
購入を予定していた植物栽培のための照明付き恒温器、およびPCRのためのサーマルサイクラーを発注したが、代理店から年度内の納入は難しいと断られたため、改めて次年度に発注を行う。また、新型コロナウイルスの感染拡大により滅菌等に必要な消耗品が品薄となり、希望通りに納入されなかったので、引き続き発注を行い、室内での実験を促進するため、遅れている消耗品の購入を中心に実験用品を整備する。
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