2023 Fiscal Year Final Research Report

Why does high-altitude ecotype exist even in conifers with long-distance gene flow?

Research Project

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Project/Area Number	20H03021
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 40010:Forest science-related
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	GOTO Susumu 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (60323474)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	北村系子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 (00343814) 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) 久本洋子東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (60586014) 津山幾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 (80725648) 石塚航地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 森林研究本部林業試験場, 主査 (80739508) 種子田春彦東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90403112)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	遺伝子流動 / 標高適応 / 中心辺境仮説 / トドマツ / cpSSRマーカー / エコタイプ / 不適応 / 雑種強勢
Outline of Final Research Achievements	This study investigated the genetic composition of breeding and offspring individuals at three elevations (600m, 900m, and 1200m) on Mt. Tokachi. It analyzed the paternity of seeds originating from high-elevation maternal trees and verified the occurrence of mating between elevations. Additionally, it examined the traits of subsequent generations in cases of hybridization. Results revealed genetic differentiation of the 1200m population from other elevations. Furthermore, paternity analysis indicated approximately 20% pollen flow from other elevations to seeds at 1200m. Hybrid offspring exhibited intermediate traits, suggesting rare gene flow between elevations and low fitness of hybrid generations, implying the maintenance of high-elevation ecotypes.
Free Research Field	森林遺伝育種学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	この研究の学術的な意義は、遺伝子流動の制限がある場合に局所適応が発達するという一般的な理論に挑戦し、遺伝子流動の大きい針葉樹においても高標高のエコタイプが維持されるメカニズムを明らかにする点にある。狭い地理的スケールでも高標高のエコタイプが維持される理由は謎だったが、開花期のズレと交雑次代の適応度の低さからエコタイプが維持されていることが支援された。社会的な意義として、高標高エコタイプは変動環境では維持されない可能性があることも示唆される。