2020 Fiscal Year Annual Research Report
Analyses of mechanisms of the trade-off in altitudinal adaptation in relation to phenotypic plasticity
| Project/Area Number |
20H03317
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
彦坂 幸毅 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (10272006)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
花田 耕介 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (50462718)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 局所適応 / 標高 / 種内変異 / 選択 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
伊吹山の様々な標高に生育するハクサンハタザオを材料とし、異なる標高への適応について研究を行っている。今年度は全ゲノム解析を行い、遺伝子レベルから適応のメカニズムを探った。標高350mから1317mまでの幅広い標高帯から、平均感覚20mで48個体をサンプリングし、DNAを抽出し、全ゲノム解析を行った。これに既発表データ20個体分を加え、計68個体を用いて集団遺伝学的解析を行った。集団分化は明瞭ではなかったが、700m以下の低標高グループ、1000m以下の高標高グループと、両者の遺伝子が混在する700m～1000mの中間標高グループに分けることができた。それぞれをサブ集団と考え、中間集団でどのような選択が起こっているかを解析した。中間標高において高標高アリルが選択された遺伝子群、低標高アリルが選択された遺伝子群、両アリルが同程度存在するものの、ヘテロ接合体が極端に少ない遺伝子群などが見つかり、中間標高において様々な選択圧がかかっていることが示唆された。
さらに、高標高エコタイプと低標高エコタイプのF2を作製し、様々な遺伝子の組合せをもつと期待される個体を多数得ている。これら個体を人工気象室内で育成し、標高環境変化を模したストレス実験を行い、どのような環境への適応にどのような遺伝子が貢献しているかを検出する実験を進めている。
このほか、ハマダイコンの地上部/地下部比の緯度間変異（Ishizuka et al. 2020）とイタドリの温度ー光合成曲線の緯度・標高間変異（Machino et al. 2021）について調べ、論文を発表した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
コロナ禍のため野外調査を予定通りできなかったが、人工気象室内の実験に切り替えることでほぼ予定通り進行している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
高標高エコタイプと低標高エコタイプの掛け合わせによりF2を作製済みである。これを低温など標高変異を模した環境で育成し、どのような環境への適応にどのような遺伝子がかかわっているかを明らかにする。実験はすでに進行中である。現在は耐凍性に関する実験を行っている。植物を通常環境もしくは低温で育成し、葉を切り取って低温処理を加え、凍結が始まる温度を記録する。耐凍性が高い葉は凍結開始温度が低いと期待され、これを耐凍性の指標とする。先行研究により、通常温度で育成した際に高標高エコタイプの耐凍性が高いことを見出している（未発表）。様々な適応遺伝子が混在しているF2個体において耐凍性とゲノム組成の関係を調べ、関連遺伝子を抽出する。
|
Research Products
(10 results)
