Testing speciation caused by physiological characters of plant photoreceptor phytochrome

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06798
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 45030:Biodiversity and systematics-related
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: Ikeda Hajime 岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (70580405)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 種分化 / フィトクロム

Outline of Final Research Achievements

To test whether photoreceptors cause speciation of plants, I focused on the divergence process of two allopatric species, Cardamine nipponica and Cardamine bellidifolia, which is endemic to Japan and is widely distributed in circumarctic region, respectively. I analyze their divergence process using genome-wide makers and evaluated their light responses by physiological experiments using transgenic plants expressing phytochrome (PHYB) of Cardamine nipponica and Cardamine bellidifolia. As a consequence, I demonstrated that divergence in light sensitivity of phyB is associated with speciation of C. nipponica.

Free Research Field

進化生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

フィトクロムの光を感知する性質の変化が植物の種分化と関わることを裏付ける証拠を世界で初めて発見した。この成果は，フィトクロムの感受性によって制御される生理機能から種分化を理解するという新しい研究課題を提示することで，生物の種分化を引き起こすメカニズムの理解を深めることの一翼となる。また，フィトクロムの機能を操作することで，環境に適応した植物をデザインできるという新しいアイデアを創出することで，育種における新たな着眼点を提示する意義がある。