Assessing future climate risks for 11 major tree species using spatial modeling of adaptive genetic variations

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H02240
• 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: Forest Research and Management Organization
• Principal Investigator: Uchiyama Kentaro 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)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 津村 義彦 筑波大学, 生命環境系, 教授 (20353774) ; 戸丸 信弘 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50241774) ; 加藤 珠理 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 (90467217)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 環境適応 / 適応遺伝変異 / 空間モデリング / 温暖化影響予測 / 環境応答 / 適応度

Outline of Final Research Achievements

To assess global warming's impact on tree species, we analyzed the relationship between adaptive genetic variation, identified from genome-wide data, and climatic variables in natural populations of 11 major Japanese tall tree species. Spatial modeling helped map these variations' geographical distribution and predict their future shifts under climate change. Our findings reveal that the primary climatic variables influencing adaptive variation, as well as the regions experiencing strong natural selection, vary significantly across species. This implies varying adaptability challenges for each species with future climate scenarios. The forecasted adaptability decline across different areas -northern and southern distribution limits, lowlands, and genetic boundaries- indicate that global warming's impacts will likely manifest differently across tree species. This underscores the necessity for species-specific conservation strategies to mitigate the adverse effects of climate change.

Free Research Field

森林遺伝育種

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

固着性の樹木種は、生育環境への遺伝的適応を起こしている例が多く、その背景には環境応答に関わる遺伝変異（適応遺伝変異）が存在する。この適応遺伝変異は、樹木種の保全や利用を考える上で重要であるが、その実態はほとんど明らかになっていない。本研究では、日本の主要高木種11種の適応遺伝変異の地理的分布を初めてゲノムワイドに明らかにした。この結果は、広域に分布する樹木種の環境適応を理解する上で極めて有用な情報である。また、本研究では将来気候下での各樹種の適応度低下を実際の地理空間上で予測しており、これは温暖化緩和策や保全計画の立案のための基礎情報として利用可能である。