周極要素植物の緯度傾度に伴う環境適応と進化多様性形成

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22405013
• Section: 海外学術
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 瀬戸口 浩彰 京都大学, 人間・環境学研究科(研究院), 教授 (70206647)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤井 紀行 熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (40305412) ; 東 浩司 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (50362439) ; 池田 啓 岡山大学, その他部局等, 助教 (70580405)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 周極要素植物 / 高山植物 / 緯度 / 光環境 / 開花時期 / 種内多型 / フィトクロム / 適応

Research Abstract

本年度は、前年度から引き続き共同研究者のProf. Brockmann@オスロ大学・ノルウエー、ロシア科学アカデミーのDr. Barkalov, Dr.Yakubov、らとともに、周極要素要素植物のサンプル入手を推進し、実験室レベルでは光受容体遺伝子を中心にした多型解析を進めた。また、アメリカ合衆国のアラスカ州の調査とサンプリングをアンカレッジ大学の協力を得て実施した。これにより、低緯度（日本列島の中部山岳地域）から高緯度（カムチャッカやスカンジナビア半島北部）のサンプルが全球レベルで収集することができた。 その結果、複数の植物群で、フィトクロム遺伝子が緯度に対応して2群に分化していることがわかった。この知見は、高緯度に分布する植物が生育する夏期の光環境：白夜が続いて夜の時間が極端に短い　に適応して花成の時期を計っており、その一方で日本列島の中部山岳地域のように夏至でさえも昼と夜の時間が明瞭に分化している光環境への適応の差であると考えられる。本年度の知見の中で最たる発見は、姉妹種であるCardamine nipponica（日本固有種）とC. bellidifolia （周極分布）の間でのフィトクロムE遺伝子（PHYE）の分化と共有である。日本列島のC. nipponica のPHYEは、中部山岳（南）と東北・北海道（北）の２型に分化しているが、このうちの後者（北のPHYE）は周極分布するC. bellidifoliaのPHYEのものと類似の型を保有していた。つまり、（南のC. nipponica）（北のC. nipponica + C. bellidifolia）という分化である。周極要素植物は、種の違いを超えて生育環境に適合するタイプの光受容体遺伝子を保有することが明らかになった。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Molecular evidence of ancient relicts of arctic-alpine plants in East Asia. (2014)
  • Author(s): Ikeda, H., Barkalov, V., Yakubov, V.V., Setoguchi, H.
  • Journal Title: New Phytologists Volume: in press Pages: in pressにつき未確定
  • DOI: undetermined due to "in press"
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular phylogeny of Shortia sensu lato (Diapensiaceae) based on multiple nuclear sequences (2014)
  • Author(s): Higashi, H., Ikeda, H., Setoguchi, H.
  • Journal Title: Plant Systematics and Evolution Volume: in press Pages: in pressにつき未確定
  • DOI: undetermined due to "in press"
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multiple introgression events and range shifts in Schizocodon (Diapensiaceae) during the Pleistocene (2013)
  • Author(s): Higashi, H., Sakaguchi, S., Ikeda, H., Isagi, Y., Setoguchi, H.
  • Journal Title: Botanical Journal of the Linnean Society Volume: 173 Pages: 46-63
  • DOI: 10.1111/boj.12074
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A multilocus sequencing approach reveals the cryptic phylogeographic history of Phyllodoce nipponica Makino (Ericaceae) (2013)
  • Author(s): Ikeda, H., Setoguchi, H.
  • Journal Title: Biological Journal of the Linnean Society Volume: 110 Pages: 214-226
  • DOI: 10.1111/bij.12116
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phylogeographic study of Phyllodoce aleutica (Ericaceae) in the Japanese archipelago. (2013)
  • Author(s): Ikeda, H., Setoguchi, H.
  • Journal Title: Bulletin of the National Science Museum of Nature and Science, Series B Volume: 39 Pages: 87-94
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ツガザクラ属Phyllodoceの分子系統解析と日本固有高山植物ツガザクラPhyllodoce nipponicaの起源. (2013)
  • Author(s): 池田啓，Valentin Yakubov，Viachenslav Barkalov，Marr Kendrik，瀬戸口浩彰
  • Organizer: 日本植物学会第77大会
  • Place of Presentation: 北海道大学，札幌
  • Year and Date: 20130913-20130915
• [Presentation] Pleistocene speciation and biogeographic history of arctic-alpine plant. (2013)
  • Author(s): Ikeda, H., Yakubov, V., Barkalov, V., Setoguchi, H.
  • Organizer: ESBE 2013 XIV: Congress of the European Society for Evolutionary Biology
  • Place of Presentation: The University of Lisbon, Lisbon, Portugal.
  • Year and Date: 20130819-20130824
• [Presentation] Multiple introgression events and range shifts in Schizocodon (Diapensiaceae) during the Pleistocene. (2013)
  • Author(s): Higashi, H., Sakaguchi, S., Ikeda, H., Isagi, Y., Setoguchi, H.
  • Organizer: The 11th IntEcol (The International Association for Ecology) 2013
  • Place of Presentation: London, UK.
  • Year and Date: 20130818-20130823