日本人の撹乱は生物多様性維持に貢献してきたか―草地性植物の集団動態から探る

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K14976
• Research Institution: Akita Prefectural University
• Principal Investigator: 倉田 正観 秋田県立大学, 生物資源科学部, 助教 (40899324)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 半自然草地 / 黒ボク土 / 次世代シークエンサー / リシークエンス / 集団動態推定 / 最終氷期 / 系統地理 / 分布変遷

Outline of Annual Research Achievements

日本の極相は主に森林であるため、草地環境は高山や海岸周辺以外には成立しづらい。しかし、随所に人為的撹乱により維持される半自然草地が存在し、草地性植物の生育適地となっている。以上のことから、「本来森林が成立するはずの環境に日本人が火入れ等を行うことで草地環境が維持され、そこに草地性植物が遺存してきた」という学説が唱えられている。本研究は、大規模ゲノム情報を用いて草地性植物の集団動態（個体数の変動）を推定することで、上記学説を検証するものである。
本年度は、自生地の情報が得られたキセワタ（シソ科）とタチフウロ（フウロソウ科）、ヒメノボタン（ノボタン科）について解析用個体の採集とフローサイトメーターによるゲノムサイズ推定を実施した。その結果、ゲノムサイズは、キセワタが0.4G、タチフウロが3.8G程度と推定された。ヒメノボタンについては解析までにサンプルが劣化したため、ゲノムサイズを推定できなかった。
ゲノムサイズが比較的小さいと推定されたキセワタについて、MinION (Oxford Nanopore Technologies) によるシークエンス解析を実施し、リファレンスゲノムを構築した。また、キセワタについては、国内の7集団で解析個体を採取できたため、MIG-seq解析を実施した。
タチフウロについてはゲノムサイズが想定より大きかったため、全ゲノムシークエンス解析によるリファレンスゲノムの構築は断念することとした。しかし、これまでに採取した個体及びタチフウロと分布域は一致するものの、森林内に生育する近縁種のイヨフウロを含めてMIG-seq法による集団遺伝学的解析を進めた (Kurata et al. under review) 。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度は教職員初年度で、教育・運営業務と研究のバランスがとりづらかった。また、草地環境は全国的に縮小傾向で、自生地の情報を得ることさえ困難な場合がある。以上のことから、野外調査の遂行が遅れてしまった。十分な解析を実施できるよう、引き続き野外調査にも注力する。

Strategy for Future Research Activity

全ゲノム情報にもとづく集団動態推定のために、リシークエンス解析を実施する。また、当初は土壌タイプの異なる（黒ボク、非黒ボク土）で集団間の遺伝的多様性を比較する予定であった。しかし、上記の通り、近年著しく草地環境が縮小していることから、異なる土壌タイプ上での対象植物の採集が困難になる可能性がある。その場合は、全ゲノム情報にもとづく集団動態推定の対象種を増やすことで、より詳細に過去から現在における草地性植物種の個体数変動を推定する予定である。

Causes of Carryover

教育・運営業務と研究のバランスがうまくとれず、本年度予定していた解析や野外調査等を実施できなかったため次年度使用額が生じた。申請時の内訳通り、備消耗品や旅費、受託解析費等に使用する予定である。