Elucidating the mechanism of masting by integrated analysis of flowering gene expression and soil / plant nutrient conditions

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26251042
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 佐竹 暁子 九州大学, 理学研究院, 准教授 (70506237)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 沼田 真也 首都大学東京, 都市環境科学研究科, 准教授 (20391138) ; 韓 慶民 国立研究開発法人森林総合研究所, その他部局等, 主任研究員 等 (40391180) ; 市榮 智明 高知大学, 教育研究部自然科学系農学部門, 准教授 (80403872) ; 谷 尚樹 国立研究開発法人国際農林水産業研究センター, その他部局等, 主任研究員 (90343798) ; 千葉 由佳子 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (70509546)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 植物 / モデル化 / 生理学 / 遺伝子 / 環境 / 土壌 / 窒素 / 熱帯

Outline of Annual Research Achievements

前年度と同様に、北海道羊ヶ丘植栽ブナ林および新潟県苗場天然ブナ林において、遺伝解析および栄養塩量分析用のサンプルを1ヶ月間隔で継続的に採取した。新潟調査地から得られたサンプルは、前年と同様にFT遺伝子およびLFY、AP1遺伝子の発現量の季節変化をquantitative real-time PCRによって追跡し、3年目のデータを蓄積した。北海道調査地から得られたサンプルは、新しく設計したマイクロアレイを用いて約3万の遺伝子の発現量の季節変化を定量化した。北海道羊ヶ丘植栽ブナ林では、初年度と最終年度においてこれら遺伝子は高く発現していた。一方で、新潟県苗場天然ブナ林では3年間の調査期間のうち、初年度のみこれら遺伝子の発現が高く、それ以外の年は低いレベルに維持されていた。双方の調査地において、FT、LFY、AP1遺伝子発現量と翌春の開花量との間に強い関連が見出された。また、イオン交換樹脂を利用した土壌中の簡易モニターも前年度と同様に実施し、土壌中の栄養塩濃度の季節変化および年変化を明らかにするためのデータを蓄積した。土壌の窒素量と開花遺伝子発現量の年変化には関係性がみられなかったため、ブナの繁殖における豊凶は土壌から得られる窒素量の年変動によって引き起こされる可能性は低いことが示唆された。

マレーシアにおける調査地においても前年度同様に遺伝子発現解析および栄養塩量分析用のサンプルを1ヶ月間隔で継続的に採取し、ブナと同様の方法で分析し3年目のデータを蓄積した。開花フェノロジー長期データと気象データを用いた分析、および遺伝子発現変化に関わるデータを遺伝子発現制御動態を数理モデルによって分析した結果を論文としてとりまとめ、それぞれ国際誌に投稿した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] マラヤ大学/マレーシア森林研究所(マレーシア)
  • Country Name: MALAYSIA
  • Counterpart Institution: マラヤ大学/マレーシア森林研究所
• [Int'l Joint Research] ガジャマジャ大学(インドネシア)
  • Country Name: INDONESIA
  • Counterpart Institution: ガジャマジャ大学
• [Int'l Joint Research] 国立東華大学(台湾)
  • Country Name: その他の国・地域
  • Counterpart Institution: 国立東華大学
• [Int'l Joint Research] スミソニアン研究所(パナマ)
  • Country Name: PANAMA
  • Counterpart Institution: スミソニアン研究所
• [Journal Article] Growth and survival of hybrid dipterocarp seedlings in a tropical rain forest fragment in Singapore. (2017)
  • Author(s): Kenzo, T., Ichie, T., Norichika, Y., Kamiya, K., Nanami, S., Igarashi, S., Sano, M., Yoneda, R., Lum, S.K.Y.
  • Journal Title: Plant Ecology & Diversity Volume: 9 Pages: 447-457
  • DOI: 10.1080/17550874.2016.1265606
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effects of rainfall exclusion on leaf gas exchange traits and osmotic adjustment in mature canopy trees of Dryobalanops aromatica (Dipterocarpaceae) in a Malaysian tropical rain forest. (2017)
  • Author(s): Inoue, Y., Ichie, T., Kenzo, T., Yoneyama, A., Kumagai, T., Nakashizuka, T.
  • Journal Title: Tree Physiology Volume: NA Pages: NA
  • DOI: 10.1111/mec.12344
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Relationship between seasonal progression of floral meristem development and FLOWERING LOCUS T expression in the deciduous tree Fagus crenata (2017)
  • Author(s): Miyazaki, Y., Satake, A.
  • Journal Title: Ecological Research Volume: NA Pages: NA
  • DOI: NA
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Reproduction-related variation in carbon allocation to woody tissues in Fagus crenate using a natural 13C approach (2016)
  • Author(s): Han, Q., Kagawa, A., Kabeya, D., Inagaki, Y.
  • Journal Title: Tree Physiology Volume: 36 Pages: 1343-1352
  • DOI: 10.1093/treephys/tpw074
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Satellite-based characterization of climatic conditions before large-scale general flowering events in Peninsular Malaysia (2016)
  • Author(s): Azmy, M.M., Hashim, M., Numata, S., Hosaka, T., Nur Supardi, M.N., Fletcher, C.D.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6:32329 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1038/srep32329
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Responses of pre-dispersal seed predators to sequential flowering of Dipterocarps in Malaysia (2016)
  • Author(s): Hosaka, T., Yumoto, Y., Chen, Y.Y., Sun, I.F., Wright, S.J., Numata, S., Nur Supardi, M.N.
  • Journal Title: Biotropica Volume: 49 Pages: 177-185
  • DOI: 10.1111/btp.12371
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Variation in leaf and soil δ15N in diverse tree species in a lowland dipterocarp rainforest, Malaysia (2016)
  • Author(s): Tanaka-Oda, A., Kenzo, T., Inoue, Y., Yano, M., Koba, K., Ichie, T.
  • Journal Title: Trees －Structure and Function Volume: 30 Pages: 509-522
  • DOI: 10.1007/s00468-015-1298-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ecological distribution of leaf stomata and trichomes among tree species in a Malaysian lowland tropical rain forest. (2016)
  • Author(s): Ichie, T., Inoue, Y., Takahashi, N., Kamiya, K., Kenzo, T.
  • Journal Title: Journal of Plant Research Volume: 129 Pages: 625-635
  • DOI: 10.1007/s10265-016-0795-2
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Parameterisation and validation of a resource budget model for masting using spatiotemporal flowering data of individual trees. (2016)
  • Author(s): Abe, T., Tachiki, Y., Kon, H., Nagasaka, A., Onodera, K., Minamino, K., Han, Q., Satake, A.
  • Journal Title: Ecology Letters Volume: 19 Pages: 1129-1139
  • DOI: 10.1111/ele.12651
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Florigen distribution determined by a source--sink balance explains the diversity of inflorescence structures in Arabidopsis (2016)
  • Author(s): Satake, A., Seki, M., Iima, M., Teramoto, T., Nishiura, Y.
  • Journal Title: Journal of Theoretical Biology Volume: 395 Pages: 227-237
  • DOI: 10.1016/j.jtbi.2016.01.035
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 結実がブナの木質器官への炭 素配分動態に及ぼす影響－安定 性同位体アプローチによる解析－ (2017)
  • Author(s): 韓慶民, 香川聡, 壁谷大介, 稲垣善之
  • Organizer: 第128回日本森林学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学, 鹿児島市
  • Year and Date: 2017-03-25 – 2017-03-29
• [Presentation] 2015年－2016年における苗場山ブナ林の細根動態 (2017)
  • Author(s): 野口享太郎, 韓慶民, 壁谷大介, 稲垣善之, 古澤仁美
  • Organizer: 第128回日本森林学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学, 鹿児島市
  • Year and Date: 2017-03-25 – 2017-03-29
• [Presentation] 東南アジア熱帯雨林の巨大林冠木の水利用：雨水遮断実験による土壌乾燥に対する応答 (2017)
  • Author(s): 吉藤奈津子, 熊谷朝臣, 市栄智明, 久米朋宣, 立石麻紀子, 井上裕太, 米山仰, 中静透
  • Organizer: 第64回日本生態学会大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学, 東京
  • Year and Date: 2017-03-25 – 2017-03-29
• [Presentation] Variations in plant functional traits of Asian woody species (2017)
  • Author(s): Kurokawa, H., Aiba, M., Onoda, Y., Hyodo, F., Kachina, P., Ichie, T., Nakashizuka, T.
  • Organizer: 第64回日本生態学会大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学, 東京
  • Year and Date: 2017-03-25 – 2017-03-29
• [Presentation] Developing predictive models based on genetic information to forecast future phenological change (2017)
  • Author(s): Satake, A.
  • Organizer: 第64回日本生態学会大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学, 東京
  • Year and Date: 2017-03-25 – 2017-03-29
• [Presentation] ブナの各器官における炭水化物濃度の年変動 (2017)
  • Author(s): 壁谷大介, 野口享太郎, 韓慶民
  • Organizer: 第64回日本生態学会大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学, 東京
  • Year and Date: 2017-03-14 – 2017-03-18
• [Presentation] Long-term reproductive phenology and flora of dipterocarps (2017)
  • Author(s): Numata, S., Hosaka, T.
  • Organizer: 2nd JASTIP Bioresources and Biodiversity Lab Workshop
  • Place of Presentation: Kyoto Univ
  • Year and Date: 2017-01-23 – 2017-01-23
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] The epigenetic memory of winter in flowering plants (2016)
  • Author(s): Satake, A.
  • Organizer: Forum "Math-for-Industry" 2016 Biology, Agriculture and Environment
  • Place of Presentation: Queensland University of Technology, Brisbane, Australia
  • Year and Date: 2016-11-21 – 2016-11-23
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Parameterization and validation of a resource budget model for masting using spatiotemporal flowering data of individual trees (2016)
  • Author(s): Satake, A.
  • Organizer: The 2016 (26th) Annual Meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology
  • Place of Presentation: 九州大学, 福岡
  • Year and Date: 2016-09-07 – 2016-09-09
• [Presentation] 一斉開花 (2016)
  • Author(s): 佐竹暁子
  • Organizer: 研究集会「数理で解き明かす森羅万象」
  • Place of Presentation: 広島大学, 東広島
  • Year and Date: 2016-08-20 – 2016-08-21
  • Invited
• [Presentation] Influence of resource dynamics on flowering gene expression in masting Fagus crenata trees (2016)
  • Author(s): Han, Q., Kabeya, D., Satake, A.
  • Organizer: The Ecological Society of America Annual Meeting 2016
  • Place of Presentation: Greater Fort Lauderdale/Broward County Convention Center, Fort Lauderdale, Florida, USA
  • Year and Date: 2016-08-07 – 2016-08-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 操作実験による土壌の強度乾燥がフタバガキ科巨大高木の葉の水利用に及ぼす影響 (2016)
  • Author(s): 井上裕太, 市栄智明, 田中憲蔵, 米山仰, 熊谷朝臣, 中静透
  • Organizer: 第26回日本熱帯生態学会年次大会
  • Place of Presentation: 筑波大学, 茨城
  • Year and Date: 2016-06-18 – 2016-06-19
• [Presentation] 東南アジア熱帯雨林における巨大高木リュウノウジュ属樹種の種間交雑 (2016)
  • Author(s): 濵田稔史, 名波哲, 山倉拓夫, 伊東明, 上谷浩一, 市栄智明, 田中憲蔵, Lucy Chong
  • Organizer: 第26回日本熱帯生態学会年次大会
  • Place of Presentation: 筑波大学, 茨城
  • Year and Date: 2016-06-18 – 2016-06-19
• [Presentation] 植物の同調開花について (2016)
  • Author(s): 佐竹暁子
  • Organizer: 研究会「第2回非線形現象の捉え方」
  • Place of Presentation: 石垣市商工会館, 石垣
  • Year and Date: 2016-05-13 – 2016-05-15
  • Invited
• [Presentation] Flowering phenology under seasonal and aseasonal environments: gene expression assessment in the temperate and tropical zones (2016)
  • Author(s): Satake, A.
  • Organizer: The 64th NIBB conference "Evolution of seasonal timers"
  • Place of Presentation: Okazaki Conference Center, Okazaki, Japan
  • Year and Date: 2016-04-22 – 2016-04-24
  • Int'l Joint Research / Invited