2023 Fiscal Year Annual Research Report
Socio-Eco-Evo interplays: spatiotemporal dynamics in adaptive traits with environemtal DNA
Publicly Offered Research
| Project Area | Digital biosphere: integrated biospheric science for mitigating global environment change |
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| Project/Area Number |
22H05703
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
内海 俊介 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (10642019)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| Keywords | 都市進化 / 環境DNA / 生態－進化動態 / メタバーコーディング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
複数都市において都市中心から郊外にかけて様々な地点で採集したシロツメクサのジェノタイピングを行った。札幌や旭川ではシアン化水素生成能について明瞭な都市進化が見られることが分かった。一方、釧路や函館でも同様の傾向であったものの空間構造は弱かった。都市化の進行度、および、都市中心から郊外にかけての環境勾配の大きさの違いによるものと考えられた。すなわち、都市化の進行が平行的に都市進化を促進することが、包括的な空間解析によって明らかになった。さらに、このように平行的に生じる都市進化が、シロツメクサに訪花するハチ類の行動への波及性について人工蜜を作成し実験的に検証した。その結果、郊外由来ハナバチはシアン配糖体を含有する蜜もそうでない蜜も選好性を示さなかったが、都市部由来のハナバチはシアン配糖体を含有する蜜に対して選好性を示した。進化的な応答なのか、学習によるものなのかはまだ分かっていないが、植物の都市進化が送粉昆虫の行動に影響を及ぼすという新規な知見が得られた。
また、環境DNAを活用した野外での生態ー進化動態の観測においても重要な発展が得られた。６月から１０月にかけての毎週の調査によって環境DNAを取得し、メタバーコーディングによって樹上の節足動物群集の構造についてのデータが得られた。さらに同時に、核ゲノムにおける一塩基多型についてもデータの収集ができ、そのアリル頻度に関する時系列データが得られた。このように、環境DNAによって種レベルの多様性情報と、アリル頻度という種内レベルの多様性情報を高頻度で同時に得られたことはきわめて新規性が高い。しかも、時系列モデリングによる因果推論によって、節足動物群集の動態がアリル頻度の時間変化を駆動することが示された。これは、群集が迅速な進化を駆動する証拠であるとともに、昆虫の実サンプルを収集して示された生態ー群集動態のパターンとも合致する。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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