萼裂片長の地理的勾配を示すカンアオイ属サカワサイシン節の進化過程の解明

• Project/Area Number: 18J22919
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Biodiversity/Systematics
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 高橋 大樹 京都大学, 人間・環境学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2019: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2018: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 繁殖生態 / 花形質進化 / 親子解析 / 空間遺伝構造 / カンアオイ属 / 繁殖特性 / 訪花昆虫 / 花粉流動 / 先端成長 / 地理的勾配 / 自殖

Outline of Annual Research Achievements

花弁や萼、苞などの花器官が著しく伸長している植物は多くの科より知られているが、その進化要因や生態的な帰結に関してはこれまでほとんど明らかになっていない。本研究は萼裂片の長さが著しく異なるウマノスズクサ科カンアオイ属の近縁種：オナガカンアオイトサノアオイを対象に、訪花昆虫観察と花粉親推定、空間遺伝構造推定、交配実験、栽培実験を行った。訪花者観察の結果から、両種においてヨコエビ類やトビムシ類などの地上徘徊性動物や双翅目昆虫の訪花が確認されたが、訪花頻度は1花1時間あたり0.05匹以下と非常に低かった。オナガカンアオイのほうが双翅目昆虫の訪花頻度がトサノアオイより3倍以上高かった。各種とも結果率は比較的低く、平均して20%程度であった。野外集団より採集した種子の花粉親を推定したところ、両種とも自殖を行っているが、トサノアオイのほうが有意に自殖率が高かった。交配実験の結果から両種とも自動自家受粉は行わないが、自家和合性を示すことが明らかになった。更に栽培実験と近交係数の比較から、発芽以降の段階において近交弱勢が発現している可能性が示唆された。両種とも種子の分散能力が低く集団内において強い空間遺伝構造を示すことから、より遠く（遠縁）の個体と交配を行える移動性が高い訪花者を誘引することは適応的であると考えられる。したがってオナガカンアオイの著しく長い萼裂片は双翅目昆虫を誘引し、他殖を促進するために進化した可能性があることが、本研究より明らかになった。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Geographic and subsequent biotic isolations led to a diversity anomaly of section Heterotropa (genus Asarum; Aristolochiaceae) in insular versus continental regions of the Sino-Japanese Floristic Region (2021)
  • Author(s): Takahashi, D., Sakaguchi, S., Feng, Y., Li, P., Lu, RS., Lu, CT., Chung, SW., Lin, YS., Chen, YC., Nagano, JA. Qiu, YX., Isagi, Y., & Setoguchi, H.
  • Journal Title: Journal of Biogeography Volume: －
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Genetic data reveals a complex history of multiple admixture events in presently allopatric wild gingers (Asarum spp.) showing intertaxonomic clinal variation in calyx lobe length (2019)
  • Author(s): Takahashi Daiki、Teramine Tsutomu、Sakaguchi Shota、Setoguchi Hiroaki
  • Journal Title: Molecular Phylogenetics and Evolution Volume: 137 Pages: 146-155
  • DOI: 10.1016/j.ympev.2019.05.003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparative chloroplast genomics of series Sakawanum in genus Asarum (Aristolochiaceae) to develop single nucleotide polymorphisms (SNPs) and simple sequence repeat (SSR) markers (2018)
  • Author(s): Takahashi Daiki、Sakaguchi Shota、Isagi Yuji、Setoguchi Hiroaki
  • Journal Title: Journal of Forest Research Volume: 23 Issue: 6 Pages: 387-392
  • DOI: 10.1080/13416979.2018.1518649
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 地際で咲く植物の繁殖生態 -カンアオイ属2種の受粉様式、交配システム、空間遺伝構造 (2021)
  • Author(s): 髙橋大樹, 阪口翔太, 寺峰孜, 瀬戸口浩彰
  • Organizer: 日本生態学会第69回大会, 岡山
• [Presentation] 分子生態学的手法によって明らかになったカンアオイ属植物の繁殖生態 (2021)
  • Author(s): 髙橋大樹, 阪口翔太, 寺峰孜, 瀬戸口浩彰
  • Organizer: 日本植物分類学会第20回大会
• [Presentation] 花サイズが著しく異なるカンアオイ属の近縁種2種の繁殖生態の比較 (2020)
  • Author(s): 髙橋大樹、寺峰孜、阪口翔太、瀬戸口浩彰
  • Organizer: 第67回日本生態学会
• [Presentation] 萼裂片長の異なるカンアオイ属の近縁種2種の繁殖生態の比較 (2020)
  • Author(s): 髙橋大樹、寺峰孜、阪口翔太、瀬戸口浩彰
  • Organizer: 日本植物分類学会第19回大会
• [Presentation] 日華植物区系におけるカンアオイ節の系統多様化 (2019)
  • Author(s): 髙橋大樹，Yu Feng，阪口翔太，Pan Li，Rui-Sen Lu，Chang-Tse Lu，Shih-Wen Chung，Yang-Shan Lin，Yun-Chao Chen，川口利奈，永野惇，Ying-Xiong Qiu，井鷺裕司，瀬戸口浩彰
  • Organizer: 第18回植物分類学会
• [Presentation] 開花期変異をもつヒメカンアオイ群の集団分化過程の解明 (2019)
  • Author(s): 高橋大樹，前田賢次，長澤耕樹，山本将也，阪口翔太，瀬戸口浩彰
  • Organizer: 第66回日本生態学会