先史人類による人為的環境形成（植物相）に関する研究

• 研究領域: 日本列島域における先史人類史の統合生物考古学的研究ー令和の考古学改新ー
• 研究課題/領域番号: 23H04847
• 研究種目: 学術変革領域研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 学術変革領域研究区分(Ⅰ)
• 研究機関: 岡山理科大学
• 研究代表者: 那須 浩郎 岡山理科大学, 基盤教育センター, 准教授 (60390704)
• 研究分担者: 内藤 健 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 遺伝資源研究センター, 上級研究員 (20581705) ; 大田 竜也 総合研究大学院大学, 統合進化科学研究センター, 准教授 (30322100) ; 菅 裕 県立広島大学, 生物資源科学部, 教授 (30734107) ; 石川 亮 神戸大学, 農学研究科, 准教授 (70467687)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2028-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 99,970千円 (直接経費: 76,900千円、間接経費: 23,070千円); 2025年度: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円); 2024年度: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円); 2023年度: 20,800千円 (直接経費: 16,000千円、間接経費: 4,800千円)
• キーワード: ドメスティケーション / 古代DNA / アズキ / イネ / ウルシ / 古DNA

研究開始時の研究の概要

日本列島の植物相は、ヒトが移住して以来、大きく変化してきた。先史人類がどのように植物やその生息環境を人為的に改変し、自らの社会を変化させてきたのか、その共進化の過程を知ることは、今後のヒトと植物の関わりを考えるうえで重要である。本研究では、植物考古学と植物遺伝学を統合することにより、先史時代の日本列島における植物の移入・ドメスティケーション・品種改良の歴史を明らかにするための方法を確立する。

研究実績の概要

本年度は、以下の項目を中心に研究を実施した。
1. ウルシ：本年度は、中国湖北省のサンプルを中心とした現生ウルシの全ゲノム解析を行った。加えて、京都周辺のウルシを自然の山林からサンプリングし、これも全ゲノム解析を行った。さらに、ウルシの古代DNA分析を進めるための基礎研究として、現在の生漆にDNAが含まれているかどうかを検証した。
2．アズキ：本年度は、現生アズキと野生種ヤブツルアズキのゲノム解析を実施した。その結果、日本列島の栽培アズキが野生種ヤブツルアズキに最も近縁であり、アズキが日本列島起源の栽培植物である可能性が極めて高いことが示された。また、縄文時代の遺跡から出土したアズキ亜属の炭化種子のサイズ変化と種皮厚の変化を調べた結果、縄文時代から弥生時代までのアズキ亜属の種皮厚は、野生種ヤブツルアズキの変異内に収まっており、種皮厚の形質変化は起きていないことが明らかになった。
3．イネ：本年度は、イネの種子脱粒性の喪失に関わる原因遺伝子の特定を進めた。その結果、イネの種子脱粒性を制御する遺伝子は少なくとも3つ（sh4，qsh1，qsh3）あり、穂の開帳性を制御する遺伝子１つ（SPR3）との組み合わせにより、脱粒性が喪失されることが明らかとなった。突帯文期から弥生時代のイネにこれらの変異があるかどうかを古代DNAと形態（脱粒痕）の双方から検討することが今後の課題となった。古代DNA分析については、鳥取県青谷上寺地遺跡において、弥生時代の堆積物から未炭化のイネの籾殻を多数採取した。これについてイネの古代DNA抽出に成功しており、すでに5.2xのゲノム配列の決定を行なっている。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

イネの古代DNAの抽出に成功し、ゲノム解析が当初の予定よりも早く進んでいる。

今後の研究の推進方策

今後も予定通り、ウルシ、アズキ、イネを中心にDNA解析と遺跡出土植物種子の形態解析を進める。古代DNA分析が当初の予定よりも順調に進んでいるため、この解析を優先して進める予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Genome sequencing reveals the genetic architecture of heterostyly and domestication history of common buckwheat (2023)
  • 著者名/発表者名: Fawcett JA, Takeshima R, Kikuchi S, Yazaki E, Katsube-Tanaka T, Dong Y, Li M, Hunt HV, Jones MK, Lister DL, Ohsako T, Ogiso-Tanaka E, Fujii K, Hara T, Matsui K, Mizuno N, Nishimura K, Nakazaki T, Saito H, Takeuchi N, Ueno M, Matsumoto D, Norizuki M, Shirasawa K, Li C, Hirakawa H, Ota T, Yasui Y.
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 9 号: 8 ページ: 1236-1251
  • DOI: 10.1038/s41477-023-01474-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Domestication of azuki bean and soybean in Japan: From the insight of archeological and molecular evidence (2023)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Yu、Nasu Hiroo、Nakayama Seiji、Tomooka Norihiko
  • 雑誌名: Ｂｒｅｅｄｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ 巻: 73 号: 2 ページ: 117-131
  • DOI: 10.1270/jsbbs.22074
  • ISSN: 1344-7610, 1347-3735
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Detection of novel loci involved in non-seed-shattering behaviour of an indica rice cultivar, Oryza sativa IR36 (2023)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama Shohei、Sakuta Motoki、Tsujimura Yuki、Yamaguchi Yudai、Htun Than Myint、Inoue Chizuru、Numaguchi Koji、Ishii Takashige、Ishikawa Ryo
  • 雑誌名: Molecular Genetics and Genomics 巻: 298 号: 4 ページ: 943-953
  • DOI: 10.1007/s00438-023-02027-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 弥生時代にはイネを一年に何回収穫したのか?―全国の遺跡公園におけるイネの不耕起二期作・多年栽培実験― (2023)
  • 著者名/発表者名: 那須浩郎・梶山倫裕・河合章行・菊地有希子・長屋憲慶・原田幹・藤田三郎・松本茂・山口譲治・渡辺淑恵
  • 雑誌名: 人類誌集報 巻: 18 ページ: 21-26
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] ゲノムから探るアズキの起源 (2023)
  • 著者名/発表者名: 内藤健
  • 雑誌名: 季刊考古学 巻: 166 ページ: 40-43
• [学会発表] アズキの栽培起源に関する集団ゲノム解析 (2024)
  • 著者名/発表者名: 内藤健
  • 学会等名: 日本育種学会第145回講演会
• [学会発表] 弥生時代のイネ生産性推定のための不耕起栽培実験 (2023)
  • 著者名/発表者名: 那須浩郎・梶山倫裕・河合章行・菊地有希子・長屋憲慶・原田幹・藤田三郎・松本茂・山口譲治・渡辺淑恵
  • 学会等名: 第38回日本植生史学会大会
• [学会発表] 縄文時代にアズキの種子は大型化したのか？ (2023)
  • 著者名/発表者名: 那須浩郎
  • 学会等名: 日本進化学会第25回大会
  • 招待講演
• [学会発表] アズキは日本のマメである (2023)
  • 著者名/発表者名: 内藤健
  • 学会等名: 日本進化学会第25回大会
  • 招待講演
• [学会発表] 孤児作物のゲノム遺伝学およびその展望 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大田竜也, Fawcett Jeffrey A, 竹島亮馬, 菊池真司, 大迫敬義, 白澤健太, 法月美悠, 松井勝弘, 矢崎裕規, 小木曽映里, 藤井健一郎, 原尚資, Jones Martin K, 平川英樹, Li Cheng-Yun, 安井康夫
  • 学会等名: 日本進化学会第25回大会
  • 招待講演
• [学会発表] Genetic Dissection of a Loss of Seed-Shattering Trait Uncovers Stepwise Routes in Rice Domestication (2023)
  • 著者名/発表者名: Ryo Ishikawa
  • 学会等名: International Conference Evolution in Action
  • 国際学会
• [学会発表] ゲノムとトランスクリプトームから探るウルシの進化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 菅裕・石崎陽子・渡辺敦史・田村美帆・村上愛・加茂優美・椎名隆
  • 学会等名: 日本進化学会第25回大会
• [図書] ゲノムでたどる古代の日本列島 (2023)
  • 著者名/発表者名: 斎藤成也・山田康弘・太田博樹・内藤健・神澤秀明・菅裕
  • 総ページ数: 288
  • 出版者: 東京書籍
  • ISBN: 4487816610
• [備考] 日本列島域における先史人類史の統合生物考古学的研究 ― 令和の考古学改新 ―
  • URL: https://i-bioarchaeology.org/