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周期植物の進化史の解明

研究課題

研究課題/領域番号 13J03600
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生物多様性・分類
研究機関静岡大学
特別研究員 柿嶋 聡  静岡大学, 創造科学技術大学院, 特別研究員(PD)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,960千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 660千円)
2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード生活史 / 一斉開花 / 種分化 / 交雑 / 周期性 / 同調性 / キツネノマゴ科 / 生物時計 / 進化生態学 / 琉球列島 / 台湾 / シミュレーション / RAD-seq / 進化生態 / 周期件 / 分子系統 / 集団遺伝 / 沖縄
研究実績の概要

周期生物とは2年以上の決まった周期で集団が一斉に繁殖を行ない、死んでしまう生物である。本研究課題では、6年周期で一斉開花・枯死するコダチスズムシソウを材料に、周期植物の進化史を解明することを目的として、理論研究と実証研究を平行して行うことにより、研究を進めた。
理論研究として、コダチスズムシソウの周期的一斉開花の進化要因を理論的に検証した。一斉開花の進化要因として有力とされる捕食者飽和説、受粉効率説に加え、新たに提唱した「近縁種との繁殖干渉仮説」について、数理モデルを作成し、シミュレーションを行った。その結果、一斉開花の同調性の進化には捕食者飽和説、受粉効率説の両方が貢献しうる一方で、同調性の獲得よりも広範な条件で同調性が維持されることが示唆された。さらに、繁殖干渉が存在する場合には、コダチスズムシソウが6年開花型に進化することで近縁種と共存可能になった可能性が示唆された。
実証研究として、野外調査、遺伝的な解析を行った。沖縄県での野外調査を7回、台湾での野外調査を2回行い、生活史の観察、訪花昆虫調査、種子食害率調査、遺伝的解析用サンプルの採集などを行った。これまでの生活史の観察から、沖縄本島のコダチスズムシソウとは異なり、八重山諸島では一斉開花せず、開花後にほとんどの個体が枯死するが少数の個体は生存していた。さらに、台湾では一斉開花せず、多くの個体が開花後も生存したことから、種内でも地域間で生活史に多型が存在することが明らかとなった。また、これまでの野外調査からの予測通り、2015~2016年の冬にコダチスズムシソウの一斉開花が観察され、コダチスズムシソウと近縁種オキナワスズムシソウの繁殖干渉の有無を検証した。遺伝的な解析では、RAD-seqを行い、集団間、ブルード間に加え、地域間(沖縄本島、八重山諸島、台湾)の遺伝的な分化を検証した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書

研究成果

(27件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 国際共同研究 雑誌論文 学会発表

  • [国際共同研究] 国立自然科学博物館/国立台湾師範大学(台湾)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Connecticut/California State University(アメリカ合衆国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] University of the Philippines(フィリピン)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] LIPI(インドネシア)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Basel(スイス)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Host-parasite Red Queen dynamics with phase-locked rare genotypes.2016

    • 著者名/発表者名
      Jomar F. Rabajante, Jerrold M. Tubay, Hiromu Ito, Takashi Uehara, Satoshi Kakishima, Satoru Morita, Jin Yoshimura, Dieter Ebert
    • 雑誌名

      Science advances

      巻: 2 ページ: 1-11

    • DOI
      10.1126/sciadv.1501548
    • NAID
      120005841767
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Geographic body size variation in the periodical cicadas Magicicada: implications for life cycle divergence and local adaptation2015

    • 著者名/発表者名
      Koyama T, Ito H, Kakishima S, Yoshimura J, Cooley JR, Simon C, Sota T.
    • 雑誌名

      Journal of evolutionary biology

      巻: 28 ページ: 1270-1277

    • DOI
      10.1111/jeb.12653
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evolution of periodicity in periodical cicadas2015

    • 著者名/発表者名
      Ito H, Kakishima S, Uehara T, Morita S, Koyama T, Sota T, Cooley JR, Yoshimura J.
    • 雑誌名

      SCIENTIFIC REPORTS

      巻: 5 ページ: 1-10

    • DOI
      10.1038/srep14094
    • NAID
      120005818232
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Microhabitat locality allows multi-species coexistence in terrestrial plant communities2015

    • 著者名/発表者名
      Tubay JM, Suzuki K, Uehara T, Kakishima S, Ito H, Ishida A, Yoshida K, Mori S, Rabajante JF, Morita S, Yokozawa M, Yoshimura J.
    • 雑誌名

      SCIENTIFIC REPORTS

      巻: 5 ページ: 15376-15376

    • DOI
      10.1038/srep15376
    • NAID
      120005822756
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The contribution of seed dispersers in the tree species diversity in tropical rain forests2015

    • 著者名/発表者名
      Kakishima S, Morita S, Yoshida K, Ishida A, Hayashi S, Asami T, Ito H, Miller DG, Uehara T, Mori S, Hasegawa E, Matsuura K, Kasuya E, Yoshimura J.
    • 雑誌名

      Royal Society Open Science

      巻: 2 ページ: 1-11

    • DOI
      10.1098/rsos.150330
    • NAID
      120006318745
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] First record of dusky woodswallow (Artamus cyanopterus) in New Zealand2015

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kakishima, Tomoe Morimoto
    • 雑誌名

      Notornis

      巻: 62 ページ: 231-232

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 痩果と流水中に漂う稈に生じる無性芽を併用したハタベカンガレイの二刀流繁殖戦略2015

    • 著者名/発表者名
      北村孔志, 柿嶋聡, 吉村仁, 泰中啓一
    • 雑誌名

      莎草研究

      巻: 19 ページ: 41-51

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 北米東部に周期ゼミと蝶を訪ねて2015

    • 著者名/発表者名
      柿嶋 聡
    • 雑誌名

      Butterflies

      巻: 68 ページ: 50-57

    • NAID
      40020467684
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evolutionary optimality in sex differences of longevity and athletic performances.2014

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Asanuma, Satoshi Kakishima, Hiromu Ito, Kazuya Kobayashi, Eisuke Hasegawa, Takahiro Asami, Kenji Matsuura, Derek A. Roff & Jin Yoshimura
    • 雑誌名

      SCIENTIFIC REPORTS

      巻: 4 ページ: 1-5

    • DOI
      10.1038/srep05425
    • NAID
      120006318746
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The paradox of enrichment in phytoplankton by induced competitive interactions.2013

    • 著者名/発表者名
      Jerrold M. Tubay, Hiromu Ito, Takashi Uehara, Satoshi Kakishima, Satoru Morita, Tatsuya Togashi, Kei-ichi Tainaka, Mohan P. Niraula, Beatriz E. Casareto, Yoshimi Suzuki & Jin Yoshimura
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 3 ページ: 2835-2835

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 静岡県東神田川における絶滅危惧植物ハタベカンガレイ(カヤツリグサ科)の個体群動態2013

    • 著者名/発表者名
      北村 孔志, 柿嶋 聡, 吉村 仁, 泰中 啓一
    • 雑誌名

      莎草研究

      巻: 18 ページ: 39-48

    • NAID
      40020144717
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 個体ベースモデルを用いた6年周期一斉開花の進化における繁殖干渉仮説の検証2015

    • 著者名/発表者名
      柿嶋聡、高橋 尚也、渥美 宏太、内貴 章世、西田 佐知子、吉村 仁
    • 学会等名
      第47回種生物学シンポジウム
    • 発表場所
      かんぽの宿岐阜羽島(岐阜県羽島市)
    • 年月日
      2015-12-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 種間交雑現象による植物の多様化に関する進化生態学的研究2015

    • 著者名/発表者名
      柿嶋 聡
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2015-09-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 周期植物と非周期植物の交雑における非対称性2015

    • 著者名/発表者名
      柿嶋 聡、守田智、吉村仁、邑田仁
    • 学会等名
      第62回日本生態学会大会
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島県・鹿児島市)
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 6年周期一斉開花の進化における繁殖干渉仮説の格子シミュレーションを用いた検証2015

    • 著者名/発表者名
      柿嶋 聡、高橋尚也、渥美宏太、吉村仁
    • 学会等名
      日本植物分類学会第14回大会
    • 発表場所
      福島大学(福島県・福島市)
    • 年月日
      2015-03-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Evolutionary study of a 6-year periodical mass flowering plant in Japan and Taiwan2015

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kakishima, Jin Yoshimura, Jin Murata
    • 学会等名
      Contribution of Genetics to Plant Conservation, Brazil - Japan International Workshop 2015
    • 発表場所
      University of Sao Paulo (Piracicaba, SP, Brazil)
    • 年月日
      2015-02-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 6年周期一斉開花植物コダチスズムシソウの生活史進化2014

    • 著者名/発表者名
      柿嶋 聡、吉村 仁、邑田 仁
    • 学会等名
      第46回種生物学シンポジウム
    • 発表場所
      富士Calm 一般財団法人人材開発センター富士研修所(山梨県富士吉田市)
    • 年月日
      2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Evolutionary study of a 6-year periodical mass flowering plant2014

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kakishima, Yi-Shuo Liang, T. Y. Aleck Yang, Jin Yoshimura, Jin Murata
    • 学会等名
      4th Taiwan-Japan Ecology Workshop
    • 発表場所
      National Dong Hwa University (Hualien, Taiwan)
    • 年月日
      2014-11-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 熱帯雨林の樹木多様性の維持・進化における種子散布者の寄与の理論的検証2014

    • 著者名/発表者名
      柿嶋 聡、林幸輝、守田智、吉村仁
    • 学会等名
      日本植物学会第78回大会
    • 発表場所
      明治大学(神奈川県・川崎市)
    • 年月日
      2014-09-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 6年周期一斉開花植物コダチスズムシソウの系統的背景2014

    • 著者名/発表者名
      柿嶋 聡、吉村 仁、邑田 仁
    • 学会等名
      日本生態学会
    • 発表場所
      広島国際会議場(広島県広島市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 系統から探る周期的一斉開花の進化2014

    • 著者名/発表者名
      柿嶋 聡、吉村 仁、邑田 仁
    • 学会等名
      日本植物分類学会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本県熊本市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 生活史の地域的変異から見たコダチスズムシソウの周期的一斉開花の進化2013

    • 著者名/発表者名
      柿嶋 聡、吉村 仁、邑田 仁
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2016-12-27  

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