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集団ゲノミクスによるブナ種内の適応・中立進化プロセスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H03027
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分40010:森林科学関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

戸丸 信弘  名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50241774)

研究分担者 鳥丸 猛  三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (10546427)
内山 憲太郎  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (40501937)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2020年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
キーワード一塩基多型 / RAD-seq / リファレンスゲノム / 遺伝的多様性 / 集団遺伝構造 / 適応的遺伝変異 / 集団動態の歴史 / 小進化 / 適応進化 / 中立進化 / 次世代シーケンサー / ドラフトゲノム / ゲノムワイド関連解析 / 表現型変異 / 候補遺伝子 / 集団構造 / 適応 / 環境勾配
研究開始時の研究の概要

最新の集団ゲノミクス研究の手法を用いることにより、集団の歴史を推定することだけでなく、これまで困難であった適応進化に関わる遺伝子を探索することも可能となった。本研究では、この手法を用いて、日本列島に広く分布し、落葉広葉樹林の優占種であるブナがどのように進化してきたかを明らかにすることを目的とする。本研究は、樹木の進化を明らかにするだけでなく、地球温暖化に対して、樹木や森林生態系をどのように保全していくのかという課題を検討するための基礎データを提供すると期待される。

研究成果の概要

日本列島に広く分布し、冷温帯落葉広葉樹林の優占種であるブナを対象として、集団ゲノミクスの手法を用いて、リファレンスゲノムの作成、遺伝的多様性と集団遺伝構造の把握、集団動態の歴史推定、および適応進化に関わる遺伝子の探索を行った。種内には3つの集団系統(日本海側、太平洋北東側、太平洋南西側)による明瞭な集団遺伝構造が存在し、それは主に中立進化の帰結であると考えられる。一方、集団系統の間には気候勾配に関連した多様化選択による適応的差異が生じていることが示唆され、これは適応進化の結果である可能性がある。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、森林樹木における種内の中立進化と適応進化を理解することに寄与すると考えられる。また、近年、急激な気候変動に対する生態系やそれを構成する生物の存続が危惧され、様々な生物の適応ポテンシャルを明らかにするための集団ゲノミクス研究が行われている。本研究は、現在起きている急激な気候変動に対する森林生態系と森林樹木の脆弱性とレジリエンスを評価し、それらの保全策を検討するための重要な知見を提供すると期待される。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Free-proline and total flavonoid responses in leaves of Fagus crenata current-year seedlings to short-term soil drought stress2023

    • 著者名/発表者名
      Hinako Ao, Takeshi Torimaru, Yasuaki Akaji, Shinji Akada, Yosuke Matsuda, Hiromitsu Kisanuki
    • 雑誌名

      Sylwan

      巻: 167

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ブナの乾燥関連性遺伝子における一塩基多型の探索と地域間の遺伝的分化2021

    • 著者名/発表者名
      榊原 朱望, 鳥丸 猛, 赤田 辰治, 石原 正恵, 石井 弘明, 東 若菜, 戸田 求
    • 雑誌名

      中部森林研究

      巻: 69 ページ: 5-8

    • DOI

      10.18999/chufr.69.5

    • NAID

      120007139718

    • ISSN
      1342-971X
    • URL

      https://nagoya.repo.nii.ac.jp/records/2001288

    • 年月日
      2021-05-30
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Assessments of fine-scale spatial patterns of SNPs in an old-growth beech forest2020

    • 著者名/発表者名
      Masashi Tsukamoto, Shinji Akada, Shuichi Matsuda, Hitomi Jouyu, Hiromitsu Kisanuki, Nobuhiro Tomaru, Takeshi Torimaru
    • 雑誌名

      Heredity

      巻: 125 号: 4 ページ: 240-252

    • DOI

      10.1038/s41437-020-0334-8

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 普通種ブナにおける遺伝的多様性保全のための統合的研究-ゲノムから個体群動態まで2023

    • 著者名/発表者名
      戸丸 信弘, 三須 直也, 鳥丸 猛, 内山 憲太郎, 中尾 勝洋, 竹内 やよい, 遠山 弘
    • 学会等名
      第70回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ブナにおけるデモグラフィーの歴史の推定2023

    • 著者名/発表者名
      Cheng-Yun Lai, 玉木 一郎, 中尾 勝洋, 三須 直也, 鳥丸 猛, 内山 憲太郎, 戸丸 信弘
    • 学会等名
      第134回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ブナ集団におけるストレス反応・フェロジー関連候補遺伝子の塩基配列変異の検出2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤 駿祐, 鳥丸 猛, 戸丸 信弘
    • 学会等名
      第134回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ブナ実生の土壌乾燥ストレスに対する葉の発現変動遺伝子の探索2023

    • 著者名/発表者名
      青 日菜子, 鳥丸 猛, 赤路 康朗, 赤田 辰治, 松田 陽介, 木佐貫 博光, 戸丸信弘
    • 学会等名
      第134回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ブナ稚樹の個体群動態と林冠状態、地形状況、および種内競争の関係2023

    • 著者名/発表者名
      鳥 丸猛, 山田 ひかり, 松下 通也, 永松 大, 西村尚之
    • 学会等名
      第134回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 短期間の土壌乾燥ストレスに対するブナの当年生実生の葉と根系における遊離プロリンと総フラボノイドの濃度変化2022

    • 著者名/発表者名
      青 日菜子, 鳥丸 猛, 赤路 康朗, 赤田 辰治, 松田 陽介, 木佐貫 博光
    • 学会等名
      第12回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ブナの表現形質に関する一塩基多型を用いたゲノムワイド関連解析2022

    • 著者名/発表者名
      藤森 悠茉, 内山 憲太郎, 三須 直也, 後藤 晋, 高橋 誠, 鳥丸 猛, 戸丸 信弘
    • 学会等名
      第133回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 短期間の土壌乾燥ストレスに対するブナ実生の特性評価2022

    • 著者名/発表者名
      青 日菜子, 鳥丸 猛, 赤路 康朗, 赤田 辰治, 松田 陽介, 木佐貫 博光
    • 学会等名
      第133回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ブナの分布域における集団構造パターンと気候勾配に関連した適応的遺伝変異2021

    • 著者名/発表者名
      三須直也, 内山憲太郎, 鳥丸猛, 中尾勝洋, 戸丸信弘
    • 学会等名
      第132回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 産地試験林を用いたブナのゲノムワイド関連解析2020

    • 著者名/発表者名
      藤森悠茉, 三須直也, 内山憲太郎, 三須直也, 後藤晋, 高橋誠, 鳥丸猛, 戸丸信弘
    • 学会等名
      森林遺伝育種学会第9回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ブナの乾燥関連性遺伝子における一塩基多型の探索2020

    • 著者名/発表者名
      榊原朱望, 鳥丸猛, 赤田辰治, 石原正恵, 石井弘明, 東若菜, 戸田求
    • 学会等名
      第10回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] SSR マーカーと SCoT マーカーを用いたブナ集団の地理的な遺伝的変異パターンの比較2020

    • 著者名/発表者名
      アジマン優仁, 鳥丸猛, 石原正恵, 石井弘明, 東若菜, 戸田求
    • 学会等名
      第10回中部森林学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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