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植物の光受容体フィトクロムの生理的性質の変化が引き起こす種分化機構の検証

研究課題

研究課題/領域番号 20K06798
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分45030:多様性生物学および分類学関連
研究機関岡山大学

研究代表者

池田 啓  岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (70580405)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード種分化 / フィトクロム / RNAseq / 光感受性 / 光受容体 / 環境適応
研究開始時の研究の概要

植物は周囲の光や温度を感知するために,フィトクロムと呼ばれる受容体タンパク質をもつ。フィトクロムは環境を感知することで,光や温度の変化に対する様々な分子レベルの変化を引き起こし,開花や発芽のタイミングを変化させることで,環境に適応した生活史を作る中枢としての役割をもつ。したがって,フィトクロムの環境を感知する精度(環境感受性)が変化することは,植物が新たな環境に適応するための基盤であると考えられる。本研究ではこの仮説が成り立つかを,生理学実験と遺伝学的な解析をもとに検証する。

研究成果の概要

植物の光受容体が,新たな種を生み出す種分化を引き起こす引き金となるかを検証するために,日本列島に分布するミヤマタネツケバナとその姉妹種で北極圏に広く分布するCardamine bellidifoliaの進化プロセスを明らかにする研究に取り組んだ。ゲノムワイドな遺伝子の変異を分子進化学的に解析する研究とシロイヌナズナの形質転換体などを用いた光応答に関連する生理学実験を行うことで,日本列島固有のミヤマタネツケバナが種分化するプロセスには,植物の赤色光受容体であるフィトクロム(PHYB)の光に反応する感度の違いが関わることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

フィトクロムの光を感知する性質の変化が植物の種分化と関わることを裏付ける証拠を世界で初めて発見した。この成果は,フィトクロムの感受性によって制御される生理機能から種分化を理解するという新しい研究課題を提示することで,生物の種分化を引き起こすメカニズムの理解を深めることの一翼となる。また,フィトクロムの機能を操作することで,環境に適応した植物をデザインできるという新しいアイデアを創出することで,育種における新たな着眼点を提示する意義がある。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] オスロ大学(ノルウェー)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Divergence in red light responses associated with thermal reversion of PHYTOCHROME B between high‐ and low‐latitude species2021

    • 著者名/発表者名
      Ikeda Hajime、Suzuki Tomomi、Oka Yoshito、Gustafsson A. Lovisa S.、Brochmann Christian、Mochizuki Nobuyoshi、Nagatani Akira
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: - 号: 1 ページ: 75-84

    • DOI

      10.1111/nph.17381

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 北太平洋地域におけるイワギキョウCampanulalasiocarpaの分布拡大経路の推定2022

    • 著者名/発表者名
      池田啓・Polina Volkova・Kendrick L. Marr・Christian Brochmann
    • 学会等名
      第21回日本植物分類学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ヤコグサGF14遺伝子の開花時期への寄与と進化2022

    • 著者名/発表者名
      若林 智美・Cathrine Skovbjerg・壽崎 拓哉・西田 帆那・池田 啓・瀬戸口 浩彰・川口 正代司・Stig Andersen・佐藤 修正
    • 学会等名
      第21回日本植物分類学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 満鮮要素オカオグルマの分布変遷史の解明2022

    • 著者名/発表者名
      坂場友香・陶山佳久・松尾歩・池田啓・藤井紀行・藤井伸二・副島顕子
    • 学会等名
      第21回日本植物分類学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] MIG-seq解析を利用したオキナグサの分子系統地理学的研究2022

    • 著者名/発表者名
      西藤大朗・陶山佳久・松尾歩・藤井紀行 ・池田啓・岩崎貴也・Andrey E. Kozhevnikov・Zoya V. Kozhevnikova・Jae-Hong Pak・KyungChoi・Tian-GangGao・副島顕子
    • 学会等名
      第21回日本植物分類学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 北日本のミヤマタネツケバナで見られた姉妹種からの遺伝子浸透と進化的意義2021

    • 著者名/発表者名
      池田 啓・Lovisa Gustafsson・Christian Brochmann
    • 学会等名
      第85回日本植物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ダイモンジソウの明暗適応における表現型可塑性と局所適応の役割2021

    • 著者名/発表者名
      孫田佳奈・後藤栄治・阪口翔太・池田啓・瀬戸口浩彰
    • 学会等名
      第85回日本植物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 満鮮要素ヒロハヤマヨモギの分子系統地理学的研究2021

    • 著者名/発表者名
      岩崎寛太・副島顕子・岩崎貴也・池田啓・藤井紀行
    • 学会等名
      第85回日本植物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ヤツシロソウの阿蘇集団は最終氷期に大陸から渡ってきたのか?2021

    • 著者名/発表者名
      江島 瑞貴・島袋誉・副島 顕子・岩崎 貴也・池田 啓・陶山 佳久・松尾 歩・竹下(村山)香織・Andrey E. Kozhevnikov・Zoya V. Kozhevnikova・Tian-Gang Gao・Hongfeng Wang・Siqi Wang・藤井 紀行
    • 学会等名
      第85回日本植物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ミヤコグサの開花時期を介した環境適応機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      若林 智美・Cathrine Skovbjerg・壽崎 拓哉・西田 帆那・池田 啓・瀬戸口 浩彰・川口 正代司・Stig Andersen・佐藤 修正
    • 学会等名
      第85回日本植物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 植物の光受容体フィトクロムにおける自然変異と環境感受性の進化2021

    • 著者名/発表者名
      池田啓・Polina Volkova・Kendrick L. Marr・Christian Brochmann
    • 学会等名
      第23回日本進化学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高山植物を例にした植物の適応進化機構に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      池田啓
    • 学会等名
      第84回日本植物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ダイモンジソウにおける明暗集団間の光合成特性の分化と遺伝構造2020

    • 著者名/発表者名
      孫田佳奈・後藤栄治・池田啓・阪口翔太・瀬戸口浩彰
    • 学会等名
      第84回日本植物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 研究室Web

    • URL

      http://www.cc.okayama-u.ac.jp/~botany/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2023-01-30  

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