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環境適応遺伝変異の空間モデリングによる主要高木種11種の将来気候下でのリスク評価

研究課題

研究課題/領域番号 21H02240
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
研究機関国立研究開発法人森林研究・整備機構

研究代表者

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)

研究分担者 津村 義彦  筑波大学, 生命環境系, 教授 (20353774)
戸丸 信弘  名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50241774)
加藤 珠理  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 (90467217)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
キーワード環境適応 / 適応遺伝変異 / 空間モデリング / 温暖化影響予測 / 環境応答 / 適応度 / 気候変動 / 将来予測 / 温暖化応答予測 / ゲノム解析
研究開始時の研究の概要

今後数十年の間に予想される急速な温暖化に対する森林樹木の脆弱性の評価は、森林生態系保全上の喫緊の課題である。そこで本研究では、日本全国に広く分布する森林の主要構成樹種11種を対象に、気候変動に対する樹木の応答を、環境適応に関わる遺伝変異と気候データの空間モデリングを通して明らかにする。また、それらの解析を通して、それぞれの樹種において、気候変動の影響を特に強く受ける地域を地図上で明らかにし、今後の森林管理の指針に資する情報を提供する。

研究成果の概要

温暖化による樹木種への影響を評価するため、日本の主要な高木種11種の自然集団を対象に、ゲノム全域から抽出した適応変異と、気候変数との関係を空間モデリングの手法を用いて解析し、適応変異の地理的分布を明らかにした。次いで、将来気候下において、現在の適応変異の分布がどこでどの程度乱されるかを予測した。その結果、適応変異を説明する主要な気候変数および自然選択が強く働いている地域は樹種により異なっていた。また、それを反映するように、将来気候下での適応度低下が予測される地域も、分布の南端、北方、低地、系統の境界等、樹種ごとに多様であり、温暖化の影響は樹種によって異なる地域で生じる可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

固着性の樹木種は、生育環境への遺伝的適応を起こしている例が多く、その背景には環境応答に関わる遺伝変異(適応遺伝変異)が存在する。この適応遺伝変異は、樹木種の保全や利用を考える上で重要であるが、その実態はほとんど明らかになっていない。本研究では、日本の主要高木種11種の適応遺伝変異の地理的分布を初めてゲノムワイドに明らかにした。この結果は、広域に分布する樹木種の環境適応を理解する上で極めて有用な情報である。また、本研究では将来気候下での各樹種の適応度低下を実際の地理空間上で予測しており、これは温暖化緩和策や保全計画の立案のための基礎情報として利用可能である。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2023 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Range shift and introgression of three Japanese Abies species: insights from population genetic data and species distribution modeling2023

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Uchiyama, Sayaka Fujii, Ikutaro Tsuyama, Nobuyuki Tanaka, Suzuki Setsuko, Megumi K. Kimura, Yoshihisa Suyama, Yoshihiko Tsumura
    • 雑誌名

      Tree Genetics & Genomes

      巻: 19 号: 5 ページ: 41-41

    • DOI

      10.1007/s11295-023-01617-7

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genomic Prediction of Tree Height, Wood Stiffness, and Male Flower Quantity Traits across Two Generations in Selected Individuals of Cryptomeria japonica D. Don (Japanese Cedar)2023

    • 著者名/発表者名
      Ejima Atsushi、Uchiyama Kentaro、Mori Hideki、Tsumura Yoshihiko
    • 雑誌名

      Forests

      巻: 14 号: 10 ページ: 2097-2097

    • DOI

      10.3390/f14102097

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 日本の主要高木種の遺伝的適応:空間分布と温暖化影響予測2024

    • 著者名/発表者名
      内山憲太郎(森林総研)、中尾勝洋(森林総研関西支所)、加藤珠理(森林総研多摩森林科学園)、伊原徳子(森林総研)、上野真義(森林総研)、松本麻子(森林総研)、戸丸信弘(名古屋大学)、津村義彦(筑波大学)
    • 学会等名
      第135回森林学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] タカネザクラ集団の環境適応遺伝変異の空間モデ リング2024

    • 著者名/発表者名
      加藤珠理(森林総研多摩森林科学園)、内山憲太郎、松本麻子、河原孝行、吉丸博志(森林総研)、向井 譲(岐阜大学)
    • 学会等名
      第135回森林学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] スギの適応遺伝変異の空間分布と気候変動への応答可能性評価2023

    • 著者名/発表者名
      内山憲太郎(森林総合研究所)、中尾勝洋(森林総合研究所関西支所)、津村義彦(筑波大学)
    • 学会等名
      第134回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] スギの適応遺伝変異の空間分布と気候変動への応答可能性評価2023

    • 著者名/発表者名
      内山憲太郎(森林総合研究所)、中尾勝洋(森林総合研究所関西支所)、津村義彦(筑波大学)
    • 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] 産地試験地を用いたスギの環境適応遺伝子の検出2021

    • 著者名/発表者名
      内山憲太郎、韓慶民、楠本倫久、中尾勝洋、金谷整一、上野真義(森林総合研究所)、陶山佳久(東北大学)、津村義彦(筑波大学)
    • 学会等名
      森林遺伝育種学会第10回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 夏季の野外試験地におけるスギ針葉のトランスクリプトーム解析2021

    • 著者名/発表者名
      伊原徳子、内山憲太郎、金谷整一(森林総合研究所)、陶山佳久(東北大学大学院農学研究科)、津村義彦(筑波大学生命環境系)
    • 学会等名
      森林遺伝育種学会第10回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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