研究課題
基盤研究(B)
平行進化が短期間に起こる場合,新しい環境での適応に既存変異が利用されることがある.本仮説が成立するには不適合環境においても変異が維持されねばならないが,その維持メカニズムに関する実証研究は乏しい.日本には植物の生育阻害を起こす蛇紋岩土壌が島状に分布し,キク科アキノキリンソウはこの特殊土壌に繰り返し適応している.本研究では,まず蛇紋岩型と一般型のゲノム分析を行うことで土壌適応に関わる変異を特定し,離れた蛇紋岩地で同じ変異が適応に関与しているかを調査する.平行選択されている変異について,一般土壌地における分布を調査することで,本種が新規環境に出会った際の潜在的な適応力を解明する.
日本には植物の生育阻害を起こす蛇紋岩土壌が島状に分布するが,キク科アキノキリンソウは各地で蛇紋岩土壌に適応し生態型を形成している.本研究ではアキノキリンソウの蛇紋岩型と一般型のゲノム分析を行うことで,離れた蛇紋岩地で同じ遺伝子が適応に関与しているか検証した.また平行選択されている変異について,一般土壌地における分布を調査することで,本種が新規環境に出会った際の潜在適応力を解明することを目指した.5地域(北海道・岩手・長野・三重・佐賀)を対象に,2型のDNAを集団別に等濃度で混合して全ゲノム解読を行った.アレル頻度に基づき集団間の遺伝的関係を推定したところ,地域内の生態型ペアが互いに最も近縁な関係にあり,本種が日本列島で分布を拡大させる過程において平行的に蛇紋岩適応が起きたことが示された.次に5地域の蛇紋岩型集団で共通して分化した遺伝子を特定するために,各地の生態型間で顕著な分化を示すアウトライヤー遺伝子を抽出した.アウトライヤー遺伝子の90%以上は地域特異的に分化したものだったが,41遺伝子は3地域で,3遺伝子は4地域で共通して分化していた.こうした特殊な分化型を示した遺伝子には,Mg, Cd/Zn, Ni等の陽イオン輸送やオーキシン応答に関わる遺伝子が多く含まれ,機能面からも蛇紋岩地で平行選択された可能性が示唆された.また地域を超えて分化した遺伝子には,地理的に近い地域で共通分化するものがあった.例えば,あるMg輸送体遺伝子は,東日本(北海道~長野)では遺伝子上流の変異が土壌間で分化し,土壌適応への関与が疑われた一方,西日本では土壌型を問わず,北日本の蛇紋岩地で優占する変異は検出されなかった.適応候補遺伝子におけるこうした地理的傾向は,アキノキリンソウが地理的分布を拡大する中で蛇紋岩地で適応的となる変異が伝達されず,特定地域で遺伝的分化が生じなかった可能性を示唆している.
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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