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大規模産地試験林を用いた樹木の局所環境適応遺伝子の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21H04732
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分40:森林圏科学、水圏応用科学およびその関連分野
研究機関筑波大学

研究代表者

津村 義彦  筑波大学, 生命環境系, 教授 (20353774)

研究分担者 永松 大  鳥取大学, 農学部, 教授 (20353790)
小林 元  信州大学, 学術研究院農学系, 准教授 (40325494)
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)
戸丸 信弘  名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50241774)
本間 航介  新潟大学, 佐渡自然共生科学センター, 准教授 (50323960)
吉田 俊也  北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (60312401)
後藤 晋  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (60323474)
久本 洋子  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (60586014)
高木 正博  宮崎大学, 農学部, 教授 (70315357)
森 英樹  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 研究員 (80827551)
廣田 充  筑波大学, 生命環境系, 教授 (90391151)
種子田 春彦  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90403112)
飯尾 淳弘  静岡大学, 農学部, 准教授 (90422740)
研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
42,510千円 (直接経費: 32,700千円、間接経費: 9,810千円)
2023年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
2022年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2021年度: 21,190千円 (直接経費: 16,300千円、間接経費: 4,890千円)
キーワード地球温暖化 / 産地試験 / ダケカンバ / 環境要因 / 遺伝的要因 / 成長 / 環境適応 / 形質 / 温暖化 / 樹木 / 可塑性 / 適応的遺伝子 / 遺伝的多様性
研究開始時の研究の概要

地球温暖化などの環境の急激な変化に樹木がどのように応答するかを明らかにするため、ダケカンバの天然分布域全体の11 産地から集めた種子を用いて、世界的に見ても大規模なダケカンバの産地試験林を北海道から九州までの11 箇所に設定した。ダケカンバは主に森林限界周辺の寒冷地に分布するために、温暖化の影響を特に受けやすく、実際にどの程度の温度上昇で生存や成長ができなくなるかは不明である。これらの産地試験林では、樹木の成長と形態形質や光合成関連などの生理形態形質の調査、DNA 解析、遺伝子発現解析を行い、形質の環境適応の程度とその遺伝的支配の強さを明らかにし、地域環境に適応的な候補遺伝子の検出を試みる。

研究成果の概要

ダケカンバの天然分布域全体から11産地の実生を用いて、大規模な産地試験林を全国11箇所(植栽地)に設定した。その結果、高緯度の集団ほど、高い樹高とSLA、広い葉面積、早い芽吹きを示した。南限集団は他の遺伝的多様性が低く、遺伝的に異なる集団であった。南限の集団と森林限界に近い高標高集団は共に成長などが悪く、前者は遺伝的多様性減少に伴う近交弱勢の影響で後者は自然淘汰の影響が考えられた。遺伝情報から南限集団のダケカンバはほぼ全ての個体が2倍体であった。また植栽地間の比較から、生理特性の産地変異は光合成よりも水利用特性で大きく、成長の悪い産地ほど葉の水利用効率が高いことが明らかになっている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は地球温暖化に樹木がどのように応答するかを調査するために、亜高山性樹種であるダケカンバを分布域広範11箇所から収集し、全国の温暖な11箇所に産地試験林を設定した。この試験地を用いて3年間、11産地のダケカンバの成長、生理特性、遺伝的特性を調査した。その結果、高緯度の集団ほど、高い樹高とSLA、広い葉面積、早い芽吹きを示した。南限集団の紀伊半島や四国のダケカンバは遺伝的に極めて脆弱であり、地球温暖化が起これば最初に衰退や絶滅が危惧される集団であることが明らかになった。これらの成果から各地域集団は遺伝的に分化しており保全の重要性が明確になった。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Site characteristics of Betula ermanii range-wide provenance trials [revised version].2024

    • 著者名/発表者名
      Aye Myat Myat Paing, Chen S, Araki K, Aihara T, Sarmah R, Hirota M, Tsumura Y, Tomaru N, Homma K, Kadomatsu M, Yoshida T, Kobayashi H, Iio A, Osumi K, Nagamatsu D, Takagi M, Taneda H, Kimura N, Fukuoka S, Hisamoto Y, Goto S
    • 雑誌名

      Miscellaneous Information of The University of Tokyo Forests

      巻: 63 ページ: 11-22

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Divergent mechanisms of reduced growth performance in Betula ermanii saplings from high-altitude and low-latitude range edges2023

    • 著者名/発表者名
      Aihara Takaki、Araki Kyoko、Onuma Yunosuke、Cai Yihan、Paing Aye Myat Myat、Goto Susumu、Hisamoto Yoko、Tomaru Nobuhiro、Homma Kosuke、Takagi Masahiro、Yoshida Toshiya、Iio Atsuhiro、Nagamatsu Dai、Kobayashi Hajime、Hirota Mitsuru、Uchiyama Kentaro、Tsumura Yoshihiko
    • 雑誌名

      Heredity

      巻: 131 号: 5-6 ページ: 387-397

    • DOI

      10.1038/s41437-023-00655-0

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Climate-related variation in leaf size and phenology of Betula ermanii in multiple common gardens2023

    • 著者名/発表者名
      Aihara Takaki、Araki Kyoko、Sarmah Ragini、Cai Yihan、Paing Aye Myat Myat、Goto Susumu、Hisamoto Yoko、Taneda Haruhiko、Tomaru Nobuhiro、Homma Kosuke、Takagi Masahiro、Yoshida Toshiya、Iio Atsuhiro、Nagamatsu Dai、Kobayashi Hajime、Hirota Mitsuru、Tsumura Yoshihiko
    • 雑誌名

      Journal of Forest Research

      巻: 29 号: 1 ページ: 62-71

    • DOI

      10.1080/13416979.2023.2289731

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Site characteristics of Betula ermanii range-wide provenance trials2022

    • 著者名/発表者名
      AYE MYAT MYAT PAING et al.
    • 雑誌名

      東京大学演習林報告

      巻: 66 ページ: 1-12

    • 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] Determination of intraspecific variation in seed weight, leaf functional traits, and sapling size of <i>Betula ermanii</i> using a common garden experiment2021

    • 著者名/発表者名
      Paing Aye Myat Myat、Chen Shufen、Tsumura Yoshihiko、Tomaru Nobuhiro、Homma Kousuke、Kadomatsu Masahiko、Yoshida Toshiya、Kobayashi Hajime、Iio Atsuhiro、Osumi Katsuhiro、Taneda Haruhiko、Hisamoto Yoko、Goto Susumu
    • 雑誌名

      Journal of Forest Research

      巻: 26 号: 6 ページ: 419-426

    • DOI

      10.1080/13416979.2021.1964151

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Declining survival, size and growth in Betula ermanii seedlings from marginal climates and genetically isolated populations2024

    • 著者名/発表者名
      Takaki AIHARA, Kyoko ARAKI, Ragini SARMAH, Yihan CAI, Aye Myat Myat PAING, Susumu GOTO, Yoko HISAMOTO, Haruhiko TANEDA, Nobuhiro TOMARU, Kousuke HOMMA, Masahiro TAKAGI, Toshiya YOSHIDA, Atsuhiro IIO, Dai NAGAMATSU, Hajime KOBAYASHI, Kentaro UCHIYAMA, Mitsuru HIROTA, Yoshihiko TSUMURA
    • 学会等名
      Plant and Animal Genome 30
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダケカンバ産地試験林の設立経緯と現代的意義2024

    • 著者名/発表者名
      後藤 晋
    • 学会等名
      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] 5つの産地試験林を用いたダケカンバの光合成特性の種内変異の評価2024

    • 著者名/発表者名
      飯尾淳弘・中田修人・早川朋花・相原隆貴・吉田俊也・戸丸信弘・小林 元・後藤 晋・津村義彦
    • 学会等名
      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] ダケカンバ実生の個葉および個体スケールの光合成特性とその種内変異2024

    • 著者名/発表者名
      廣田 充・拓殖 匡・Ragini Sarmah・後藤 晋・津村義彦
    • 学会等名
      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] 南北にわたるダケカンバの表現型変異と自然選択・小集団化との関連2024

    • 著者名/発表者名
      相原隆貴
    • 学会等名
      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] ダケカンバの植栽環境と産地の違いよる遺伝子発現2024

    • 著者名/発表者名
      津村義彦・荒木響子・相原隆貴・蔡 一涵・伊原徳子・内山憲太郎
    • 学会等名
      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] Effects of elevated temperature on survival and growth of Betula ermanii revealed by range-wide provenance trial2024

    • 著者名/発表者名
      Aye Myat Myat Paing・Chen S・Araki K・Aihara T・Hirota M・Tsumura Y・Tomaru N・Homma K・Yoshida T・Kobayashi H・Iio A・Nagamatsu D・Takagi M・Hisamoto Y・Taneda H・Goto S
    • 学会等名
      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] 紀伊半島・四国における二倍体ダケカンバの初報告2024

    • 著者名/発表者名
      相原隆貴・津村義彦
    • 学会等名
      日本植物分類学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ダケカンバにおける電子伝達速度と気孔コンダクタンスの産地間変異の評価2024

    • 著者名/発表者名
      中田修人・早川朋花・相原隆貴・吉田俊也・戸丸信弘・小林 元・津村義彦・後藤 晋・水永博己・楢本正明・飯尾淳弘
    • 学会等名
      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] ダケカンバの葉形質の種内変異:5つの産地試験林を用いた評価2024

    • 著者名/発表者名
      早川朋花・中田修人・楢本正明・相原隆貴・吉田俊也・戸丸信弘・小林 元・後藤 晋・津村義彦・飯尾淳弘
    • 学会等名
      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] ダケカンバ産地試験地における4 年生苗の萌芽幹動態2024

    • 著者名/発表者名
      室谷楓香・小林 元・後藤 晋・戸丸信弘・津村義彦
    • 学会等名
      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] Declining survival, size and growth in Betula ermanii seedlings from marginal climates and genetically isolated populations2024

    • 著者名/発表者名
      Takaki AIHARA, Kyoko ARAKI, Ragini SARMAH, Yihan CAI, Aye Myat Myat PAING, Susumu GOTO, Yoko HISAMOTO, Haruhiko TANEDA, Nobuhiro TOMARU, Kousuke HOMMA, Masahiro TAKAGI, Toshiya YOSHIDA, Atsuhiro IIO, Dai NAGAMATSU, Hajime KOBAYASHI, Kentaro UCHIYAMA, Mitsuru HIROTA, Yoshihiko TSUMURA
    • 学会等名
      PAG30
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダケカンバ産地試験における 3年生苗の樹冠構造2023

    • 著者名/発表者名
      室谷 楓香、小林元、後藤晋、戸丸信弘、津村義彦
    • 学会等名
      日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書 2021 実績報告書
  • [学会発表] ダケカンバの電子伝達速度と気孔コンダクタンスの産地間変異2023

    • 著者名/発表者名
      中田修人、佐藤温起、岡田健太郎、荒木響子、相原隆貴、津村義彦、後藤晋、飯尾淳弘
    • 学会等名
      日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
  • [学会発表] ダケカンバ相互移植実験における産地・環境・樹形の関係性の解析2023

    • 著者名/発表者名
      棚田みのり、後藤晋、戸丸信弘、本間航介、小林元、津村義彦
    • 学会等名
      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] Diversity of soil fungal communities associated with Betula ermanii in five transplanted sites2023

    • 著者名/発表者名
      AYE MYAT MYAT PAING, Nobuhiko SHIGYO, Yoshihiko TSUMURA, Masahiro TAKAGI, Yoko HISAMOTO & Susumu GOTO
    • 学会等名
      3rd International Symposium of Long-term Forest Monitoring Research in Asia
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 森林限界および南限集団のダケカンバ苗木の生存率・生長の低下:気候環境・遺伝的多様性の影響2023

    • 著者名/発表者名
      相原隆貴、荒木響子、Ragini Sarmah、蔡一涵、後藤晋、戸丸信弘、本間航介、高木正博、吉田俊也、飯尾淳弘、永松大、久本洋子、廣田充、津村義彦
    • 学会等名
      森林遺伝育種学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ダケカンバ相互移植実験における産地;環境;樹形の関係性の解析2023

    • 著者名/発表者名
      棚田みのり、後藤晋、戸丸信弘、本間航介、小林元、津村義彦
    • 学会等名
      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] Diversity of soil fungal communities associated with Betula ermanii in five transplanted sites2023

    • 著者名/発表者名
      AYE MYAT MYAT PAING, Nobuhiko SHIGYO, Yoshihiko TSUMURA, Masahiro TAKAGI, Yoko HISAMOTO & Susumu GOTO
    • 学会等名
      rd International Symposium of Long-term Forest Monitoring Research in Asia
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダケカンバの電子伝達速度と気孔コンダクタンスの産地間変異2023

    • 著者名/発表者名
      中田修人、佐藤温起、岡田健太郎、荒木響子、相原隆貴、津村義彦、後藤晋、飯尾淳弘
    • 学会等名
      日本森林学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ダケカンバ相互移植実験における産地・環境・樹形の関係性の解析2023

    • 著者名/発表者名
      棚田みのり、後藤晋、戸丸信弘、本間航介、小林元、津村義彦
    • 学会等名
      日本森林学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 森林限界および南限集団のダケカンバ苗木の生存率・生長の低下:気候環境・遺伝的多様性の影響2023

    • 著者名/発表者名
      相原隆貴、荒木響子、Ragini Sarmah、蔡一涵、後藤晋、戸丸信弘、本間航介、高木正博、吉田俊也、飯尾淳弘、永松大、久本洋子、廣田充、津村義彦
    • 学会等名
      森林遺伝育種学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] The Relationship between Soil Fungal Communities and Growth of Three Betula ermanii Populations in Five Planting Sites2023

    • 著者名/発表者名
      AYE MYAT MYAT PAING, Nobuhiko SHIGYO, Yoshihiko TSUMURA, Masahiro TAKAGI, Yoko HISAMOTO & Susumu GOTO
    • 学会等名
      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] Patterns of Survival and Growth of Betula ermanii After Transplanting to Warm Sites2022

    • 著者名/発表者名
      AYE MYAT MYAT PAING ;Shufen CHEN ;Kyoko ARAKI ;Takaki AIHARA;Mitsuru HIROTA ;Yoshihiko TSUMURA ;Nobuhiro TOMARU ;Kousuke HOMMA ;Toshiya YOSHIDA ;Hajime KOBAYASHI ;Atsuhiro IIO ;Dai NAGAMATSU ;Masahiro TAKAGI ;Haruhiko TANEDA ;Yoko HISAMOTO ;Susumu GOTO
    • 学会等名
      第11回森林遺伝育種学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ダケカンバのクロロフィル蛍光の産地間変異2022

    • 著者名/発表者名
      中田修人、佐藤温起、荒木響子、津村義彦、後藤晋、飯尾淳弘
    • 学会等名
      日本森林学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 地球温暖化を想定したダケカンバ産地試験を用いた 樹木の形態形質への影響評価と遺伝的関連2022

    • 著者名/発表者名
      荒木響子、相原隆貴、後藤晋、飯尾淳弘、 津村義彦
    • 学会等名
      日本生態学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ダケカンバ産地試験を用いた葉形質の種内変異と気温上昇による変化の検出2022

    • 著者名/発表者名
      相原隆貴、荒木響子、Ragini Sarmah、蔡一涵、後藤晋、戸丸信弘、本間航介、高木正博、吉田俊也、飯尾淳弘、永松大、久本洋子、廣田充、津村義彦
    • 学会等名
      日本森林学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Effects of elevated temperature on survival and growth of Betula ermanii two years after transplantation2022

    • 著者名/発表者名
      AYE MYAT MYAT PAING ・Shufen CHEN ・Kyoko ARAKI ・Takaki AIHARA・Mitsuru HIROTA ・Yoshihiko TSUMURA ・Nobuhiro TOMARU ・Kousuke HOMMA ・Toshiya YOSHIDA ・Hajime KOBAYASHI ・Atsuhiro IIO ・Dai NAGAMATSU ・Masahiro TAKAGI ・Haruhiko TANEDA ・Yoko HISAMOTO ・Susumu GOTO
    • 学会等名
      日本森林学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Patterns of Survival and Growth of Betula ermanii After Transplanting to Warm Sites2022

    • 著者名/発表者名
      AYE MYAT MYAT PAING ・Shufen CHEN ・Kyoko ARAKI ・Takaki AIHARA・Mitsuru HIROTA ・Yoshihiko TSUMURA ・Nobuhiro TOMARU ・Kousuke HOMMA ・Toshiya YOSHIDA ・Hajime KOBAYASHI ・Atsuhiro IIO ・Dai NAGAMATSU ・Masahiro TAKAGI ・Haruhiko TANEDA ・Yoko HISAMOTO ・Susumu GOTO
    • 学会等名
      森林遺伝育種学会大会
    • 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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