種内の遺伝的変異の考慮による気候変動影響予測の改良

• 研究課題/領域番号: 21K05643
• 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39060:生物資源保全学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人国立環境研究所
• 研究代表者: 石濱 史子 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物多様性領域, 主幹研究員 (80414358)
• 研究分担者: 岩崎 貴也 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 講師 (10636179) ; 戸丸 信弘 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50241774) ; 竹内 やよい 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物多様性領域, 主任研究員 (50710886)
• 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: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 分布推定モデル / 気候変動 / 遺伝的多様性 / 遺伝構造 / 種内変異 / 分布推定 / 遺伝的変異

研究開始時の研究の概要

本研究では、気候変動影響予測の改善を目的として、種内の遺伝変異を考慮する予測モデルを構築する。適応的一塩基変異、目視可能な表現形質、中立変異の3つのレベルの種内変異の情報を収集した上で、これらを考慮した布推定モデルを構築し、推定結果や精度を比較することで、各レベルの変異に基づくモデルの特徴を明らかにするとともに、気候変動影響予測の改善に有用なレベルを明らかにする。構築した改良モデルにより気候変動影響予測を行い、種内変異を考慮しない予測との比較により、種内変異が気候変動への応答にどのように寄与するかを評価する。

研究成果の概要

本研究では、気候変動影響予測の改善を目的として、種内の遺伝変異を考慮する分布推定モデルを構築した。種内の遺伝的変異として、適応的一塩基変異(SNP)、目視可能な表現形質、中立変異の3つを検討対象とし、それぞれについて文献・画像データベース・実測によるデータ収集を行った。収集したデータを分析・検討した結果に基づいて、中立変異を考慮した分布推定モデルとして、分化した遺伝的タイプを区別したモデルや、複数のタイプについて同時に分布推定を行う階層モデルを構築し、過去の気候変化における分布推定や、環境応答の推定精度が向上でき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

分布推定モデルは、生物種の分布範囲と環境条件との対応関係から、生息に適した環境を推定する統計学的手法であり、気候変動影響を含めた生物の分布変化予測に幅広く利用される。同じ生物種でも、地域ごとの環境への局所適応があることはよく知られており、その適応は当然、気候変動への応答にも影響する。そのため分布推定でも種内の適応的遺伝変異を考慮する事例が海外で少数出てきているが、手法的な改善の余地が大きい。本研究では、表現形質、適応的SNP（一塩基多型）、中立変異の３つレベルの種内変異の情報に基づく分布推定手法を開発することで手法の汎用性を高める。