| 研究課題/領域番号 |
22K06358
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分45030:多様性生物学および分類学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
布施 静香 京都大学, 理学研究科, 准教授 (30344386)
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| 研究分担者 |
高山 浩司 京都大学, 理学研究科, 准教授 (60647478)
田村 実 京都大学, 理学研究科, 教授 (20227292)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2025年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | ホソガタホタルイ属 / カンガレイ節 / 雑種形成 / 種多様性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
カンガレイ類は、東アジアで多様化した多年生の単子葉植物で、カヤツリグサ科ホソガタホタルイ属カンガレイ節の23種からなる。日本には11種が自生するが、そのうち10種は互いに交雑し、15もの自然雑種を生み出している。このように多くの雑種を形成する植物群では、雑種を介した種多様性の創出が起きている可能性がある。本研究では、各種各雑種をサンプリングして稔性調査、形態調査、染色体解析、集団ゲノミクス解析等を行い、日本産カンガレイ類の種多様性創出機構の解明に挑戦する。本研究は「雑種形成は植物の種多様性に何をもたらすのか」という多様性植物学の重要な課題にアプローチするものである。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、日本産カンガレイ類の種多様性創出機構を雑種の存在に焦点を当てて解明することである。野生植物の雑種を介した種多様性創出機構を探るためには、様々な種の組みあわせで雑種を形成する植物群を用いるのが良いと考えられる。日本産カンガレイ類は11種からなるが、そのうち10種は互いに交雑し、昨年度私たちが見つけた新雑種を含めて17もの自然雑種が報告されている。しかし、今までに報告された自然雑種の多くは、大まかな形態情報、結実率情報、染色体情報などが雑種性の根拠となっており、DNA 塩基配列の情報によって雑種性や両親種が明示された例はまだ少ない。
今年度は熊本県で報告された“ネヒキサンカクホタルイ“と呼ばれる植物について、DNA 塩基配列の情報による雑種性の検証及び両親種の特定、また詳細な形態形質の観察と整理を試みた。その結果、“ネヒキサンカクホタルイ“は、ホタルイ（Schoenoplectiella hotarui）とツクシカンガレイ（S. multiseta）の雑種であり、ホタルイ・ツクシカンガレイとも種子親・花粉親のいずれにもなり得ることが明らかになった。また、これらの３植物は、肉眼による形態的識別が可能であり、稈の横断面の形状の違いの他、地下茎の節間長や苞の長さについては、“ネヒキサンカクホタルイ“は両親種であるホタルイとツクシカンガレイの中間的な値を示す事が明らかになった。
日本産カンガレイ類植物の系統関係については、DNA塩基配列を用いた解析を進め、ヒメカンガレイ（S. mucronata var. mucronata）の変種とされていたロッカクイ（S. mucronata var. ishizawae）は、ヒメカンガレイよりもカンガレイと遺伝的により近いことが明らかになった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
日本産ホソガタホタルイ属（カンガレイ類）の自然雑種について、DNA塩基配列情報や詳細な形態情報を蓄積することができた。また、カンガレイ類植物の系統関係を明らかにするため、NGSを用いたゲノムワイド解析をスタートさせた。カンガレイ節各種のサンプリングもおおむね順調に進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
【１】試料収集・生育環境調査・形態解析: 日本産ホソガタホタルイ属（カンガレイ類）全種全雑種についてサンプリングを継続する。雑種集団のサンプリング時には、個体と生育環境のデータを結び付けられるようマッピングを行う。得られたサンプルは形態観察を行い、集団間の形態的相違を整理する。【２】雑種の稔性調査：雑種について花粉稔性と種子稔性を調べる。【３】染色体観察：押しつぶし法によって染色体数と倍数性を明らかにする。【４】種間の系統関係の解明：より詳細な系統関係を明らかにするためNGSを用いて塩基配列を取得し、分子系統樹を構築する。【５】雑種の父親種・母親種の確定：核（両性遺伝）と葉緑体（母性遺伝）の塩基配列を解析することで決定する。【６】集団ゲノミクス解析による遺伝的構造の把握：次世代シーケンサーを用いて、各集団から一塩基多型（SNPs）の検出を行う。この情報をもとに、対象種・雑種の遺伝構造を明らかにする。そして、日本産カンガレイ類における種をまたいだ遺伝的交流の程度を推定する。【７】各雑種集団の維持機構の推定：カンガレイ類の繁殖方法には、種子繁殖以外に、無性芽や株分けによる栄養繁殖がある。そこで、どのようにして各雑種集団が維持されているのかを野外観察とゲノムワイド解析から明らかにする。種子繁殖を行う集団においては、自殖と他殖の両側面から考察する必要があるため６で得たSNPsデータを用いて自殖率／他殖率を推定する。
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