時空間的気候変異のもとでの植物の分布拡大における温度適応の役割の解明

• 研究課題/領域番号: 25291095
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生態・環境
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 彦坂 幸毅 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (10272006)
• 研究分担者: 森長 真一 日本大学, 生物資源科学部, 助教 (80568262)
• 連携研究者: 小口 理一 東北大学, 大学院生命科学研究科, 助教 (10632250)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2015年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2014年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2013年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
• キーワード: 温度適応 / 集団分化 / 侵入種 / 凍結耐性 / 適応 / 集団間分化 / 環境適応 / 侵入種・在来種 / 進化 / 侵入 / 温度応答 / 温度馴化 / 耐凍性 / 機能分化

研究成果の概要

近年日本に侵入し全国に分布を拡大したミチタネツケバナと在来種タネツケバナについて東日本の南北の緯度傾度に沿って集団を採取し、低温耐性と遺伝構造を解析した。ミチタネツケバナは4つのクレードに分かれ、4回日本に侵入したことが示唆された。低温耐性については、低温順化前での凍結損傷温度に集団間差が認められ、また、その違いは最低気温と相関があった。このことから、近年侵入した種でも機能的分化が起こっていることが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Which plant trait explains the variations in relative growth rate and its response to elevated carbon dioxide concentration among Arabidopsis thaliana ecotypes derived from a variety of habitats? (2016)
  • 著者名/発表者名: ⑧Oguchi R, Ozaki H, Hanada K. Hikosaka K
  • 雑誌名: Oecologia 巻: 180 号: 3 ページ: 865-876
  • DOI: 10.1007/s00442-015-3479-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of seasonal change and experimental warming on the temperature dependence of photosynthesis in the canopy leaves of Quercus serrata (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi DP, Nakaji T, Hiura T, Hikosaka K
  • 雑誌名: Tree Physiology 巻: in press
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A meta-analysis of leaf nitogen distribution within plant canopies (2016)
  • 著者名/発表者名: Hikosaka K, Anten NPR, Borjigidai A, Kamiyama C, Sakai H, Hasegawa T, Oikawa S, Iio A, Watanabe M, Koike T, Nishina K, Ito A
  • 雑誌名: Annals of Botany 巻: in press
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optimality of nitrogen distribution among leaves in plant canopies (2016)
  • 著者名/発表者名: Hikosaka K
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: in press 号: 3 ページ: 299-311
  • DOI: 10.1007/s10265-016-0824-1
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A genome scan for genes underlying microgeographic-scale local adaptation in a wild Arabidopsis species (2015)
  • 著者名/発表者名: Kubota, S., Iwasaki, T., Hanada, K., Nagano, A. J., Toyoda, A., Fujiyama, A., Sugano, S., Suzuki, Y., Hikosaka, K., Ito, M., and Morinaga, S.-I.
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 11 号: 7 ページ: e1005361-e1005361
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005361
  • NAID: 120005947027
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optimal stomatal behaviour around the world (2015)
  • 著者名/発表者名: Lin et al. (including Onoda Y)
  • 雑誌名: Nature Climate Change 巻: - 号: 5 ページ: 459-464
  • DOI: 10.1038/nclimate2550
  • NAID: 120006537466
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homeostasis of the temperature sensitivity of respiration over a range of growth temperatures indicated by a modified Arrhenius model. (2015)
  • 著者名/発表者名: Noguchi K, Yamori W, Hikosaka K, Terashima I
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 206（予定） 号: 1 ページ: 0-0
  • DOI: 10.1111/nph.13339
  • 査読あり
• [雑誌論文] A global meta-analysis of the relative extent of intraspecific trait variation in plant communities. (2015)
  • 著者名/発表者名: Siefert A et al.
  • 雑誌名: Ecology Letters 巻: 18 号: 12 ページ: 1406-1419
  • DOI: 10.1111/ele.12508
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Global dependence of field-observed leaf area index on climate in woody species : a systematic review (2014)
  • 著者名/発表者名: Iio A, Hikosaka K, Anten NPR, Nakagawa Y, Ito A
  • 雑誌名: Global Ecology and Biogeography 巻: 23 号: 3 ページ: 274-285
  • DOI: 10.1111/geb.12133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vulnerability of moorland plant communities to environmental change: consequences of realistic species loss on functional diversity (2014)
  • 著者名/発表者名: Sasaki T*, Katabuchi M, Kamiyama C, Shimazaki M, Nakashizuka T, Hikosaka K
  • 雑誌名: Journal of Applied Ecology 巻: 51 号: 2 ページ: 299-308
  • DOI: 10.1111/1365-2664.12192
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimal nitrogen distribution within a leaf canopy under direct and diffuse light (2014)
  • 著者名/発表者名: Hikosaka K
  • 雑誌名: Plant, Cell and Environment 巻: (in press) 号: 9 ページ: 2077-2085
  • DOI: 10.1111/pce.12291
  • 査読あり
• [雑誌論文] Is UV-induced DNA damage greater at higher elevation? (2014)
  • 著者名/発表者名: Wang QW, Hidema J, Hikosaka K
  • 雑誌名: Am J Bot. 巻: 101 号: 5 ページ: 796-802
  • DOI: 10.3732/ajb.1400010
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Leaf-trait responses to environmental gradients in moorland communities: plasticity, species replacement and functional group replacement (2014)
  • 著者名/発表者名: Kamiyama C, Katabuchi M, Sasaki T, Shimazaki M, Nakashizuka T, Hikosaka K
  • 雑誌名: Ecological Research 巻: 29 号: 4 ページ: 607-617
  • DOI: 10.1007/s11284-014-1148-z
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Seasonal change in light partitioning among coexisting species of different functional groups along elevation gradient in subalpine moorlands (2014)
  • 著者名/発表者名: Kamiyama C, Oikawa S, Hikosaka K
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 204 号: 4 ページ: 913-923
  • DOI: 10.1111/nph.12960
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Temperature response of photosynthesis in C3, C4 and CAM plants: temperature acclimation and temperature adaptation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamori W, Hikosaka K, Way D
  • 雑誌名: Photosynthesis Research 巻: 119 号: 1-2 ページ: 101-117
  • DOI: 10.1007/s11120-013-9874-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pinus pumila photosynthesis is suppressed by water stress in a wind-exposed mountain site (2013)
  • 著者名/発表者名: Nagano S, Nakano T, Ikeda T, Hikosaka K, Maruta E
  • 雑誌名: Arctic, Antarctic and Alpine Research 巻: 45 号: 2 ページ: 229-237
  • DOI: 10.1657/1938-4246-45.2.229
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variations in species composition of moorland plant communities along environmental gradients within a subalpine zone in northern Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: Sasaki T, Katabuchi M, Kamiyama C, Shimazaki M, Nakashizuka T, Hikosaka K
  • 雑誌名: Wetlands 巻: 33 号: 2 ページ: 269-277
  • DOI: 10.1007/s13157-013-0380-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of elevated CO2 on leaf area dynamics in nodulating and non-nodulating soybean stands (2013)
  • 著者名/発表者名: Oikawa S, Okada M, Hikosaka K
  • 雑誌名: Plant and Soil 巻: 373 号: 1-2 ページ: 627-639
  • DOI: 10.1007/s11104-013-1826-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物と二酸化炭素 (2013)
  • 著者名/発表者名: 彦坂幸毅・寺島一郎
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 51 ページ: 250-256
  • NAID: 10031164811
  • 査読あり
• [学会発表] Towards improvement of plant productivity under global climate change (2015)
  • 著者名/発表者名: Kouki Hikosaka
  • 学会等名: International symposium: Understanding, prediction and improvement of plant productivity and ecosystem functioning
  • 発表場所: 仙台市 東北大学
  • 年月日: 2015-11-26
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of warming on temperature dependence of photosynthesis of canopy leaves of deciduous forests (2015)
  • 著者名/発表者名: Kouki Hikosaka
  • 学会等名: The 2015 Tokyo Whole Plant Photosynthesis Workshop
  • 発表場所: 東京都府中市 東京農工大
  • 年月日: 2015-05-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ゲノムワイドSNPデータに基づくハクサンハタザオの系統地理解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久保田渉誠，岩崎貴也，三浦憲人，永野惇，花田耕介，彦坂幸毅，伊藤元己，森長真一
  • 学会等名: 第62回日本生態学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-22
• [学会発表] 異なる CO2 濃度で育成したシロイヌナズナエコタイプの形質と生息地環境の関係 (2015)
  • 著者名/発表者名: 尾崎洋史,彦坂幸毅
  • 学会等名: 第62回日本生態学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-22
• [学会発表] The effects of UV-B radiation on growth and DNA damage in highland and lowland ecotypes of Arabidopsis (2015)
  • 著者名/発表者名: Qing-Wei Wang, Nan Li, Soichiro Nagano, Hiroshi Ozaki, Mika Teranishi, Shin-ichi Morinaga, Jun Hidema, Kouki Hikosaka
  • 学会等名: 第62回日本生態学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-22
• [学会発表] 近縁な在来種と侵入種における低温耐性の集団間分化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上林真実*・小口理一・尾崎洋史・森長真一・彦坂幸毅
  • 学会等名: 東北植物学会第４回山形大会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2014-12-13 – 2014-12-14
• [学会発表] コナラ林冠葉における光合成の温度応答の緯度間比較とそ の生化学的要因の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口大輔,中路達郎,日浦勉,三島大,中村こずえ, 佐野淳之,彦坂幸毅
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] Solar UV-B damage, repair and protection in species with different functional groups in moorlands (2014)
  • 著者名/発表者名: Qing-Wei Wang, Chiho Kamiyama, Mika Teranishi, Jun Hidema, Kouki Hikosaka
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] シロイヌナズナの高 CO2 応答性のジェノタイプ間差と発現の相関性を示す遺伝子の探索 (2014)
  • 著者名/発表者名: 永野聡一郎,花田耕介,樋口美栄子,尾崎洋史, 小口理一,千葉元子,藤井伸治,彦坂幸毅,高橋秀幸
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] 標本ゲノム解析から局所適応の時間的スケールを計る (2014)
  • 著者名/発表者名: 久保田渉誠，岩崎貴也，永野惇，花田耕介，彦坂幸毅，伊藤元己，森長真一
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] Optimizing plant traits for maximizing plant production
  • 著者名/発表者名: Kouki Hikosaka
  • 学会等名: JST・CREST International Symposium“Productivity Improvement of Plants: From Model to Crop Plants”
  • 発表場所: Nara
  • 招待講演
• [学会発表] CO2 噴出地の生態学
  • 著者名/発表者名: 彦坂幸毅, 上田実希,長田典之,小野田雄介
  • 学会等名: 第61回日本生態学会大会
  • 発表場所: 広島
• [図書] 植物の光合成・物質生産の測定とモデリング (2016)
  • 著者名/発表者名: 彦坂幸毅
  • 総ページ数: 128
  • 出版者: 共立出版
• [図書] Canopy photosynthesis: from basics to applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Hikosaka K, Niinemets U, Anten NPR (eds)
  • 総ページ数: 428
  • 出版者: Springer