森林機能の最大化のためのゲノム・形質・生態の革新的な統合アプローチ

2021 年度 実績報告書

• 研究領域: デジタルバイオスフェア：地球環境を守るための統合生物圏科学
• 研究課題/領域番号: 21H05314
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小野田 雄介 京都大学, 農学研究科, 准教授 (70578864)
• 研究分担者: 北島 薫 京都大学, 農学研究科, 教授 (40721379) ; 井鷺 裕司 京都大学, 農学研究科, 教授 (50325130)
• 研究期間 (年度): 2021-09-10 – 2026-03-31
• キーワード: 森林生態系機能 / 樹冠 / 生産生態学 / ゲノム / 適応 / 浸透交雑

研究実績の概要

本研究課題では、気候変動下において、国土の2/3を占める森林の機能を最大化するために、ゲノム・形質・生態を有機的に連結した新しいアプローチを提案・
実行することを目的としている。本課題には、２つの研究グループがあり、形質チームはドローンLiDARを使い、森林生産を決定する樹冠構造を明らかにし、ゲノムチームは、温暖化に伴う樹種の生育適地が移動とその適応の程度を、ゲノムレベルから明らかにしようとしている。
R３年度においては、形質チームは、新たにLiDARドローンの導入し、導入機器の運用と解析技術について検討を重ねた。得られた画像や点群情報をもとに、個体分離や樹冠分離を行い、現地において個体IDと紐づけることにより、空撮データと地上データを統合的に解析できるようになった。京都大学和歌山研究林で、パイロット研究を実施し、良好な結果を得た。本プロジェクトの方向性や予備的な解析結果は生態学会でも発表した。また光合成測定器を導入し、新たな形質測 定の準備を整えた。その他、関連の共同研究において複数の発表をおこなった。
ゲノムチームは、樹木が浸透交雑によって、温暖化などの環境変動に適応する能力を獲得するプロセスについて、コナラとミズナラおよびハイマツとキタゴヨウをモデル樹種として、国内の異なる地域で、標高傾度に沿って集中サンプリングを行う計画をたてた。また、パイロット調査として、滋賀県の蛇谷ケ峰において、低地から高地まで種子を採取し、北白川試験地にて栽培実験を開始した。これにより、現地環境の効果を排除して、純粋 に遺伝的な形質の変化を評価することも行っている。北半球に広く分布するアキノキリンソウの北極圏環境への適応分析では，北極圏集団の系統的由来を明らかにするために，ユーラシア大陸全域から採取した試料を対象に縮約ゲノム分析による系統地理解析を実施した。

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

計画通りに進んでいるため

今後の研究の推進方策

引き続き、形質チームとドローンチームがそれぞれの課題を進めつつ、ゲノム・形質・生態を有機的に連結した新しいアプローチを検討していく。形質チームは、ドローンLiDARによる森林調査をもう10ヶ所ほどで行い、日本全国スケールでの解析を進める。またゲノムチームも、新たな調査地を増やし、温暖化に伴う樹種の生育適地が移動とその適応の程度を、広範囲かつ詳細に明らかにしていく。また新規のワークステーションを導入し、詳細なゲノム解析を進める。

研究成果

• [国際共同研究] CITA(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: CITA
• [雑誌論文] A cost-benefit analysis of leaf carbon economy with consideration of seasonal changes in leaf traits for sympatric deciduous and evergreen congeners: implications for their coexistence (2022)
  • 著者名/発表者名: Ye Yunhan、Kitayama Kanehiro、Onoda Yusuke
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 234 ページ: 1047～1058
  • DOI: 10.1111/nph.18022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vertical and horizontal light heterogeneity along gradients of secondary succession in cool‐ and warm‐temperate forests (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsuo Tomonari、Hiura Tsutom、Onoda Yusuke
  • 雑誌名: Journal of Vegetation Science 巻: 33 ページ: e13135
  • DOI: 10.1111/jvs.13135
  • 査読あり
• [雑誌論文] High exposure of global tree diversity to human pressure (2022)
  • 著者名/発表者名: Guo Wen-Yong et al. includ Onoda Yusuke
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 119 ページ: e2026733119
  • DOI: 10.1073/pnas.2026733119
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sources and consequences of mismatch between leaf disc and whole‐leaf leaf mass per area (LMA) (2022)
  • 著者名/発表者名: Maenpuen Phisamai、Katabuchi Masatoshi、Onoda Yusuke、Zhou Cong、Zhang Jiao‐Lin、Chen Ya‐Jun
  • 雑誌名: American Journal of Botany 巻: 109 ページ: 1242～1250
  • DOI: 10.1002/ajb2.16038
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Review: Monitoring of land cover changes and plant phenology by remote‐sensing in East Asia (2022)
  • 著者名/発表者名: Nagai Shin、Saitoh Taku M.、Takeuchi Yayoi、Miura Tomoaki、Aiba Masahiro、Kurokawa Hiroko、Onoda Yusuke、Ichii Kazuhito、Nasahara Kenlo Nishida、Suzuki Rikie、Nakashizuka Tohru、Muraoka Hiroyuki
  • 雑誌名: Ecological Research 巻: 38 ページ: 111～133
  • DOI: 10.1111/1440-1703.12371
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rhizomes play significant roles in biomass accumulation, production and carbon turnover in a stand of the tall bamboo <i>Phyllostachys edulis</i> (2022)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Keito、Ohashi Mizue、Fujihara Michiro、Kitayama Kanehiro、Onoda Yusuke
  • 雑誌名: Journal of Forest Research 巻: 28 ページ: 42～50
  • DOI: 10.1080/13416979.2022.2090669
  • 査読あり
• [雑誌論文] Demography and selection analysis of the incipient adaptive radiation of a Hawaiian woody species (2022)
  • 著者名/発表者名: Izuno Ayako、Onoda Yusuke、Amada Gaku、Kobayashi Keito、Mukai Mana、Isagi Yuji、Shimizu Kentaro K.
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 18 ページ: e1009987
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1009987
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Multiple colonizations and genetic differentiation in goldenrod populations on recently formed nearshore islands (2022)
  • 著者名/発表者名: Kimura Takuma、Yamada Takayuki、Sakaguchi Shota、Ito Motomi、Maki Masayuki
  • 雑誌名: Journal of Biogeography 巻: 49 ページ: 836～852
  • DOI: 10.1111/jbi.14342
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ribes fujisanense (Grossulariaceae): a new species of obligate epiphytic gooseberry discovered in central Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakaguchi, S., Oishi, M., Takahashi, D., Matsuo, A., Hirota, S.K., Suyama, Y. and Setoguchi, H.
  • 雑誌名: Acta Phytotaxonomica et Geobotanica 巻: 35 ページ: 49-56
  • DOI: 10.18942/apg.202109
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Genetic purity of a rear-edge population of &lt;i&gt;Carex podogyna&lt;/i&gt; Franch. et Sav. (Cyperaceae) maintained under interspecific hybridization (2022)
  • 著者名/発表者名: Nagasawa Koki、Fukumoto Shigeru、Setoguchi Hiroaki、Ishihara Masae、Hiratsuka Ken-ichi、Masuda Kazutoshi、Sakaguchi Shota
  • 雑誌名: Genes &amp; Genetic Systems 巻: 97 ページ: 93～99
  • DOI: 10.1266/ggs.21-00087
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Stable persistence of relict populations involved evolutionary shifts of reproductive characters in the genus <i>Tanakaea</i> (Saxifragaceae) (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Daiki、Isagi Yuji、Li Pan、Qiu Ying‐Xiong、Setoguchi Hiroaki、Suyama Yoshihisa、Matsuo Ayumi、Tsunamoto Yoshihiro、Sakaguchi Shota
  • 雑誌名: Journal of Systematics and Evolution 巻: 60 ページ: 1405～1416
  • DOI: 10.1111/jse.12849
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The genome of Shorea leprosula (Dipterocarpaceae) highlights the ecological relevance of drought in aseasonal tropical rainforests (2021)
  • 著者名/発表者名: Ng Kevin Kit Siong incld Isagi Yuji
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 4 ページ: 1166
  • DOI: 10.1038/s42003-021-02682-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Conservation genetics of critically endangered Crepidiastrum grandicollum (Asteraceae) and two closely related woody species of the Bonin Islands, Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Narita Ayu、Nakahama Naoyuki、Izuno Ayako、Hayama Kayo、Komaki Yoshiteru、Tanaka Takefumi、Murata Jin、Isagi Yuji
  • 雑誌名: Conservation Genetics 巻: 22 ページ: 717～727
  • DOI: 10.1007/s10592-021-01353-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular evolution and convergence of the rhodopsin gene in Gymnogobius, a goby group having diverged into coastal to freshwater habitats (2021)
  • 著者名/発表者名: Ito Ryosuke K.、Harada Shigeo、Tabata Ryoichi、Watanabe Katsutoshi
  • 雑誌名: Journal of Evolutionary Biology 巻: 35 ページ: 333～346
  • DOI: 10.1111/jeb.13955
  • 査読あり
• [学会発表] 森林機能に関わるゲノム・形質・生態の統合アプローチ (2022)
  • 著者名/発表者名: 小野田雄介
  • 学会等名: 日本生態学会第69回全国大会
• [学会発表] スギ人工林の生産力の違いにおける樹冠構造の重要性について (2022)
  • 著者名/発表者名: 小野田雄介、田中一成、平岡裕一郎、松下通也
  • 学会等名: 第133回日本森林学会大会
• [学会発表] ハチク群落において10年間のデータから明らかになった自己間引きと隔年の成長リズム (2022)
  • 著者名/発表者名: 小林慧人、北山兼弘、小野田雄介
  • 学会等名: 日本生態学会第69回全国大会
• [学会発表] 京都の暖温帯林におけるUAVを用いた台風前後の樹冠ダイナミクスの評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 穂垣佑輔、北島薫、小野田雄介
  • 学会等名: 日本生態学会第69回全国大会
• [学会発表] Impact of typhoons on forest landscape: Estimation of biomass loss using Lidar and satellite optical data (2022)
  • 著者名/発表者名: Md Farhadur RAHMAN、Yusuke ONODA、Kaoru KITAJIMA
  • 学会等名: 日本生態学会第69回全国大会
• [学会発表] 屋久島の暖温帯林樹種51種の稚樹における主幹の力学的特性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 泉和花、飯田佳子、 野依航、 杉山淳司、北島薫、 小野田雄介
  • 学会等名: 日本生態学会第69回全国大会
• [学会発表] 海洋島で雌雄異株化したムラサキシキブ属はどのような性決定ゲノム基盤を獲得したのか？ (2022)
  • 著者名/発表者名: 増田和俊, 瀬戸口浩彰, 長澤耕樹, 鈴木節子, 久保田渉誠, 佐藤真, 阪口翔太
  • 学会等名: 森林遺伝育種学会第11回大会
• [学会発表] Rad-seq法を用いた日本・東南アジア・ミクロネシアのキダチトウガラシの系統解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山本宗立, 小枝壮太, 中野龍太郎, 阪口翔太, 永野惇, 田中義行, 松島憲一
  • 学会等名: 日本熱帯農業学会第131回講演会
• [学会発表] 標本ゲノミクスで明らかになったアキノキリンソウのユーラシア拡散史 (2022)
  • 著者名/発表者名: 阪口翔太, Seregin, A.P., Marchuk, E., Semple, J., Pan, Li, Qiu, Y-X., 瀬戸口浩彰, 牧雅之, 陶山佳久, 廣田峻, 石川直子, Chernyagina, O., Choi, H-J., 中臺亮介, 重信秀治, 山口勝司, 伊藤元己
  • 学会等名: 日本生態学会第69回大会
• [学会発表] ゲノム情報を活用した隠蔽希少植物の発見とその環境適応性の保全 (2022)
  • 著者名/発表者名: 阪口翔太
  • 学会等名: 日本生態学会第69回大会
• [学会発表] シカの採食圧が屋久島矮小植物群を生んだ？-シカの嗜好性と植物体サイズの関係 (2022)
  • 著者名/発表者名: 高橋大樹, 陶山佳久, 瀬戸口浩彰, 阪口翔太
  • 学会等名: 日本生態学会第69回大会
• [学会発表] 歴史的な降雪変化が日本の多雪依存植物チョウジギクの個体群に与えた遺伝的影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 増田和俊, 瀬戸口浩彰, 長澤耕樹, 廣田峻, 陶山佳久, 沢和浩, 福本繁, 石原正恵, 阿部晴恵, 坪井勇人, 丹後亜興, 森小夜子, 阪口翔太
  • 学会等名: 日本生態学会第69回大会
• [学会発表] 網羅的発現解析による強酸性土壌植物ヤマタヌキランの低pH耐性遺伝子の探索 (2022)
  • 著者名/発表者名: 長澤耕樹, 瀬戸口浩彰, 内藤健, 永野惇, 石川直子, 阪口翔太
  • 学会等名: 日本生態学会第69回大会
• [学会発表] ダイモンジソウの明暗エコタイプにおける強光ストレス応答性の違い (2022)
  • 著者名/発表者名: 孫田佳奈, 後藤栄治, 阪口翔太, 池田啓, 瀬戸口浩彰
  • 学会等名: 日本生態学会第69回大会
• [学会発表] 標本ゲノミクスで明らかになった広義アキノキリンソウのユーラシア拡散史 (2022)
  • 著者名/発表者名: 阪口翔太, Seregin, A.P., Marchuk, E., Semple, J., Pan, Li, Qiu, Y-X., 瀬戸口浩彰, 牧雅之, 陶山佳久, 廣田峻, 石川直子, Chernyagina, O., Choi, H-J., 中臺亮介, 重信秀治, 山口勝司, 伊藤元己
  • 学会等名: 日本植物分類学会第21回大会
• [学会発表] 矮化オオバコの集団ゲノム解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石川直子, 阪口翔太, 高橋大樹, 廣田峻, 陶山佳久, 伊藤元己
  • 学会等名: 日本植物分類学会第21回大会
• [学会発表] MIG-seq による日本産スミレ属タチツボスミレ亜節植物の系統関係の推定 (2022)
  • 著者名/発表者名: Yu, J., 瀬戸口浩彰, 増田和俊, 堀江健二, 陶山佳久, 廣田峻, 阪口翔太
  • 学会等名: 日本植物分類学会第21回大会
• [学会発表] 屋久島矮小植物の起源と成立要因の解明―ヤクシカによる採食圧と矮小化の関係― (2022)
  • 著者名/発表者名: 高橋大樹, 陶山佳久, 瀬戸口浩彰, 阪口翔太
  • 学会等名: 日本植物分類学会第21回大会
• [学会発表] 日本列島におけるスゲ属 2 節の種多様性形成要因の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 長澤耕樹, 瀬戸口浩彰, 牧雅之, 沢和浩, 堀江健二, 永野惇, 陶山佳久, 松尾歩, 綱本良啓, 阪口翔太
  • 学会等名: 日本植物分類学会第21回大会
• [学会発表] 日本海側多雪地に固有な遺存種の生存史 (2022)
  • 著者名/発表者名: 渡辺洋一, 小出ひなた, 郷園桃花, 石田穂高, 長澤耕樹, 増田和俊, 伊藤元己, 阪口翔太
  • 学会等名: 日本植物分類学会第21回大会
• [学会発表] 渓流沿い植物アオヤギバナの収斂進化に関するトランスクリプトーム比較解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 喜屋武隆太, 伊東拓朗, 藤井伸二, 山城考, 阪口翔太, 伊藤元己, 牧雅之
  • 学会等名: 日本植物分類学会第21回大会
• [学会発表] 絶滅危惧植物カンランの域外保全に向けた遺伝解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 西原美佳, 阪口翔太, 長澤淳一, 市河三英, 廣田峻, 陶山佳久, 遊川知久, 平塚健一, 山下幸司, 橋本季正, 矢部幸太 , 瀬戸口浩彰
  • 学会等名: 日本植物分類学会第21回大会
• [学会発表] ゼンテイカの分布末端集団における保全遺伝学的研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 増田和俊, 瀬戸口浩彰, 長澤耕樹, 沢和浩, 丹後亜興, 坪井勇人, 福本繁 , 堀江健二, 平塚健一, 石原正恵, 阪口翔太
  • 学会等名: 日本植物分類学会第21回大会
• [学会発表] 日本における塩生植物フクドの系統地理学的研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 江田悠河, 阪口翔太, 陶山佳久, 廣田峻, Hyeok Jae Choi, 李攀, Qingxiang Han, 山下純, 黒田有寿茂, 瀬戸口浩彰
  • 学会等名: 日本植物分類学会第21回大会
• [学会発表] 多様な表現型を示すダイモンジソウの系統進化史 (2022)
  • 著者名/発表者名: 孫田佳奈, 阪口翔太, Jung-Sim Lee, 山本将也, _橋大樹, 永野惇, 瀬戸口浩彰
  • 学会等名: 日本植物分類学会第21回大会
• [図書] 日本における森林樹木の遺伝的多様性と地理的遺伝構造 (2022)
  • 著者名/発表者名: 戸丸信弘・内山憲太郎・玉木一郎・阪口翔太 編
  • 総ページ数: 245
  • 出版者: ミドリ印刷
  • ISBN: 978-4-944005-32-1