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

2022 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, 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。
R4年度においては、形質チームは、R3年度に確立したLiDARドローンによる森林調査方法を、全国の11の森林固定試験地に適用し、異なる森林で、空撮データと地上データを統合させ、樹種によって異なる樹冠アロメトリー情報を評価した。またR3年度に和歌山で行ったパイロット調査の結果の論文化を進めた（投稿中）。
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った。また、滋賀県の蛇谷ケ峰において、低地から高地まで採取した種子を用いて、北白川試験地にて栽培実験を行い、現地環境の効果を排除して、遺伝的な形質の違いを評価した。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。

研究成果

• [雑誌論文] Incorporating pressure-volume traits into the leaf economics spectrum (2023)
  • 著者名/発表者名: Nadal Miquel、Clemente‐Moreno Maria J.、Perera‐Castro Alicia V.、Roig‐Oliver Margalida、Onoda Yusuke、Gulias Javier、Flexas Jaume
  • 雑誌名: Ecology Letters 巻: 26 ページ: 549～562
  • DOI: 10.1111/ele.14176
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The contrary conservation situations of two local critically endangered species, Vaccinium emarginatum (Ericaceae) and Elatostema platyphyllum (Urticaceae), growing on the eastern edge of the distribution (2023)
  • 著者名/発表者名: Shibabayashi Mayu、Shimizu Taiga、Tokuhiro Chinatsu、Suyama Yoshihisa、Sakaguchi Shota、Ito Takuro、Yu Chih-Chieh、Chung Kuo-Fang、Nagasawa Jun’ichi、Shiuchi Toshiaki、Kokubugata Goro、Abe Atsushi、Naiki Akiyo、Nagano Atsushi J.、Isagi Yuji
  • 雑誌名: Frontiers in Ecology and Evolution 巻: 11 ページ: 1093321
  • DOI: 10.3389/fevo.2023.1093321
  • 査読あり
• [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] Small and slow is safe: On the drought tolerance of tropical tree species (2022)
  • 著者名/発表者名: Guillemot Joannes et al. including Onoda Yusuke
  • 雑誌名: Global Change Biology 巻: 28 ページ: 2622～2638
  • DOI: 10.1111/gcb.16082
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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. including 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 / オープンアクセス / 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] Leaf nitrogen from the perspective of optimal plant function (2022)
  • 著者名/発表者名: Dong Ning、Prentice Iain Colin、Wright Ian J.、Wang Han、Atkin Owen K.、Bloomfield Keith J.、Domingues Tomas F.、Gleason Sean M.、Maire Vincent、Onoda Yusuke、Poorter Hendrik、Smith Nicholas G.
  • 雑誌名: Journal of Ecology 巻: 110 ページ: 2585～2602
  • DOI: 10.1111/1365-2745.13967
  • 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: Shin Nagai、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
• [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] 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] Genetic purity of a rear-edge population of Carex podogyna 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 & Genetic Systems 巻: 97 ページ: 93～99
  • DOI: 10.1266/ggs.21-00087
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stable persistence of relict populations involved evolutionary shifts of reproductive characters in the genus Tanakaea (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] Genetic diversity and population structure of wild radish in East Asia. (2022)
  • 著者名/発表者名: Han Q, Li J, Shen H, Sakaguchi S, Isagi Y, Setoguchi H.
  • 雑誌名: Journal of Animal & Plant Science 巻: 32 ページ: 1110~1119
  • DOI: 10.36899/JAPS.2022.4.0515
  • 査読あり
• [雑誌論文] From East Asia to Beringia: reconstructed range dynamics of Geranium erianthum (Geraniaceae) during the last glacial period in the northern Pacific region (2022)
  • 著者名/発表者名: Kurata Seikan、Sakaguchi Shota、Ikeda Hajime、Hirota Shun K.、Kurashima Osamu、Suyama Yoshihisa、Ito Motomi
  • 雑誌名: Plant Systematics and Evolution 巻: 308 ページ: 28
  • DOI: 10.1007/s00606-022-01820-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative reproductive ecology of two sister Asarum species (Aristolochiaceae) in relation to the evolution of elongated floral appendage (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahashi D.、Sakaguchi S.、Teramine T.、Setoguchi H.
  • 雑誌名: Plant Biology 巻: 24 ページ: 987～997
  • DOI: 10.1111/plb.13456
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rear‐edge daylily populations show legacies of habitat fragmentation due to the Holocene climate warming (2022)
  • 著者名/発表者名: Masuda Kazutoshi、Setoguchi Hiroaki、Nagasawa Koki、Ishihara Masae Iwamoto、Sawa Kazuhiro、Horie Kenji、Tsuboi Hayato、Fukumoto Shigeru、Tango Tsuguoki、Sakaguchi Shota
  • 雑誌名: Journal of Biogeography 巻: 50 ページ: 551～563
  • DOI: 10.1111/jbi.14552
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conservation genetics of three Rafflesia species in Java Island, Indonesia using SNP markers obtained from MIG-seq (2022)
  • 著者名/発表者名: Kusuma Yayan Wahyu Candra、Matsuo Ayumi、Suyama Yoshihisa、Wanke Stefan、Isagi Yuji
  • 雑誌名: Conservation Genetics 巻: 23 ページ: 1039～1052
  • DOI: 10.1007/s10592-022-01470-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of fruit dimorphism on genetic structure and gene flow in the coastal shrub<i>Scaevola taccada</i> (2022)
  • 著者名/発表者名: Emura Naoko、Muranaka Tomoaki、Iwasaki Takaya、Honjo Mie N、Nagano Atsushi J、Isagi Yuji、Kudoh Hiroshi
  • 雑誌名: Annals of Botany 巻: 130 ページ: 1029～1040
  • DOI: 10.1093/aob/mcac138
  • 査読あり
• [学会発表] Variation of forest structure across latitudinal gradient using UAV LiDAR (2023)
  • 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70回全国大会
• [学会発表] Latitudinal gradient in the growth rates - crown area relationships across multiple forest plots in Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Kyaw Kyaw HTOO, Masanori ONISHI, Rahman MD FARHADUR, Yusuke ONODA
  • 学会等名: 日本生態学会第70回全国大会
• [学会発表] 樹形の遺伝的変異が成長と個体間競争に及ぼす影響：クリを使った密度操作実験 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小野田雄介、三浦真弘、 岩泉正和、 山田浩雄
  • 学会等名: 日本生態学会第70回全国大会
• [学会発表] スギの成長特性の遺伝的変異:若齢木と成木による多数の遺伝子型の比較 (2023)
  • 著者名/発表者名: 日下真桜、 松下通也、武津英太郎、亀井啓明、 北山兼弘、 小野田雄介
  • 学会等名: 日本生態学会第70回全国大会
• [学会発表] 標高傾度に沿ったコナラからミズナラへの連続的な分布移行と機能形質の変化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 紺頼楓, 伊藤僚祐, 砂山星也, 大村栗太, 井鷺裕司, 北島薫, 小野田雄介
  • 学会等名: 日本生態学会第70回全国大会
• [学会発表] 野外のコナラ集団の気孔コンダクタンスの変動における物理的・生物的要因の定量的評価 (2023)
  • 著者名/発表者名: 砂山星也, 北島薫, 小野田雄介
  • 学会等名: 日本生態学会第70回全国大会
• [学会発表] パナマの熱帯季節林における森林構造と光の三次元分布の関係 (2023)
  • 著者名/発表者名: 荒川一輝、青柳亮太、 飯田佳子、中村亮介、北島薫、小野田雄介
  • 学会等名: 日本生態学会第70回全国大会
• [学会発表] 日本国内の森林の地上部バイオマスと気候条件、樹木機能形質の関係 (2023)
  • 著者名/発表者名: 梶野浩史、小黒芳生、黒川紘子、小野田雄介、饗庭正寛、彦坂幸毅
  • 学会等名: 第134 回日本森林学会大会
• [学会発表] 約800 系統のスギ精英樹における成木の成長速度と樹冠構造の違いについて (2023)
  • 著者名/発表者名: 小野田雄介、松下通也、Rahman, Farhadur Md、亀井啓明、日下真桜、田邊智子、武津英太郎
  • 学会等名: 第134 回日本森林学会大会
• [学会発表] 多様な林分におけるドローンLiDAR による地面検出技術の開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大西信徳、Farhadur, Rahman、Htoo, Kyaw Kyaw、小野田雄介
  • 学会等名: 第134 回日本森林学会大会
• [学会発表] 高山植物チシマフウロは東アジアに起源しベーリンジアへと分布を拡大させた (2023)
  • 著者名/発表者名: 倉田正観, 阪口翔太, 池田啓, 廣田峻, 倉島 治, 陶山佳久, 伊藤元己
  • 学会等名: 日本植物分類学会第22回大会
• [学会発表] 4 倍体キク科ヤマジノギク種群および近縁種の集団遺伝学的解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中川さやか, 土畑重人, 山_皆実, 阪口翔太, 倉田正観, 伊東拓朗, 岩崎貴也, 永野惇, 瀬戸口浩彰, 井鷺裕司, 副島顕子, 伊藤元己
  • 学会等名: 日本植物分類学会第22回大会
• [学会発表] 海洋島における雌雄異株化のゲノム基盤：小笠原産ムラサキシキブ属での検 (2023)
  • 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: 日本植物分類学会第22回大会
• [学会発表] 日本列島における超塩基性岩型アキノキリンソウの平行進化の検証 (2023)
  • 著者名/発表者名: 高添清登, 瀬戸口浩彰, 永野惇, 石川直子, 堀江健二, 伊藤元己, 阪口翔太
  • 学会等名: 日本植物分類学会第22回大会
• [学会発表] サワシロギクの蛇紋岩適応と微生物作用?植物炭疽病菌は敵か，味方か? (2023)
  • 著者名/発表者名: 林雅貴, 仲野慶大, 阪口翔太, 福島慶太郎, 石川直子, 井鷺裕司, 陶山佳久, 伊藤元己, 西野貴子
  • 学会等名: 日本植物分類学会第22回大会
• [学会発表] 遺伝的多様性を考慮した小笠原諸島固有種タイヨウフウトウカズラの生息域内・域外保全 (2023)
  • 著者名/発表者名: 瀬戸口浩彰, 阪口翔太, 川喜多遥菜, 井鷺裕司, 茂木雄二, 葉山佳代
  • 学会等名: 日本植物分類学会第22回大会
• [学会発表] 網羅的発現解析と全ゲノム比較に基づく極限植物ヤマタヌキランの低 pH 耐性遺伝子の探索 (2023)
  • 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: 日本植物分類学会第22回大会
• [学会発表] 渓流沿い植物の種分化ゲノミクス：沖縄産 Solidago 属での狭葉化・交配前隔離の遺伝的基盤を探る (2023)
  • 著者名/発表者名: 阪口翔太, 石川直子, 阿部篤志, 瀬戸口浩彰, _橋大樹, 永野 惇, 牧雅之, 喜屋武隆太, 伊藤元己
  • 学会等名: 日本植物分類学会第22回大会
• [学会発表] 東アジアで隔離分布する希少種ハコベマンネングサの種内系統解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 蕪木史弦, 伊東拓朗, 高橋大樹, 游旨价, 陶山佳久, 井鷺裕司
  • 学会等名: 日本植物分類学会第22回大会
• [学会発表] 小笠原固有ノボタン属の系統と集団ゲノム解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小林千浩, 小牧義輝, 井鷺裕司
  • 学会等名: 日本植物分類学会第22回大会
• [学会発表] シカが高密度で生息する島における植物の矮小進化：屋久島における事例 (2023)
  • 著者名/発表者名: 高橋大樹, 陶山佳久, 福島慶太郎, 瀬戸口浩彰, 阪口翔太
  • 学会等名: 日本生態学会第70回大会
• [学会発表] 遺伝子とフィールドから読み解く海洋島の適応放散：小笠原諸島の事例 (2023)
  • 著者名/発表者名: 川喜多遥菜, 阪口翔太, 永野惇, 長澤耕樹, 福島慶太郎, 高橋大樹, 増田和俊, 瀬戸口浩彰
  • 学会等名: 日本生態学会第70回大会
• [学会発表] シカによる過採食が土壌微生物群集に与える影響：広域シカ柵設置サイトにおける解析例 (2023)
  • 著者名/発表者名: 門脇浩明, 本庄三恵, 中村直人, 北川陽一郎, 石原正恵, 松岡俊将, 立木佑弥, 福島慶太郎, 阪口翔太, 井上みずき, 藤木大介, 境優, 高柳敦, 山崎理正, 徳地直子, 高橋大樹, 長澤耕樹, 増田和俊
  • 学会等名: 日本生態学会第70回大会
• [学会発表] 機械学習LightGBMによるシカの目撃頻度予測 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大塚 裕斗, 井上 みずき, 山崎 理正, 高柳 敦, 福島 慶太郎, 阪口翔太, 藤木 大介, 境 優, _橋 大樹, 長澤 耕樹, 増田 和俊, 石原 正恵
  • 学会等名: 日本生態学会第70回大会
• [学会発表] 海洋島で雌雄異株化したムラサキシキブ属における性決定ゲノム領域の特定 (2023)
  • 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: 日本生態学会第70回大会
• [学会発表] ペルオキシダーゼ遺伝子群に着目した強酸性植物ヤマタヌキランの低pH耐性進化の検証 (2023)
  • 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70回大会
• [学会発表] 北極圏へのアキノキリンソウ（キク科）の拡散過程の復元 (2023)
  • 著者名/発表者名: 阪口翔太, 中臺亮介, 井鷺裕司, 瀬戸口浩彰, Valtonen ANU, Gud?inskas ZIGMANTUS, Kie?tyk PIOTR, 石川直子, 重信秀治, 山口勝司, 伊藤元己
  • 学会等名: 日本生態学会第70回大会
• [学会発表] 適応放散を遂げたシソ科_Oxera_属における隠蔽種の進化史推定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 池田隆介, 陶山佳久, Gildas GETABLE, 寺内真, 野口英樹, 井鷺裕司
  • 学会等名: 日本生態学会第70回大会
• [学会発表] 氾濫原依存性淡水魚アユモドキの集団形成史：全ゲノムデータによる再構築 (2023)
  • 著者名/発表者名: 井戸啓太、阿部司、岩田 明久、田畑諒一、伊藤僚祐、渡辺勝敏
  • 学会等名: 日本生態学会第70回全国大会
• [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] 地域・植物園・研究者の協働による希少植物の遺伝的保全：芦生と雲ケ畑を例に (2022)
  • 著者名/発表者名: 阪口翔太
  • 学会等名: 日本植物学会第86回大会
• [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] カジカ (Cottus pollux) 種群における遺伝子浸透と高水温適応の関連性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 伊藤僚祐、三品達平、武島弘彦、田原大輔、渡辺勝敏
  • 学会等名: 第55回日本魚類学会年会
• [学会発表] 全ゲノムデータから推定されたアユモドキ (Parabotia curtus) の歴史的集団動態と集団構造 (2022)
  • 著者名/発表者名: 井戸啓太、阿部司、岩田明久、伊藤僚祐、田畑諒一、渡辺勝敏
  • 学会等名: 第55回日本魚類学会年会