葉緑体DNArbcL遺伝子塩基配列に基づく種子植物の分子系統学的解析

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03640587
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 植田 邦彦 大阪府立大学, 総合科学部, 講師 (60184925)
• 研究分担者: 長谷部 光泰 東京大学, 理学部, 助手 (40237996) ; 加藤 幹男 大阪府立大学, 総合科学部, 助手 (30204499)
• キーワード: 葉緑体DNA / rbcL / 分子系統学 / 種子植物 / 進化 / 分子系統樹 / 裸子植物 / 被子植物

研究概要

本研究はこれまで定説のなかった種子植物の起源、初期分化の解析に焦点を当てて解析を行おうとしたものである。材料としては種子植物のすベてのグループと比較のためのシダ植物、すなわち、被子植物からは双子葉、単子葉植物から数種づつ、裸子植物からは針葉樹、イチョウ、ソテツ、グネツム綱の各グループから1種づつ、およびシダ植物からは真嚢シダ類、薄嚢シダ類、小葉類、トクサ類から1-2種を材料として選定した。これまで定説を打ち出すに至らなかったのは、外部形態の形質の解釈が研究者により異なるからであったことに鑑み現在もっとも客観的に系統を推定出来る分子系統学的な手法を採用した。
これらの植物から大系統の系統関係を探るのにはもっとも適していると考えられる葉緑体DNAのrbcL遺伝子を抽出し、その塩基配列を決定した。正確を期するために独立に3回のPCRを行い、それぞれ双方向から配列を決定し、最終的なデータとした。得られたデータは最尤法、節約法、距離行列法の基本的な3つの解析方法で解析を行った。
この結果、次のようなことが判明した。まず、もっとも重要な知見としては、裸子植物が単系統である可能性が相当に高いことが判明したことが挙げられる。このことは被子植物が現生の裸子植物の分化より以前にすでに系統として分化していたことを意味する。したがって被子植物の起源は石炭紀まで遡ることになる。これまで被子植物の起源群として想定されたこともあったグネツム植物群は被子植物とは直接には関係のないことになった。またこの群は多系統であるとの考えもあったが、単系統であることは疑いないことも判明した。そのほか、真嚢シダ類が単系統群ではないことなども明らかになった。
このように、rboLの解析により多くのこれまで不明であった点に貢献できたものと考えている。

研究成果

• [文献書誌] Hasebe,M.,M.Ito,R.Kofuji,K.Iwatsuki and K.Ueda.: "Phylogenetic relation-ships in Gnetophyta deduced from rbcL gene sequences." Bot.Mag.Tokyo. 105. 385-391 (1992)
• [文献書誌] Hasebe,M.,R.Kofuji,M.Ito,M.Kato,K.Iwatsuki and K.Ueda: "Phylogeny of gymnosperms inferred from rbcL gene sequences." Bot.Mag.Tokyo. 105. 673-679 (1992)
• [文献書誌] Hasebe,M.and K.Iwatasuki.: "Gene localization on the chloroplast DNA of the maiden hair fern;Adiantum capillus-veneris." Bot.Mag.Tokyo. 105. 413-419 (1992)
• [文献書誌] Stein,D.B.,D.S.Conant,M.E.Ahearn,E.T.Jordan,S.A.Kirch,M.Hasebe,K.Iwatsuki,M.K.Tan and J.A.Thomson: "Structural rearrangements of the chloroplast genome provide an important phylogenetic link in ferns." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 89. 1856-1860 (1992)
• [文献書誌] 植田 邦彦: "分子系統学とモクレン科の系統." 遺伝. 46. 44-46 (1992)
• [文献書誌] Ueda,K.and H.Shibuya: "Molecular phylogeny of rbcL and its bearing on the origin of plastids:Bacteria or Cyanophyta?" Endocytobiology. 5. (1993)