マメ科植物とその寄生/共生生物の系統対応から見た共進化過程の解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14405003
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 嶋田 正和 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (40178950)
• 研究分担者: 徳永 幸彦 筑波大学, 生物科学系, 助教授 (90237074) ; 青木 誠志郎 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助手 (10334301) ; 伊藤 元己 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (00193524) ; 津田 みどり 九州大学, 大学院・農学研究院, 助手 (20294910)
• キーワード: マメ科植物 / マメゾウムシ科 / 分子系統解析 / DNA情報 / 根粒菌 / 共生 / 共進化 / 寄主シフト

研究概要

嶋田と伊藤は、院生の加藤とともに、マメ科植物とそれを利用するマメゾウムシの系統対応を分子系統解析で調べた。2003年3月にメキシコ合衆国ベラクルス州で、また2004年3月にはメキシコ合衆国サンルイポトシ州・ケルターロ州で調査を行い、採集されたマメゾウムシとその寄主植物を対象に、通算で約30種のマメゾウムシと40種類のマメ科植物の豆果を採集した。ここから羽化したマメゾウムシ科昆虫を対象に、マメゾウムシ科昆虫ではミトコンドリアのss-rRNA遺伝子で、また、寄主植物では葉緑体のrbcL遺伝子でDNA分析を行った。現段階における途中経過では、Mimosestes属のマメゾウムシとマメ科植物のように共種分化現象が主導する系統群も見られたものの、Ambrycerus属のようにマメ科とアオギリ科への寄主シフトが見られた系統群もあった。これらをもとにCo-divergence分析を行い、ランダムに発生するよりも有意に多い共種分化回数が検出された。
伊藤と青木は、共生生物間における宿主特異性進化機構の解明を目指し、レンリソウ属・ソラマメ属のマメ科からさまざまな根粒菌を単離した。従来この植物群には根粒菌biovar viciae系統の特異的な共生が唱えられていたが、レンリソウ属ハマエンドウには新種の根粒菌が共生シフトを起こしていることが明らかになった。
津田は、2003年に続き2004年もタイおよび中国(台湾を含む)でマメゾウムシ科昆虫の寄主植物を調べ、Callosobruchus属の数種がキマメ亜連の野生マメを広く利用していることを明らかにした。キマメ亜連に特化した種は栽培マメの害虫になりにくい傾向があり、栽培化が進んだインゲンマメ亜連への適応が、害虫化するにあたり重要であった。アズキゾウムシでは、貯穀害虫集団は地域を問わず特定のハプロタイプを持つが、野外集団は多様な遺伝的変異を保有することが判明し、貯穀害虫がマメの流通に便乗して各地に移動したと考えられる。
徳永は、2003年度はマレーシア・メキシコを訪問し、ヨツモンマメゾウムシのさまざまな地理的品種を採集した。現在、これらのサンプルから得られたヨツモンマメゾウムシで、競争型の実験を行っている。

研究成果

• [文献書誌] Kurota, H., Shimada, M.: "Photoperiod-dependent adult reproductive diapause within a geographical dine in the multivoltine bruchid, Bruchidius dorsalis."Entomologica Experimentalis et Applicata. 106. 177-185 (2003)
• [文献書誌] Kurota H., Shimada, M.: "Geographical variation in photoperiodic induction of larval diapause in the bruchid beetle, Bruchidius dorsalis : polymorphism in overwintering stage."Entomologica Experimentalis et Applicata. 107. 11-18 (2003)
• [文献書誌] Kobayashi, A., Tanaka, Y., Shimada, M.: "Genetic variation of sex allocation in the parasitoid wasp Heterospilus prosopidis."Evolution. 57. 2659-2664 (2003)
• [文献書誌] Ebihara, A., Iwatsuki, K., Ohsawa, TA., Ito, M.: "Hymenophyllum paniense (Hymenophyllaceae), A New Species of Filmy Fern from New Caledonia."Syst.Bot.. 28(2). 228-235 (2003)
• [文献書誌] Hennequin, S., Ebihara, A., Ito, M., Iwatsuki, M., Dubuisson, J.-Y.: "Molecular systematics of the fern genus Hymenophyllum s.l.(Hymenophyllaceae) based on chloroplastic coding and noncoding regions."Mol.Phylogen.Evol.. 27. 283-301 (2003)
• [文献書誌] Tuda, M., Wasano, N., Kondo, N., Horng, S-B., Chou, L.-Y., Tateishi, Y.: "Habitat-related mtDNA polymorphism in a stored-bean pest Callosobruchus chinensis (Coleoptera : Bruchidae)."Bulletin of Entomological Research. 94(1). 75-80 (2004)