| 研究課題/領域番号 |
15K07182
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
山田 敏弘 金沢大学, 自然システム学系, 准教授 (70392537)
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| 研究分担者 |
海老原 淳 独立行政法人国立科学博物館, 植物研究部, 研究主幹 (20435738)
堤 千絵 独立行政法人国立科学博物館, 植物研究部, 研究主幹 (30455422)
小藤 累美子 金沢大学, 自然システム学系, 助教 (40324066)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 雑種形成 / 低温 / ゼンマイ属 / 高温傷害 / 細胞周期 / シダ類 / 分布 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では温度依存的雑種形成が野生植物で起きているのかを検証する。この現象が起きるためには，温度に依存した細胞周期時間の変化が近縁種間で異なることが前提となる。そこで，今年度はシダ類の広義ゼンマイ属植物（ヤマドリゼンマイ，オニゼンマイ，ゼンマイ，レガリスゼンマイ）を対象に，温度と細胞周期時間の関係を比較した。ここでは，１５，２０，２５、３０℃で各種の配偶体を培養し，細胞増殖速度を測った。また，チミジン類似体の取り込みにより，細胞周期時間を測定した。その結果，２５－３０℃で培養した場合に，種間での細胞周期時間のばらつきが大きくなることが分かった。従って，２５℃以上では，細胞周期時間の非同調により，雑種形成が阻害される可能性がある。
レガリスゼンマイについては，ヨーロッパ，インド，南米の系統を用いて実験したが，インド系統のみ，３０℃で培養すると，ほぼすべての個体が枯死することが分かった。胞子は野生集団から採集したものであり，この枯死様式は非メンデル遺伝的に思われた。また，枯死する前に個体が白化することから，枯死の要因が葉緑体にある（＝母系遺伝）である可能性が疑われた。そこで，インド系統を母系，ゼンマイを父系とする雑種の配偶体を２０，２５、３０℃で培養したところ，３０℃ですべての個体が枯死した。従って，インド系統は葉緑体の制限要因によって高温での生育が阻害される。これまでに葉緑体が原因となって生育地が規定されることを示した研究例はなく，本研究の結果は植物の分布に関する新しい視点を提示した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
温度依存的雑種形成の有無を評価する基盤となる細胞周期時間の比較を予定通りに終えられた。それに加え，予定外に「葉緑体に起因する温度感受性」という，植物の分布を説明する新しい視点が得られたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
レガリスゼンマイの例は，５℃生育温度が上昇すると，生育が難しくなる系統があることを明確に示した。また，驚くべきことに，この温度感受性には葉緑体が関連するらしい。このデータは，生物多様性を説明する新たな切り口として重要であるだけでなく，地球温暖化により絶滅する系統がある可能性を予見させる点で，社会的なインパクトがある。そこで，今後は，温度ー生理活性ー分布に着目した解析も，雑種形成に関する解析と並行して行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度にシロヤマゼンマイの胞子を採集する予定であったが，胞子葉の生育が遅く，採集出来なかった。そのため，次年度に採集するため旅費およびその培養に必要な試薬類に掛かる費用を繰り越した。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成２９年度６月頃までに，沖縄県ないし鹿児島県でシロヤマゼンマイの胞子を採集する。また，採集した胞子を用いて，前葉体で細胞周期時間を計測する実験を行う。
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