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2018 年度 実績報告書

植物共生細菌の遺伝変異がもたらす自然選択と間接遺伝効果による森林生態系機能の制御

研究課題

研究課題/領域番号 16J03194
研究機関北海道大学

研究代表者

鍵谷 進乃介  北海道大学, 環境科学院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
キーワード群集遺伝学 / 根粒共生 / 種内変異 / アクチノリザル植物 / 種間相互作用 / 環境DNA
研究実績の概要

本研究課題における仮説は「共生細菌の間接遺伝効果が、寄主植物の表現形質の変異を介して、関連する昆虫群集構造を変えている」である。それに対し、2018年度には、ホスト樹木個体内における共生細菌の遺伝的多様性に注目し、以下の疑問の検証を行った: (1) ホスト個体内の共生細菌群集がどのように形成されているか、 (2) ホスト個体内における共生細菌の多様性によって植食性昆虫の成長が異なるか。(1)の疑問を検証するため、ケヤマハンノキと窒素固定細菌フランキアの共生系を対象として、ホスト樹木の根圏土壌における共生細菌集団のメタゲノム解析を行った。また、疑問(2)の検証のため、植食昆虫2種を使った摂食実験を行った。
その結果、樹木の遺伝的変異と共生細菌の遺伝的組成の違いは、それぞれ、捕食性昆虫と植食性昆虫という異なる機能群の昆虫に対して影響を及ぼし得ることが示唆された。加えて、ケヤマハンノキ個体がもつ共生細菌の遺伝的な組成は、寄主植物の共生最適化機構によって形成されていることが、フランキアDNAのメタゲノム解析の結果から示唆された。以上より、ケヤマハンノキ個体間での共生細菌の遺伝的組成の違いは、樹木個体間での最適化機構の変異によって生み出されていると考えられる。また、この最適化機構に関わる機能的形質の違いは、土壌中の細菌群集を含む局所的な選択圧のパターンによって選択を受けている機能遺伝子の変異によって、生み出されている可能性が考えられる。これにより、ケヤマハンノキに対する選択圧を及ぼしている主要な植食者の成長と共生細菌組成との間の関連性として表れていたのだろう。以上から、野外森林生態系における、共生細菌群集を含む選択圧による樹木遺伝変異は植食者群集へ、中立的な遺伝変異は揮発性物質などの形質変異を通して捕食者群集へ、それぞれ異なるプロセスを経て生物群集の形成に貢献しているだろう。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2019 2018

すべて 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] ホスト個体内における共生細菌の遺伝的組成は植物-昆虫相互作用の帰結を変えるのか?2019

    • 著者名/発表者名
      鍵谷進乃介、内海俊介
    • 学会等名
      第66回日本生態学会大会
  • [学会発表] Aboveground-belowground interactions mediated a foundation tree: does genetic composition of mutualistic bacteria populations within a host individual influence performance of herbivores?2018

    • 著者名/発表者名
      鍵谷進乃介
    • 学会等名
      第34回個体群生態学会大会
  • [学会発表] 生態系基盤樹種を介する地上部-地下部相互作用:ホスト個体内の共生細菌集団の遺伝的組成は植食者のパフォーマンスを変えるのか2018

    • 著者名/発表者名
      鍵谷進乃介、内海俊介
    • 学会等名
      第34回個体群生態学会大会
  • [学会発表] How do genetically-diverse mutualists interact with a tree individual in the wild?2018

    • 著者名/発表者名
      Shinnnosuke Kagiya, Ken-ichi Kucho, Shunsuke Utsumi
    • 学会等名
      The 8th East Asian Federation of Ecological Societies International Congress
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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