| 研究課題/領域番号 |
16K07240
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| 研究機関 | 国立研究開発法人国立環境研究所 |
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研究代表者 |
石濱 史子 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 主任研究員 (80414358)
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| 研究分担者 |
角谷 拓 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 主任研究員 (40451843)
岩崎 貴也 京都大学, 生態学研究センター, 特別研究員(PD) (10636179)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 地理的隔離 / 気候変動 / 遺伝的多様性 / 遺伝構造 / 維管束植物 / パターン比較 / シミュレーションモデル |
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| 研究実績の概要 |
遺伝的多様性は、生物多様性の重要な要素の 1 つである。しかし、保護区選定などの際には、種内の空間的な遺伝子の分布パターンである、遺伝構造はほとんど考慮されていないのが現状である。これは主に、遺伝構造に関する実測データが不足していることによる。
遺伝構造の情報不足をモデル補完することをめざし、日本列島での植物の空間的遺伝構造のパターンを再現するシミュレーションモデルの基本構造の開発を行った。モデルの最も基本となる構造である、遺伝子散布プロセスに関わるプログラム、すなわち、集団内の遺伝子型の頻度等の記述方法、遺伝子の散布関数の形状などの設計を行った。また、遺伝子型と環境選好性との対応付けを導入し、現実的な幅での気候変動を与えたシミュレーション実験を行って、生育可能な環境の幅や移動分散力のパラメータの調整を行った。その結果、地理的距離にともなう遺伝的な隔離のパターンを生じること、気候変動に応答した形質や集団サイズの変化、遺伝的多様性の高さによる適応能力の違い、などの挙動が妥当であることを確認した。
また、実測された遺伝構造に関する文献収集を日本の維管束植物を対象として行い、ほぼ文献の収集を終えた。収集した文献からのデータを電子化し、モデルとの比較検証を容易に行うことができるデータ形式の検討を行い、データ抽出・整形の手順を確立した。モデルにより生成された遺伝構造と収集した実測値との間で遺伝構造を比較するための、遺伝構造のパターン抽出指標の開発を行い、収集したデータの一部に適用した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画どおり、モデルの基本構造である移動分散プロセスおよび気候変動に応答した遺伝的な変化プロセスの構築を行い、変動する気候条件を与えたときの挙動が妥当であることを確認できた。
また、実測データの収集も国内の維管束植物についてほぼ終了し、データの整形手法も確立した。遺伝構造の比較のための指標開発も、新たな共同研究者の参画の効果もあり、順調に進捗し、実データに適用するところまで実施できた。
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| 今後の研究の推進方策 |
現実の日本列島の地形と過去80万年程度の古気候を導入したモデルで、遺伝子散布・対立遺伝子数・可塑性の大きさなどのパラメータを変えながら、反復シミュレーションを行う。これにより、生成された多数の遺伝構造に対し、平成28年度に開発したパターン抽出法を適用し、収集された実測データと比較・検証を行う。実測値は種数や地点数が限られているため、モデルのパターンすべてが実測値で観察される必要はないが、実測値で見られた主要なパターンは、データ不足によるエラーと思われるもの以外は全て、モデルが再現できる必要がある。モデルが実測値のパターンを一部しか再現できない場合、再現できるように入力データの改善、パラメータの調整やモデル構造の改変を行う。具体的には、突然変異、適応遺伝子、大陸からの移入、種分化、気温以外の気候要因、などのプロセスを追加で組み込む。
引き続き、文献等から実測された遺伝構造のデータおよび種ごとの生態特性に関する情報の収集を行い、GISデータ化・データベース整備を行う。パターン抽出方法についても、実際に適用してみて判明した問題点などに対応した改良を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
シミュレーションモデルの計算時間が十分に短くない場合に、計算機環境の整備を行う予定であったが、平成28年度の研究内容においては、十分な計算速度であると判断され、計算機環境整備を行わなかったため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
モデル開発の進捗とともに、計算機実験の量が増加すると想定され、計算機環境の整備が必要となると想定される。平成29年度後半もしくは平成30年度前半に計算機環境の整備、具体的には並列計算に必要なグラフィックボード等の購入に使用する。
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