陸上植物における従属栄養性進化: パターンとメカニズムの統合的解析

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H05016
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 末次 健司 神戸大学, 理学研究科, 講師 (70748839)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 菌従属栄養植物 / 従属栄養植物 / 寄生植物 / 菌根共生 / 送粉共生 / 種子散布共生

研究実績の概要

一般に陸上植物の多くは菌根菌と共生しており，土壌の無機塩類と光合成産物を供給し合う相利共生の関係を成立させている．一方，菌寄生植物と呼ばれる植物は，光合成能力を失い，菌根菌から養分を略奪するという特異な進化を遂げている．菌寄生植物は複雑な生物間相互作用を持つと予想され，以前から注目を集めていた．しかしながら菌寄生植物は，開花および結実期以外は地上に姿を現さないため，その研究には困難が伴った．このような課題を解決するため，私は，菌寄生植物の精力的な探索と記載分類を行い，詳細な研究を遂行するための土台を築いてきた．その土台をもとに，本研究では，植物が関わる重要な共生系である送粉共生系や菌根共生系，種子散布共生系が，菌寄生植物の種分化や多様化にどのような影響を与えたのかを検討した．
その結果，植物が菌への寄生性を獲得し光合成をやめる際には，菌根共生のみならず，一見関係のないように思える送粉共生系，種子散布共生系まで劇的に変化することが明らかになった．特に，ギンリョウソウ，ショウキランやキヨウスミウツボといった独立に従属栄養性を獲得した遠縁の植物の果実が，いずれも直翅目のカマドウマに摂食され，生存能力のある種子が排泄されていることを明らかにした成果は，驚きを持って受け止められた．この成果は，寄生性獲得に伴う種子の小型化と暗い環境への進出が，特殊な種子散布様式への収斂を促したことを示唆している．
さらに送粉共生系，種子散布共生系における変化が，菌寄生植物の種分化や多様化に寄与した可能性も強く示唆された．生物間相互作用の研究はこれまでにも数多くなされてきたが，いずれの研究でも二者に限定した解析系が用いられており，自然界の複雑な環境下の相互作用を反映するものではなかった．一方，本研究では現実に近い三者以上の相互作用を想定しており，進化生態学の分野に大きなインパクトを与えるだろう．

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

上記の成果は，当該年中も複数の国際学術論文誌で受理，出版されており，期待以上の研究の進展があったといえる．

今後の研究の推進方策

引き続き，野外観察，室内実験を行い，得られた成果は速やかに国際学術論文誌に投稿する．

研究成果

• [国際共同研究] Taiwan Forestry Research Institute(その他の国・地域（台湾）)
  • 国名: その他の国・地域
  • 外国機関名: Taiwan Forestry Research Institute
• [国際共同研究] Forest and Wildlife Research(カンボジア)
  • 国名: カンボジア
  • 外国機関名: Forest and Wildlife Research
• [国際共同研究] Forest Herbarium(タイ)
  • 国名: タイ
  • 外国機関名: Forest Herbarium
• [雑誌論文] A new variety of the mycoheterotrophic plant Lecanorchis triloba (Orchidaceae) from Okinawa Island, Ryukyu Islands, Japan. (2018)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, K., & Fukunaga, H.
  • 雑誌名: Acta Phytotaxonomica et Geobotanica 巻: 69 ページ: 63-67.
  • DOI: 10.18942/apg.201716
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Flora of Bokor National Park VII: Thismia bokorensis (Burmanniaceae), a new species representing a new generic record. (2018)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, K., Tsukaya, H., Tagane, S., Chhang, P., Yukawa, T., & Yahara, T.
  • 雑誌名: Phytotaxa 巻: 334 ページ: 65-69.
  • DOI: http://dx.doi.org/10.11646/phytotaxa.334.1.10
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Subterranean flowers of Aspidistra elatior are mainly pollinated by not terrestrial amphipods but fungus gnats. (2018)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, K., & Sueyoshi, M.
  • 雑誌名: Ecology 巻: 99 ページ: 244-246.
  • DOI: https://doi.org/10.1002/ecy.2021
  • 査読あり
• [雑誌論文] First Record of the Mycoheterotrophic Plant Sciaphila corniculata (Triuridaceae) from Ishigaki Island, Ryukyu Islands, Japan, with Updated Description of its Morphology, in particular on Stylar Characteristics. (2018)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, K., & Sugimoto, T.
  • 雑誌名: Acta Phytotaxonomica et Geobotanica 巻: 69 ページ: 69-74.
  • DOI: 10.18942/apg.201717
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Independent recruitment of a novel seed dispersal system by camel crickets in achlorophyllous plants. (2018)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, K.
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 217 ページ: 828-835.
  • DOI: 10.1111/nph.14859
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sciaphila sugimotoi (Triuridaceae), a new mycoheterotrophic plant from Ishigaki Island, Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: K Suetsugu, T Nishioka
  • 雑誌名: Phytotaxa 巻: 314 ページ: 279-284.
  • DOI: http://dx.doi.org/10.11646/phytotaxa.314.2.10
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Thismia brunneomitroides (Thismiaceae), a new mycoheterotrophic species from southern Thailand (2017)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, K., Tsukaya, H., Tagane, S., Suddee, S., Rueangruea, S., & Yahara, T.
  • 雑誌名: Phytotaxa 巻: 314 ページ: 103-109.
  • DOI: http://dx.doi.org/10.11646/phytotaxa.314.1.9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Lectotypification of Lecanorchis ohwii (Vanilleae, Vanilloideae, Orchidaceae) with discussions of its taxonomic identity. (2017)
  • 著者名/発表者名: K Suetsugu, TC Hsu, H Fukunaga
  • 雑誌名: Phytotaxa 巻: 309 ページ: 259-264.
  • DOI: http://dx.doi.org/10.11646/phytotaxa.309.3.7
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] キノコを食べる植物の不思議な生活 (2018)
  • 著者名/発表者名: 末次健司
  • 学会等名: ナイスステップな研究者2016講演会
  • 招待講演
• [学会発表] キノコを食べる植物の不思議な生活 (2018)
  • 著者名/発表者名: 末次健司
  • 学会等名: 日本進化学会第19回大会市民公開講座
  • 招待講演
• [学会発表] 数十年間も別の花を勘違い 本物の「クロムヨウラン」は花が咲かない (2018)
  • 著者名/発表者名: 末次健司;福永裕一;島岡知恵;澤進一郎
  • 学会等名: 日本植物分類学会第17回全国大会
  • 招待講演
• [学会発表] A potential key factor for the evolution of parasitic plants (2017)
  • 著者名/発表者名: Ichihashi Y.;Yoshida S.;Suetsugu K;Shibata A.;Kumaishi K.;Sinha N.;Shirasu K.
  • 学会等名: The 14th World Congress on Parasitic Plants
  • 国際学会
• [学会発表] 菌従属栄養植物の分類学的整理と生態解明（第14回日本植物学会奨励賞受賞講演） (2017)
  • 著者名/発表者名: 末次健司
  • 学会等名: 日本植物学会第81回全国大会
  • 招待講演
• [備考] 末次健司研究室
  • URL: https://sites.google.com/site/suetsugujp/