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2020 年度 実施状況報告書

両親種が日本に現存する日本産異質4倍体シダ植物種は、いつどのように起源したか?

研究課題

研究課題/領域番号 19K06804
研究機関千葉大学

研究代表者

綿野 泰行  千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (70192820)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード同形胞子シダ植物 / 異質倍数体 / 生態ニッチモデリング / 分岐年代推定
研究実績の概要

日本におけるシダ植物の異質四倍体種システム(異質四倍体とその推定祖先二倍体の3種が全て日本に現存するトリオ)を拡張するため、「アヅミイノデはカラクサイノデとサカゲイノデの異質四倍体」という仮説の検証を行った。葉緑体DNA及び二種類の核マーカー(GapCp, PgiC)の解析結果からこの仮説は支持され、母方はカラクサイノデである事が明らかとなった。またイノデ亜属の種を広くサンプリングして解析した結果、4倍体のツヤナシイノデについても、その起源が明らかになる可能性が出てきた。
四倍体のゲジゲジシダの起源については以前から解析を進めてきたが、今年度は韓国産のサンプルについて新知見があり、論文化を行った。四倍体のゲジゲジシダ(コゲジゲジシダ)は、日本から韓国に分布するオオゲジゲジシダと、鹿児島から台湾に分布するホウライゲジゲジシダの異質四倍体であった。オオゲジの学名として韓国で記載されたPhegopteris koreana B.Y.Sun & C.H.Kimを採用し、ホウライについてはP. taiwaniana T.Fujiw., Ogiso & Seriz, sp. nov.として新種記載した。
主題であるクロノキシノブの倍数化起源の年代推定については、二倍体ノキシノブのRNA-sequencingを行った。150bpのペアエンドリードによって約4.6Mのrawリードを得て、de-novoアサインメントを行った結果、約10万個のコンティグ(スプライシングアイソフォームを含む)を得た。現在、シダ植物全般で系統解析に使用可能と推定されている146遺伝子(Qi MPE 127 (2018) 961-977)を基に二倍体ノキシノブオーソログを抽出し、プライマーセットの開発を行っている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

イノデ属における異質四倍体種システム(異質四倍体とその推定祖先二倍体の3種が全て日本に現存するトリオ)の開発については大きな進展があった。
また、クロノキシノブの系については、分布データを整理し、分類群間の生態ニッチモデルの比較を予備的に行った。興味深い結果としては、クロノキシノブの東型のニッチ幅(Levin's B1)が両親種より大きい事が明示された。
主題であるクロノキシノブの倍数化起源の年代推定については、コロナ禍のため採集計画が滞ってしまっており、二倍体ノキシノブのサンプル収集がまだ完了していない。
RNA-seqの結果は良好であったので、マーカー開発については今後は順調に進むことが期待される。

今後の研究の推進方策

主題であるクロノキシノブの起源年代推定について、積極的に推し進める。今迄はPCR産物に含まれるホメオログをSSCPによって分離してサンガー法で配列決定という手法を使ってきたが、金銭的コスト及び労力の点から、次世代シーケンサーを用いてアンプリコンシーケンスを行う手法に転換する。この手法はまだ使った事が無いため、試行錯誤が必要である可能性がある。
生態ニッチモデリングによる倍数体と親種の比較については、ニッチ重複(Schoener's D)とニッチ幅(Levin's B1)を組み合わせて評価する手法だけでなく、EcoSpatというRパッケージを用いた評価についても検討を行う。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Kaohsiung Medical University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Kaohsiung Medical University
  • [国際共同研究] Chonnam National University(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Chonnam National University
  • [雑誌論文] Species Delimitation in the Phegopteris decursivepinnata Polyploid Species Complex (THELYPTERIDACEAE)2021

    • 著者名/発表者名
      Tao Fujiwara, Junki Ogiso, Sousuke Ishii, Kei Togo, Narumi Nakato, Shunsuke Serizawa, Yi-Shan Chao, Hyoung-Tak Im, Atsushi Ebihara, Yasuyuki Watano
    • 雑誌名

      Acta Phytotaxonomica et Geobitanica

      巻: in press ページ: -

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Independent allopatric polyploidizations shaped the geographical structure and initial stage of reproductive isolation in an allotetraploid fern, Lepisorus nigripes (Polypodiaceae)2020

    • 著者名/発表者名
      Tao Fujiwara, Yasuyuki Watano
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 15 ページ: -

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0233095

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] モトマチハナワラビを含む日本産オオハナワラビ属の系統解析2021

    • 著者名/発表者名
      石井 壮佑・佐橋 紀男・綿野 泰行
    • 学会等名
      日本植物分類学会第20回大会
  • [学会発表] 分子マーカーが描くパターンに耳を傾ける2020

    • 著者名/発表者名
      綿野 泰行
    • 学会等名
      日本植物分類学会2020年度後援会
    • 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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