種内表現型多型のスケールアップ効果:湖沼生態系に与える影響の実験的検証

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20370009
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生態・環境
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 奥田 昇 京都大学, 生態学研究センター, 准教授 (30380281)
• 研究分担者: 陀安 一郎 京都大学, 生態学研究センター, 准教授 (80353449) ; 吉田 丈人 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (40447321) ; 小北 智之 福井県立大学, 海洋生物資源学部, 講師 (60372835) ; 近藤 倫生 龍谷大学, 理工学部, 准教授 (30388160) ; 永田 俊 東京大学, 海洋研究所, 教授 (40183892)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: 群集

研究概要

湖沼生態系の一次生産者である藻類および高次消費者である魚類にみられる表現型可塑あるいは表現型多型が食物網の構造や安定性、生態系機能に及ぼす影響をミクロコスムおびメソコスム実験系を用いて検証した。さらに、魚類の栄養多型の遺伝的基盤を解明するために、トランスクリプトーム解析やQTI、解析などの分子生物学的技術を導入した。プランクトン食者一ベントス食者ペア種を用いた解析の結果、摂餌関連形質の発現が小さな相加的効果を持つ多遺伝子座によって支配され、遊泳能力に関与する遺伝子が異なる系統問で共通の発現パターンを示すことが明らかとなり、沖合適応の収敏進化を示唆する興味深い知見が得られた。また、魚類の沖合適応に伴う栄養形質の多型化がプランクトン食物網構造(食物連鎖長、被食・捕食者体サイズ比、群集平均栄養段階)にトップダウンの栄養カスケード効果をもたらし、生態系機能の指標である群集呼吸を改変することを実験的に示した。最後に、数理モデルを用いて、これらの表現型の可塑性や多型性が食物網の構造や安定性に影響しうることを確証した。

研究成果

• [雑誌論文] Comparing the Effects of Rapid Evolution and Phenotypic Plasticity on Predator-Prey Dynamics (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamamichi, M., T. Yoshida, A. Sasaki
  • 雑誌名: The American Naturalist 巻: 178巻 ページ: 287-304
  • DOI: DOI:10.1086/661241
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phylogeography and historical demography of the anadromous fish Leucopsarion petersii in relation to geological history and oceanography around the Japanese Archipelago (2011)
  • 著者名/発表者名: Kokita, T., K. Nohara
  • 雑誌名: Molecular Ecology 巻: 20巻 ページ: 143-164
  • DOI: doi:10.1111/j.1365-294X.2010.04920.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Is the relationship between body size and trophic niche position time-invariant in a predatory fish? (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa, T., Y. Sakai, C.-H. Hsieh, T. Koitabashi, I. Tayasu, N. Yamamura and N. Okuda
  • 雑誌名: First stable isotope evidence, PLoS ONE 巻: 5巻 ページ: 9120
  • DOI: doi:10.1371/journal.pone.0009120,Fo-c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Food-chain length and adaptive foraging. Proceedings of the Royal Society of London (2009)
  • 著者名/発表者名: Kondoh, M., H. Ninomiya
  • 雑誌名: Series B 巻: 276巻1 ページ: 3113-3121
  • DOI: doi:10.1098/rspb.2009.0482,VIRM
  • 査読あり
• [雑誌論文] Building trophic modules into a persistent food web (2008)
  • 著者名/発表者名: Kondoh, M.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 105巻 ページ: 16631-16635
  • DOI: doi:10.1073/pnas.0805870105,VEM
  • 査読あり
• [学会発表] 水でつながる人の暮らしと琵琶湖の生物多様性, In :公開講演会「生物間相互作用が作り出す生物多様性」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 奥旦晃
  • 学会等名: Joint Meeting of the 59th Annual Meeting of ESJ and the 5th EAFES International Congress(招待講演)
  • 発表場所: RyukokuUniv., Otsu
  • 年月日: 20120300
• [学会発表] Feedback between ecological and adaptive dynamics : experimental study using plankton (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, T.
  • 学会等名: Joint Meeting of the 59th Annual Meeting of ESJ and the 5th EAFES International Congress
  • 発表場所: Ryukoku Univ., Otsu
  • 年月日: 20120300
• [学会発表] 大久保賞受賞講演食物網をめぐる生態学:群集構造と動態をむすぶ (2011)
  • 著者名/発表者名: 近藤倫生
  • 学会等名: 第21回日本数理生物学会年会(招待講演)
  • 発表場所: 東京(明浩大学)
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] Ecological genetics of parallel adaptive evolution to the limnetic trophic niche in Japanese lakes (2011)
  • 著者名/発表者名: Kokita, T.
  • 学会等名: The 5th International Symposium of the Biodiversity and Evolution Global COE project(招待講演)
  • 発表場所: Kyoto Univ., Kyoto
  • 年月日: 20110700
• [学会発表] Functional diversity of predators alter ecosystem metabolism in experimental lake mesocosms] (2011)
  • 著者名/発表者名: Fukumori, K., Y. Sakai, K. Nishimatsu, I. Tayasu, M. Kondoh, N. Okuda
  • 学会等名: The 5th International Symposium of the Biodiversity and Evolution Global COE project(招待講演)
  • 発表場所: Kyoto Univ., Kyoto T.
  • 年月日: 20110700
• [図書] シリーズ現代の生態学9「淡水生態学のフロンティア」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田丈人、他編、奥田昇、陀安一郎、他分担執筆
  • 総ページ数: 269
  • 出版者: 共立出版
• [図書] エコロジー講座5生物問相互作用が作り出す生物多様性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 陀安一郎編、奥且晃他分担執筆
  • 総ページ数: 69
  • 出版者: 文一総合出版
• [図書] シリーズ群集生態学第2巻「進化生物学からせまる」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 近藤倫生、吉田丈人、他編
  • 総ページ数: 327
  • 出版者: 京都大学学術出版会
• [図書] シリーズ群集生態学第4巻「生態系と群集をむすぶ」 (2008)
  • 著者名/発表者名: 近藤倫生、他編
  • 総ページ数: 252
  • 出版者: 京都大学学術出版会
• [図書] シリーズ群集生態学第5巻「メタ群集と空間スケール」 (2008)
  • 著者名/発表者名: 近藤倫生、他編
  • 総ページ数: 189
  • 出版者: 京都大学学術出版会
• [備考]
  • URL: http://www.ecology.kyoto-u.ac.jprnokuda/research & education/polymorphic%20effeet.pro.htm