6年周期一斉開花の進化を促す生物間相互作用の解明

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K06833
• 研究機関: 昭和大学
• 研究代表者: 柿嶋 聡 昭和大学, 大学共同利用機関等の部局等, 講師 (30648580)
• 研究分担者: 西田 佐知子 名古屋大学, 博物館, 准教授 (10311490)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 一斉開花 / 生物間相互作用 / 生物時計 / 繁殖干渉 / 生活史 / 繁殖様式 / 適応進化 / 周期植物

研究実績の概要

一斉開花とは、何年かに1度、通常の年よりも、はるかに多くの花を個体間で同調して咲かせる現象である。一斉開花する植物の中には、タケのように、集団内のほとんどの個体が2年を越える一定の周期で一斉開花・結実し、枯死する生活史をもつ植物（周期植物）がある。周期植物の多くは、数十年というきわめて長い周期を持つため、その進化要因や進化過程はほとんど未解明である。そこで、沖縄島で6年周期で一斉開花・結実し枯れるキツネノマゴ科のコダチスズムシソウに注目した。コダチスズムシソウは八重山諸島や台湾の集団では一斉開花しないことから、周期的一斉開花は沖縄島で進化したことが推定されている。本研究では、生物間相互作用に注目し、6年周期一斉開花の進化要因を解明することを目的とした。これまで一斉開花や一斉結実現象の進化要因として有力であると考えられてきた捕食者飽和仮説、受粉効率仮説に加え、新たに本研究で提唱した繁殖干渉仮説について検証を進めた。繁殖干渉仮説とは、コダチスズムシソウが周期的に一斉開花する沖縄島のみで毎年開花するオキナワスズムシソウと同所的に生育することから、一斉に開花することで種間の繁殖干渉の影響を緩和しているという仮説である。野外集団において人工授粉実験を行い検証したところ、相互に弱い繁殖干渉の存在が確認された。また、コダチスズムシソウは自動自家受粉により結実が可能であるものの、送粉者の存在により結実率の上昇が見られた。一斉開花の際には送粉者の訪花頻度が上昇することから、一斉開花により受粉効率が向上していることが示唆された。これらの成果から、生物間相互作用が6年周期一斉開花の進化へ与える影響が明らかとなってきた。

研究成果

• [国際共同研究] University of Connecticut/Mount St. Joseph University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Connecticut/Mount St. Joseph University
• [国際共同研究] 江蘇省中国科学院植物研究所(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 江蘇省中国科学院植物研究所
• [国際共同研究] 台湾国立台東大学/台湾国立自然科学博物館/台湾中央研究院(台湾)
  • 国名: その他の国・地域
  • 外国機関名: 台湾国立台東大学/台湾国立自然科学博物館/台湾中央研究院
• [雑誌論文] New record of Cassytha filiformis var. duripraticola (Lauraceae) from mainland China based on morphological and molecular data (2024)
  • 著者名/発表者名: Goro Kokubugata, Satoshi Kakishima, Kuo-Fang Chung, Cheng-Xin Fu, Masatsugu Yokota
  • 雑誌名: Bulletin of the National Museum of Nature and Science. Series B, Botany 巻: 50 ページ: 33-40
  • DOI: 10.50826/bnmnsbot.50.1_33
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rediscovery of Arisaema suwoense Nakai in Yamaguchi Prefecture Reveals Morphological Differences from A. izuense Nakai (2023)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kakishima, Junichi Ohno, Koichi Hoshiyama, Fumito Yamane, Yoshihisa Sugie, Yudai Okuyama
  • 雑誌名: Bulletin of the National Museum of Nature and Science. Series B, Botany 巻: 49 ページ: 105-114
  • DOI: 10.50826/bnmnsbot.49.3_105
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of Oberonia (Orchidaceae) on Kozushima Island, Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Chie Tsutsumi, Ayako Maeda, Masayuki Ishibashi, Tomohisa Yukawa, Satoshi Kakishima
  • 雑誌名: Bulletin of the National Museum of Nature and Science. Series B, Botany 巻: 49 ページ: 115-122
  • DOI: 10.50826/bnmnsbot.49.3_115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A new record of Ardisia×walkeri, a hybrid of A. japonica and A. pusilla, (Primulaceae) from Jeju Island, Korea (2023)
  • 著者名/発表者名: Goro Kokubugata, Satoshi Kakishima, Chan-ho Park, Takuro Ito, Atsushi Abe, Chikako Ishii and Gwan-Pil Song
  • 雑誌名: Journal of Species Research 巻: 12 ページ: 258-265
  • DOI: 10.12651/JSR.2023.12.3.258
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Phylogenetic Background and Taxonomic Status of Crepidiastrum lanceolatum (Asteraceae) Sold as a Traditional Vegetable in Okinawa Prefecture, Japan Revealed by MIG-seq SNP Data (2023)
  • 著者名/発表者名: Goro Kokubugata, Satoshi Kakishima, Takuro Ito, Yukiko Saito, Chikako Ishii, Kuo-Fang Chung, Mina L. Labuguen, Aurea Lopez-Feliciano, Masatsugu Yokota
  • 雑誌名: Bulletin of the National Museum of Nature and Science. Series B, Botany 巻: 49 ページ: 73-82
  • DOI: 10.50826/bnmnsbot.49.2_73
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] ここまで分かった日本産マムシグサ節における適応放散的な多様化 (2024)
  • 著者名/発表者名: 柿嶋聡
  • 学会等名: 第71回日本生態学会大会、シンポジウム「あなたの知らないサトイモ科植物の世界２：系統・分布編」
  • 招待講演
• [学会発表] アマミテンナンショウの3亜種の現状と保全に向けた遺伝解析 (2024)
  • 著者名/発表者名: 柿嶋聡、大野順一、阿部篤志、奥山雄大
  • 学会等名: 日本植物分類学会第23回大会
• [学会発表] オオマムシグサ種群の種分化における送粉者シフト (2023)
  • 著者名/発表者名: 柿嶋 聡、末吉昌宏、大野順一、杉江喜寿、山根文人、奥山雄大
  • 学会等名: 第55回種生物学シンポジウム
• [学会発表] 系統・形態・送粉者から解明するオオマムシグサ種群の多様性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 柿嶋 聡、末吉昌宏、大野順一、星山耕一、杉江喜寿、山根文人、奥山雄大
  • 学会等名: 日本植物学会第87回大会
• [備考] 昭和大学富士山麓自然・生物研究所
  • URL: https://www.showa-u.ac.jp/research/finb/