大規模産地試験林を用いた樹木の局所環境適応遺伝子の解明

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21H04732
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分40:森林圏科学、水圏応用科学およびその関連分野
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 津村 義彦 筑波大学, 生命環境系, 教授 (20353774)
• 研究分担者: 永松 大 鳥取大学, 農学部, 教授 (20353790) ; 小林 元 信州大学, 学術研究院農学系, 准教授 (40325494) ; 内山 憲太郎 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (40501937) ; 戸丸 信弘 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50241774) ; 本間 航介 新潟大学, 佐渡自然共生科学センター, 准教授 (50323960) ; 吉田 俊也 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (60312401) ; 後藤 晋 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (60323474) ; 久本 洋子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (60586014) ; 高木 正博 宮崎大学, 農学部, 教授 (70315357) ; 森 英樹 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 研究員 (80827551) ; 廣田 充 筑波大学, 生命環境系, 教授 (90391151) ; 種子田 春彦 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90403112) ; 飯尾 淳弘 静岡大学, 農学部, 准教授 (90422740)
• 研究期間 (年度): 2021-04-05 – 2024-03-31
• キーワード: 地球温暖化 / 産地試験 / ダケカンバ / 環境要因 / 遺伝的要因 / 成長 / 環境適応 / 形質

研究成果の概要

ダケカンバの天然分布域全体から11産地の実生を用いて、大規模な産地試験林を全国11箇所（植栽地）に設定した。その結果、高緯度の集団ほど、高い樹高とSLA、広い葉面積、早い芽吹きを示した。南限集団は他の遺伝的多様性が低く、遺伝的に異なる集団であった。南限の集団と森林限界に近い高標高集団は共に成長などが悪く、前者は遺伝的多様性減少に伴う近交弱勢の影響で後者は自然淘汰の影響が考えられた。遺伝情報から南限集団のダケカンバはほぼ全ての個体が２倍体であった。また植栽地間の比較から、生理特性の産地変異は光合成よりも水利用特性で大きく、成長の悪い産地ほど葉の水利用効率が高いことが明らかになっている。

自由記述の分野

森林遺伝学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は地球温暖化に樹木がどのように応答するかを調査するために、亜高山性樹種であるダケカンバを分布域広範11箇所から収集し、全国の温暖な11箇所に産地試験林を設定した。この試験地を用いて3年間、11産地のダケカンバの成長、生理特性、遺伝的特性を調査した。その結果、高緯度の集団ほど、高い樹高とSLA、広い葉面積、早い芽吹きを示した。南限集団の紀伊半島や四国のダケカンバは遺伝的に極めて脆弱であり、地球温暖化が起これば最初に衰退や絶滅が危惧される集団であることが明らかになった。これらの成果から各地域集団は遺伝的に分化しており保全の重要性が明確になった。