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2022 年度 実施状況報告書

ザゼンソウの発熱形質が遺伝的多様性に与える影響の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K15149
研究機関公益財団法人かずさDNA研究所

研究代表者

佐藤 光彦  公益財団法人かずさDNA研究所, 先端研究開発部, 特任研究員 (30783013)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード進化生態学 / 発熱植物 / 生態ニッチモデリング
研究実績の概要

植物の発熱形質が寒冷適応に寄与した痕跡を現在の分布情報から検出するために、発熱するザゼンソウとほとんど発熱しないヒメザゼンソウを対象として、機械学習アルゴリズムに基づくMaxEntを用いた生態ニッチモデリングによって生育適地の推定を実施した。多重共線性が強く見られる変数を除いた5つの環境変数を用いることで高い精度で現在の生育適地を推定し、分布の決定に最も寄与する環境要因が両種とも冬期の降水量が重要であることを明らかにした。発熱するザゼンソウでは冬期の降水量が多いほど生育確率が上昇し、ほとんど発熱しないヒメザゼンソウでは一定の降水量以上では生育確率が上昇することなく、頭打ちとなった。さらに2種の間で見られた生育適地の分布の詳細な比較と統計的な差異の解析を行った。予測されたモデルから生育適地の広さを定量したところ、現在よりも寒い最終氷期から現在よりも温かい間氷期、現在と時代が進むにつれて、発熱するザゼンソウでは生育適地が狭くなる傾向、ほとんど発熱しないヒメザゼンソウはおおよそ生育適地が維持されていた。いっぽうで、最終氷期から間氷期にかけて、ヒメザゼンソウの方がより生育適地の重なりが少なかった。日本各地のザゼンソウ、ヒメザゼンソウに対して次世代シーケンサーを用いた葉緑体のrbcLとpsbA-trnH領域の配列決定と、核のSNP情報をゲノムワイドに得られるMIG-seq法を実施した。葉緑体、核ともに発熱するザゼンソウでより遺伝的多様性が高いことが示された。ザゼンソウの地点とサンプル数を追加してRAD-seqを実施した。これによってより多くのSNPを得ることができた。このゲノム上の位置を特定するためのリファレンスとして、ザゼンソウのゲノムシーケンスおよびアセンブルを実施し、ほぼ全長のゲノムを決定することができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ここまでの成果を第24回日本進化学会にて発表できた。論文も国際誌へ投稿中であり、現在改訂を進めている。

今後の研究の推進方策

投稿中の論文の掲載へ向けて改訂を進める。また、決定したゲノム配列に対して遺伝子領域の推定と機能の予測を行い、RAD-seqとリシーケンスによって種内および種間で比較を行う。発熱種と非発熱種でどのような領域に遺伝的多様性に差があるか、自然選択の痕跡が見られるかを検出する。

次年度使用額が生じた理由

国際誌へ投稿しオープンアクセスとするために必要な額を確保していたが、昨年度中には受理、支払いが確定しなかった。当該年度にそのまま投稿料として使用する。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Species?genetic diversity correlations depend on ecological similarity between multiple moorland plant species2022

    • 著者名/発表者名
      Ishii Naohiro I.、Hirota Shun K.、Matsuo Ayumi、Sato Mitsuhiko P.、Sasaki Takehiro、Suyama Yoshihisa
    • 雑誌名

      Oikos

      巻: 2022 ページ: e09023

    • DOI

      10.1111/oik.09023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Assessing the effectiveness of DNA barcoding for exploring hidden genetic diversity in deep-sea fishes2022

    • 著者名/発表者名
      Teramura A、Koeda K、Matsuo A、Sato MP、Senou H、Ho HC、Suyama Y、Kikuchi K、Hirase S
    • 雑誌名

      Marine Ecology Progress Series

      巻: 701 ページ: 83~98

    • DOI

      10.3354/meps14193

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] タイヌビエの高精度ゲノム解読からわかる日本国内の遺伝的多様性2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤光彦, 岩上哲史, 福西詩奏, 杉浦快, 保田謙太郎, 磯部祥子, 白澤健太
    • 学会等名
      日本雑草学会第62回大会
  • [学会発表] ザゼンソウの発熱形質は寒冷適応に寄与するか?2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤光彦, 松尾歩, 大塚孝一, 高野(竹中)宏平, 牧雅之, 岡野邦宏, 陶山佳久, 稲葉靖子
    • 学会等名
      日本進化学会第24回大会

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公開日: 2023-12-25  

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