つる植物はなぜ再び自立する高木に進化したのか？：島における樹木性進化の再検討

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 22K06378
• 研究機関: 沖縄工業高等専門学校
• 研究代表者: 渡邊 謙太 沖縄工業高等専門学校, 技術支援室, 技術専門職員 (50510111)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2026-03-31
• キーワード: つる性 / 島嶼生物学 / island syndrome / ハワイ諸島 / 樹木化

研究実績の概要

つる植物が自立する高木へと進化した例はあまり多くは知られていない。しかし、ハワイ諸島の固有種アカネ科ハナガサノキ属のGynochthodes trimera　は、つる性の同属としては異例の自立する高木（14 m）となることに気がついた。本種は島という環境下で、つる性から高木へと進化した可能性がある。さらに、本種は両性花（両全性）とされているが、実際には雌雄異株（雄株＋雌株）である可能性もわかってきた。
本研究では、島におけるつる性植物の高木への進化と雌雄異株化の解明を目的とする。具体的には、G. trimera がハワイ諸島内において、つる性から自立性の高木に、両全性から雌雄異株に進化したとの仮説を検証し、その過程の解明を目指す。そのために、
1）G. trimera の自立した樹木としての実態、2）G. trimera の雌雄性、3）G. trimeraと近縁種を含めたハナガサノキ属全体の系統関係　の3点を明らかにし、G. trimera に見られる樹木性と雌雄性がいつどのような過程で進化したのかを検証する。
このうち、初年度である本年度は、COVID19の影響によりハワイに渡航できなかったこともあり、主に琉球列島と台湾に分布する近縁種であるハナガサノキのツルとしての特徴、並びに性表現の確認をおこなった。また、以前のフィールド調査で取得したハワイのG. trimera の生態的情報を整理し、解析した。さらに、一部のハワイのサンプル、さらには、ニューカレドニアに分布する近縁種の乾燥葉サンプルからDNAを抽出し、系統解析を進めている。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

初年度である本年度は、COVID19の影響によりハワイに渡航できなかったこともあり、主に琉球列島と台湾に分布する近縁種であるハナガサノキのツルとしての特徴、並びに性表現の確認をおこなった。また、以前のフィールド調査で取得したハワイのG. trimera の生態的情報を整理し、解析した。さらに、一部のハワイのサンプル、さらには、ニューカレドニアに分布する近縁種の乾燥葉サンプルからDNAを抽出し、系統解析を進めている。
しかし、どうしても現地におけるデータの取得ができていないため、当初の予定よりは大幅に遅れている。

今後の研究の推進方策

次年度は、まずニューカレドニア島の近縁種のDNAサンプリングと生育形状の確認を行う。また、1－3月頃を目安にハワイ諸島において、実際にG. trimeraの生態的調査を進める。さらに、DNAによる系統解析と祖先形質の推定を行う予定である。
具体的には、本種の樹木としての実態を明らかにし、つる植物からの進化の過程を解明するため、樹形や維管束構造、個体群構造を調査する。さらに、G. trimera が機能的に雌雄異株であるかどうかを明らかにするため、性表現を調査する。G. trimera の樹木への進化と雌雄異株化がいつどのように生じたのかを検証するため、ハナガサノキ属の分子系統樹の再構築と、集団遺伝学的解析による移入時期の推定を行う。そして、最後に希少種であるG. trimera　の保全生物学的なリスク評価を行う。

次年度使用額が生じた理由

COVID19の影響と在外研究の影響でハワイでの調査が実施できなかったため、主に旅費が使用されず次年度に繰り越すこととなった

研究成果

• [学会発表] 日本の島嶼における植物の自殖と他殖．日本から発信する島嶼生物学4－island syndrome（植物編）－ (2023)
  • 著者名/発表者名: 渡邊謙太，水澤玲子
  • 学会等名: 日本生態学会（第70回大会）（自由集会W01）
• [学会発表] 日本から発信する島嶼生物学4－island syndrome（植物編）－ (2023)
  • 著者名/発表者名: 平岩将良, 渡邊謙太, 水澤玲子, 阿部晴恵, 安藤温子, 丑丸敦史
  • 学会等名: 日本生態学会（第70回大会）（自由集会W01）
• [学会発表] 琉球列島におけるシラタマカズラの遺伝的集団構造の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 儀武滉大，渡邊謙太，Chien-Fan Chen，井口 亮
  • 学会等名: 沖縄生物学会（第59回大会）
• [学会発表] 琉球列島産ボチョウジ属近縁2種の土壌適応と遺伝子発現パターン (2022)
  • 著者名/発表者名: 儀武滉大, 渡邊謙太, 井口亮
  • 学会等名: 種生物学会
• [学会発表] Frugivory can be explained by latitude and island size (2022)
  • 著者名/発表者名: Mauro Galetti, Fernando Cesar Goncalves Bonfim, Seokmin Kim, Fabio Tarazona, Jaqueline Ballantyne, Las Rodrigues, Sofany Montoya, Jefferson Bugoni, Juliana Cordeiro, Bo Dalsgaard, Max Vollsadt, Fernando Goncalves, Hannah Madden, Kenta Watanabe, Haruko Ando
  • 学会等名: the Birds of Caribbean Conference, Trinidado
  • 国際学会