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2015 年度 実績報告書

極限環境に適応したカワゴケソウ科の形態多様化に関する遺伝学的解析

研究課題

研究課題/領域番号 25291091
研究機関独立行政法人国立科学博物館

研究代表者

加藤 雅啓  独立行政法人国立科学博物館, その他部局等, 名誉研究員 (20093221)

研究分担者 片山 なつ  日本女子大学, 理学部, 研究員 (20723638)
西山 智明  金沢大学, 学内共同利用施設等, 助教 (50390688)
厚井 聡  大阪市立大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (60470019)
山田 敏弘  金沢大学, 自然システム学系, 准教授 (70392537)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード進化 / 形態多様性 / 適応進化 / 中立進化 / 遺伝子
研究実績の概要

1.形態の中立的進化がうかがえる種類をさらに探査するために、インド東北部、カンボジア、ラオス、タイ、香港で野外調査し,資料標本を採集した。これまでに集めた資料も用い,以下の解析を進めた。ラオスで採集した一種類は、既知の種類と形態が大きく異なっていた。系統解析の結果、この種類は、系統的に既知のどの属にも帰属せず、形態的にも近縁属とは大きく隔たっていた。その軸状の器官は同質の枝を内生発生し、先端には根冠のような覆い構造はなかった。この器官が基本器官とどのような相同性を示すかを調べている。
2.もう1種は、根が円柱状をしたカワゴロモ属の一種に対して姉妹群でありながら、他種と同様に根が葉状であり、葉状からリボン状への跳躍進化が起こったことが窺われる。一方、Zeylanidium属では反対にリボン状から葉状への根の進化が複数回起こったことが示唆された。このような双方向の形態進化は環境淘汰によりもたらされたとは解釈しにくい。
3.アジアのいくつかの種群に側系統種があることがわかり、母種の1集団で、種差に匹敵するほどの変異が生じて種分化が起こったことが示唆された。
4.カワゴケソウ科の多様化の遺伝的基盤を探るため、3亜科7種の遺伝子配列をRNA-Seq解析により調べた。その結果、1807遺伝子が解析でき、カワゴケソウ亜科の多くの遺伝子で塩基置換速度の上昇と非同義置換の蓄積が確認された。このことから,科内において突然変異率が上昇し、さらに負の選択圧の緩和により非同義置換速度が上がり、遺伝的変異の供給増大が起き、形態進化や種分化に貢献した可能性が示唆された。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Habitat specificity enhances genetic differentiation in two species of aquatic Podostemaceae in Japan2016

    • 著者名/発表者名
      Katayama, N., M. Kato and R. Imaichi
    • 雑誌名

      Amer. J. Bot.

      巻: 103 ページ: 317-324

    • DOI

      doi:10.3732/ajb.1500385

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multidisciplinary studies of the diversity and evolution in river-weeds2016

    • 著者名/発表者名
      Kato, M.
    • 雑誌名

      J. Plant Res.

      巻: 129 ページ: 397-410

    • DOI

      DOI 10.1007/s10265-016-0801-8

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A new crustose species of Zeylanidium from Kerala, India2016

    • 著者名/発表者名
      Kato, M. S. Koi, C. Tsutsumi and N. Katayama
    • 雑誌名

      Rheedea

      巻: 26 ページ: 印刷中

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] New species and new records of Podostemaceae from Phitsanulok, northern Thailand2016

    • 著者名/発表者名
      Werukamkul, P., L. Ampornpan, M. Kato and K. Koi
    • 雑誌名

      Acta Phytotax. Geobot.

      巻: 67 ページ: 印刷中

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The taxonomy of Podostemaceae subfamily Tristichoideae in Laos, with descriptions of seven new species2015

    • 著者名/発表者名
      Koi, S. and M. Kato
    • 雑誌名

      Acta Phytotax. Geobot.

      巻: 66 ページ: 61-79

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Historical biogeography of river-weeds (Podostemaceae)2015

    • 著者名/発表者名
      Koi, S., H. Ikeda, R. Rutishauser and M. Kato
    • 雑誌名

      Aquat. Bot.

      巻: 127 ページ: 62-69

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.aquabot.2015.08.003

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Additions to Podostemaceae subfamily Podostemoideae of Laos2015

    • 著者名/発表者名
      Koi, S. and M. Kato
    • 雑誌名

      Acta Phytotax. Geobot.

      巻: 66 ページ: 181-187

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ラオスの変なカワゴケソウ一種の系統と形態2016

    • 著者名/発表者名
      加藤雅啓、厚井聡
    • 学会等名
      日本植物分類学会第15回大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県・富山市)
    • 年月日
      2016-03-06 – 2016-03-08
  • [学会発表] Podostemaceae of Cambodia, Laos and Vietnam2015

    • 著者名/発表者名
      Kato, M., S. Koi
    • 学会等名
      Botanical Research in Tropical Asia
    • 発表場所
      Vientiane (Laos)
    • 年月日
      2015-12-06 – 2015-12-11
    • 国際学会
  • [学会発表] 網羅的遺伝子で明らかにする水生植物カワゴケソウ科の多様化の鍵2015

    • 著者名/発表者名
      片山なつ,西山智明,厚井 聡,倉田哲也,山田敏弘,今市涼子,加藤雅啓
    • 学会等名
      日本植物学会第79回大会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2015-09-06 – 2015-09-08
  • [学会発表] 珍奇な水生植物カワゴケソウ科における分子進化速度の上昇2015

    • 著者名/発表者名
      片山なつ,西山智明,厚井 聡,倉田哲也,今市涼子,加藤雅啓
    • 学会等名
      日本進化学会第17回大会
    • 発表場所
      中央大学(東京都・文京区)
    • 年月日
      2015-08-20 – 2015-08-23

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公開日: 2017-01-06  

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