2024 Fiscal Year Annual Research Report
Socio-Eco-Evo interplays: spatiotemporal dynamics in adaptive traits with environemtal DNA, part II
Publicly Offered Research
| Project Area | Digital biosphere: integrated biospheric science for mitigating global environment change |
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| Project/Area Number |
24H01501
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
内海 俊介 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (10642019)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 都市進化 / 環境DNA / 生態－進化動態 / メタバーコーディング / 遺伝的変異 / 細菌叢 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
適応形質の時空間動態１：ヤナギ科を寄主とするヤナギルリハムシとヤナギ上の節足動物群集をモデル系として環境DNAによる野外での生態進化フィードバックの可視化を目的として研究を実施した。ヤナギが優占する河畔林の6地点を調査地として、毎週の環境DNA調査を行った。そして、メタバーコーディングとSNPコールによって群集とハムシの形質関連遺伝子頻度の時系列データを得ることができた。それらを用いて、群集動態・進化動態を解析し、さらに両者の間の因果推定を行うために非線形時系列解析を行った。群集と進化の間の双方向的な因果が検出された。また、それぞれ異なる時間的ラグでの因果となっており、そのラグは実証的に示唆されたものと一致するものであった。さらに、この動態に対する景観分断化の影響を調べるため、分断されたハビタットでの環境DNA収集を開始した。
適応形質の時空間動態２：都市進化の代表的モデルであるシロツメクサを用いて、原因遺伝子の空間変異について調べた。札幌・旭川・函館・釧路の４都市で大規模調査を行い、シアン配糖体生成遺伝子の有無、βグルコシダーゼ生成遺伝子の有無について評価し、その空間分布パターンについて統合的に解析した。緯度経度というマクロ因子に加えて、人工地表面率や平均気温という都市化の影響を強く受けている因子によって、シアン配糖体生成遺伝子の頻度が決定づけられていることが分かった。さらに、シロツメクサの都市適応進化の生態的な波及効果を明らかにするために、シロツメクサ花蜜の細菌叢と訪花ミツバチの腸内細菌叢についての調査を行った。花蜜細菌叢とハチ腸内細菌叢には、都市・郊外の違いが有意であり、さらにシロツメクサのシアン配糖体生成遺伝子の有無によっても細菌叢が変化することが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画通りに調査と実験を実施した。さらに、得られた結果は期待以上のものであった。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度に行った環境DNA調査を継続して行い、さらに充実した時系列解析を行う。それによって３年分のデータが蓄積されるため、生態ー進化フィードバックの検証に十分なデータとなる見込みである。さらに、西日本地方でも同様の調査を進め、景観が大きく異なる地点での動態を分析する。
シロツメクサでは花から得られるDNAの分析を進め、細菌叢のメタバーコーディングだけでなく、訪花昆虫に由来する遺伝子情報を探索する。さらに、シロツメクサそのもののシアン配糖体遺伝子やβグルコシダーゼ遺伝子について、その有無だけでなく、コピー数変異についても明らかにする方向で推進する。
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