生息環境に応じて生じた生活史変異に駆動される遺伝動態：進化生態学の新展開

由生活史变化响应栖息地驱动的遗传动力学：进化生态学的新进展

• 批准号: 21J10814
• 负责人: 都築 洋一
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J10814/
• 关键词: 遺伝的多様性; デモグラフィー; 生活史; 多年生草本植物; 有効集団サイズ; 多年生草本; 個体群行列モデル

生物が生まれてから死ぬまでの一連の生命活動の過程を生活史という。本研究課題は北海道十勝地方に生息する多年生草本植物オオバナノエンレイソウを対象に、発芽してから成長・開花するまでの生活史過程に基づいて遺伝的多様性の時間変化を評価することを試みた。令和４年度は、まず12集団に2018年から設置している計41個の調査区において、個体モニタリング調査を継続することで、各集団の個体の生存・成長の成否や種子生産数を記録した。得られた4年分のモニタリングデータから、階層ベイズモデルの一種である統合個体群モデルを用いて、成長率や生存率、繁殖率などの生活史パラメーターを推定し、発芽してから開花・繁殖して種子が形成されるまでの生活史サイクルを明らかにした。次に、推定された生活史パラメーターの値に基づいて、昨年度構築した数理モデルを用いて各集団の遺伝的多様性の減少速度を理論的に予測した。最後に、得られた理論予測が、ddRAD-seq法で得られた一塩基多型データと一致するのかを検証した。その結果、理論予測と実データの間に不一致が見られ、理論予測では遺伝的多様性が高く維持されると考えられた集団でも、実際には遺伝的多様性の減少が進んでいることが示唆された。この原因として、野生の植物集団では、距離依存的な花粉・種子の分散や個体数変動があることで、実際に遺伝的に有効に集団として機能する個体数が、見かけ上の個体数よりもはるかに小さい可能性が示唆された。また実データから、発芽したばかりの実生段階から成熟した開花段階までの複数の生活史段階の間で、遺伝的多様性の高さが異なっていることが判明した。この結果は、減少しつつある野生集団の遺伝的多様性を維持する上で、特に重要な生活史段階が存在する可能性を示唆している。

Living beings が life まれて ら death ぬまで <s:1> continuous <s:1> life activities <e:1> process を life history と う う. This research topic は Hokkaido 10 wins and nurture local に す る perennial herb オ オ バ ナ ノ エ ン レ イ ソ ウ を に, seaborne 発 bud し て か ら growth, flowering す る ま で の life cycle process に base づ い て 伝 of many others in sexual の time variations change を review 価 す る こ と を try み た. 12 sets and 4 year は, ま ず 団 に 2018 か ら set し て い る meter 41 の certain radioactive-polluted area に お い て, individual モ ニ タ リ ン グ survey を 継 続 す る こ と で, each set 団 の individual の survive, grow の into whether や seed production for を record し た. Have ら れ た 4 years の モ ニ タ リ ン グ デ ー タ か ら, class ベ イ ズ モ デ ル の a で あ る integration the individual group of モ デ ル を with い て や survival rate, growth rate, reproduction rate な ど の life パ ラ メ ー タ ー を presumption, し 発 し て か ら flowering, reproduce し て seed が formation さ れ る ま で の life サ イ ク ル を Ming ら か に し た. に, presumption さ れ た life パ ラ メ ー タ ー の numerical に base づ い て, yesterday's annual construct し た mathematical モ デ ル を with い て each set 団 の but 伝 multiple others の reduce speed し に を theory to the test た. Finally に, ら れ た が theory to the test, the ddRAD - seq method to で ら れ た type a salt Quito デ ー タ と consistent す る の か を 検 card し た. そ の results and theory to measure と be デ ー タ の に inconsistencies between が see ら れ, theory to measure で は but 伝 multiple others が く maintain high さ れ る と exam え ら れ た set 団 で も, be interstate に は but 伝 multiple others の reduce が into ん で い る こ と が in stopping さ れ た. こ の reason と し て, wild の plant set 団 で は pollen, seeds, distance dependent な の scattered や individual number - move が あ る こ と で traces of the event, be に 伝 に have sharper に set 団 と し て function す る individual number が, see か け の on individual number よ り も は る か に small さ が い possibility in stopping さ れ た. ま た be デ ー タ か ら, 発 bud し た ば か り の be born Duan Jie か ら mature し た flowering Duan Jie ま で の plural の life Duan Jie の で between high, but 伝 many others の さ が different な っ て い る こ と が.at し た. は こ の results, reducing し つ つ あ る wild set 団 の but 伝 multiple others を maintain す る で, special に important な life Duan Jie が exist す を る possibility in stopping し て い る.

项目成果

Genetic consequences of habitat fragmentation in a perennial plant Trillium camschatcense are subjected to its slow‐paced life history

多年生植物延龄草栖息地破碎化的遗传后果受到其缓慢生活史的影响

• DOI: 10.1002/1438-390x.12093
• 发表时间: 2021
• 期刊: Population Ecology
• 影响因子: 1.7
• 作者: Tsuzuki Yoichi;Sato Mitsuhiko P.;Matsuo Ayumi;Suyama Yoshihisa;Ohara Masashi
• 通讯作者: Ohara Masashi

Modeling temporal dynamics of genetic diversity in stage-structured plant populations with reference to demographic genetic structure

参考人口遗传结构对阶段结构植物种群遗传多样性的时间动态进行建模

• DOI: 10.1016/j.tpb.2022.11.001
• 发表时间: 2022
• 期刊: Theoretical Population Biology
• 影响因子: 1.4
• 作者: Tsuzuki Yoichi;Takada Takenori;Ohara Masashi
• 通讯作者: Ohara Masashi

How life history drives genetic diversity of fragmented perennial plant populations

生活史如何驱动零散的多年生植物种群的遗传多样性

• 发表时间: 2023
• 作者: Yoichi Tsuzuki;Mitsuhiko P. Sato;Takenori Takada;Masashi Ohara
• 通讯作者: Masashi Ohara

Mathematical derivation of the temporal dynamics of genetic diversity in stage-structured plant populations gives population genetic insights into life history

阶段结构植物种群遗传多样性时间动态的数学推导为种群遗传提供了对生命史的洞察

• 发表时间: 2021
• 作者: Yoichi Tsuzuki;Takenori Takada;Masashi Ohara
• 通讯作者: Masashi Ohara

多年生植物を対象にデモグラフィーと遺伝動態の接点を紐解く

揭示多年生植物的人口统计学和遗传动态之间的交叉点

• 发表时间: 2022
• 作者: Sakata;N.;Ishiga;T. and Ishiga,Y.;都築洋一
• 通讯作者: 都築洋一