葉脈の表現型ゆらぎと多様性を生む発生プログラムの解明

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本研究は、被子植物の多様な葉脈パタンの背後にある発生過程および進化の解明を目的とし、種内の表現型ゆらぎと種間の差に注目した解析を進めている。令和4年度は、葉脈の表現型ゆらぎの測定に適した系を選定するため、真正双子葉5目9科11種、単子葉植物3目4科4種の葉を採取して画像化し、ImageJ を用いて葉脈の抽出を行った。うち葉脈が明確に抽出できた4種総計152枚の葉について側脈の間隔を測定し、葉の大きさ・形状と葉脈パタンの相関の有無、種間の違いを解析した。その結果、葉の大きさに対する側脈の本数・間隔の増加はおおむね種間で共通する一方、側脈間隔のばらつきの程度は種間で異なる可能性が示唆された。以上の定量的な計測と並行して定性的な観察を行い、側脈間隔のばらつきの違いは発生過程における側脈の増加ルールの違いによるとの仮説を立てた。この仮説を検証するため、葉脈パタン形成を再現する数理モデルの先行研究（Runions et al. 2005）を参考に、実測した葉の形状に基づく疑似成長を組み込んだ数理モデルを構築した。これらの結果を、日本植物学会および日本植物生理学会年会で報告した。並行して、表現型ゆらぎの検討には多数の葉の計測が必要となるため、計測手法の自動化を検討した。ImageJ で抽出した葉脈のうち側脈のみを検出し、側脈の長さや主脈との分岐点の座標を出力するプログラムを作成した。今後はより多くのサンプルについて解析を進めるとともに、数理モデルの改良を進める予定である。