花粉化石のDNA分析による森林植生変遷史の遺伝学的解析

利用花粉化石的 DNA 分析对森林植被变化历史进行遗传分析

• 批准号: 15658047
• 负责人: 陶山 佳久
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15658047/
• 关键词: 花粉分析; 古代DNA; ヨーロッパアカマツ; 国際研究者交流; スウェーデン

スウェーデン中部の湖から得られた湖底堆積物を材料として、異なる2時代(約100年前と10000年前)の堆積層からマツ属花粉を収集し、これらの花粉化石を試料としてDNA分析を行った。この分析によって、異なる時代に成立したヨーロッパアカマツ集団を対象とした遺伝的組成の比較が可能になる。つまり、過去の森林について遺伝的多様性や遺伝的構造に関する情報を解析し、森林植生変遷史に遺伝学的な情報を盛り込むことができる。葉緑体DNA上のマイクロサテライト領域を含む約220塩基の領域を対象として、約100年前の試料500粒についてDNAの増幅を試みたところ、そのうち7粒から塩基配列データが得られた。また、約1万年前の試料301粒のうち4粒から得られ、合計11粒の花粉化石から塩基配列データが得られた。同様に約105塩基の領域について増幅を試みたところ、約100年前の試料234粒のうち4粒から、約1万年前の試料408粒のうち5粒から、合計9粒の花粉化石から塩基配列データが得られた。また、湖底堆積物を得た湖の周囲に現在生育しているヨーロッパアカマツ30個体を材料として、220塩基の領域についてのハプロタイプを調べた。得られた配列は多型性に富んでおり、約220塩基の領域については16種類、約105塩基の領域については7種類のハプロタイプが検出された。現生のサンプルを合わせて解析した約220塩基の領域については、現生・100年前・1万年前で共通のハプロタイプが検出されたことから、後氷期を通じて調査対象地である湖の周辺で同じ系統が生き延びたことを示唆するものと考えられる。本研究により、花粉化石のDNA分析が可能であることが示されただけでなく、植物集団の時・空間的な動態について、遺伝的データが直接得られることが示されたと言える。

使用从瑞典中部的湖泊获得的湖底沉积物作为材料，从两个不同时代的沉积层中收集了松树花粉（大约100年前和10,000年前），并使用这些花粉化石作为样品进行了DNA分析。该分析可以比较在不同时间建立的欧洲红松树种群的遗传组成。换句话说，可以分析有关过去森林的信息，可以分析有关遗传多样性和遗传结构的信息，遗传信息可以包括在森林植被演化史中。为了试图从大约100年前从大约100年前放大500个标本的DNA，以叶绿体DNA上的约220个碱基的区域为目标，从其中的七个中获得了核苷酸序列数据。此外，从大约10，000年前的301个标本中的四个获得了碱基序列数据，总共获得了11个花粉化石。同样，当尝试在约105个基部的区域进行扩增时，从总共9种花粉化石中获得了基本序列数据，这是从大约100年前的234个样品中的四个，在大约100，000年前的408个样品中的5个样品中的四个。此外，使用目前在获得湖泊床沉积物的湖泊周围生长的30种欧洲红松物种研究了220个基地的单倍型。所得序列是高度多态的，在约220个基部的区域和7种类型的单倍型区域中检测到16种类型的单倍型，这些单倍型检测到了大约105个碱基的区域。对于通过结合现代样品分析的大约220个基地的区域，在整个冰期后期，在湖中发现了相同的线路，这表明当前到100至10，000年前，在当前到100至10，000年前都检测到了共同的单倍型。这项研究不仅表明对花粉化石的DNA分析是可能的，而且还表明，可以直接获得有关植物种群的时间和空间动力学的遗传数据。

项目成果

陶山佳久: "花粉化石のDNA分析による植生変動および生物進化の研究"月刊地球. 号外42. 187-192 (2003)

Yoshihisa Suyama：“通过花粉化石的 DNA 分析研究植被变化和生物进化”，地球月刊特刊 42. 187-192 (2003)。