花の病気の理論モデル：送粉者が広げる植物感染症が花形質の進化に及ぼす影響の解明

花病的理论模型：阐明传粉媒介传播的植物感染对花性状进化的影响

基本信息

批准号：
21K20675
负责人：
伊藤公一
金额：
$ 1.25万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-08-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、送粉者は花粉だけでなく、植物個体の適応度に悪影響を与えるような微生物をも同時に運んでいることが報告されている。しかし、このような送粉者を介して花から花へと広がる広い意味での「感染症」の存在が、植物の繁殖成功や花形質の進化に与える影響については、これまで十分明らかにされてこなかった。そこで、本研究プロジェクトではまず一般的な疫学理論モデルを発展させ、送粉者を介した花の感染症固有の要素を取り入れた理論的枠組み作りに取り組んだ。未感染、感染の状態に加えて、送粉者の花粉の有無、花の受粉の有無の、二つの状態を新たに加えることで、感染症と植物の繁殖成功を同時に推定可能な理論モデルの構築を行なった。構築した理論モデルを用いて、感染症の広がり方に影響する要素について解析をおこなったところ、花の感染症は送粉者の感染比率が低くても容易に蔓延しうること、植物の繁殖成功は訪花頻度が低すぎても高すぎても低下しうること、花が感染症への耐性（耐病性）を進化させた場合、その結果は花の性表現によって大きく異なることを明らかにした。また、両性花の場合、感染症のタイプに関わらず感染力に応じて中程度の耐病性を進化させたのに対して、雌雄異花の場合、感染症の持つ病徴の性質によって耐病性に対する投資量に雌雄の間で差が発生し、結果として感染症の広がり方にも雌雄差が生じうることが分かった。さらに、本結果には隣接個体間の血縁度が大きく影響することが明らかとなった。隣接個体間の血縁度が高い場合には、両性花、雌雄異花ともに種子を損なう病徴を持つ感染症に対してオス機能を犠牲にして耐病性を高める投資が卓越するのに対して、訪花速度に影響する病徴では血縁度の影響はほとんど見られなかった。これらの結果は、花において感染症をめぐる植物側の耐病性の進化は、多様な植物の形質と関連に応じて大きく変わりうることを明らかにした。

近年来，据报道，传粉媒介不仅携带花粉，而且还携带对单个植物适应性负面影响的微生物。但是，尚未完全阐明“传染病”的存在的更广泛含义的“传染病”的影响，这些疾病从花朵到花朵传播到植物繁殖的成功和花特质的演变。因此，该研究项目首先开发了一种一般的流行病学理论模型，并致力于创建一个理论框架，该框架结合了通过授粉媒介的花朵感染的内在元素。除了未感染和感染状态外，我们还增加了两个新的条件：传粉媒介中的花粉存在或不存在花花粉以及花授粉的存在或不存在，以及一个可以同时估计感染和植物再生产成功的理论模型。使用构造的理论模型，我们分析了影响传染性疾病传播的因素，并发现即使花粉媒介的感染率低，花朵感染性疾病也很容易传播，该植物在花朵的频率中的频率是否太低或太高，无论花太高还是太高，并且在花朵抗性疾病的抗性性抗性性别较高时，疾病的性感差异很大。此外，在两性花朵的情况下，无论传染病的类型如何，都会根据传染性进化中度的抗病性，而对于dioeth的情况，由于感染疾病的症状以及在这种情况下的差异，雄性和女性之间的抗病性投资量的差异会发生在妇女和女性之间。此外，揭示了相邻个体之间的血液关系程度对结果有重大影响。当相邻的个体高度相关时，以男性功能为代价增加疾病抵抗力的投资对于具有症状的症状而造成的，这些症状会损害双性恋和二甲虫花的种子，而血液相对性的影响很少被观察到影响访问速度的症状。这些结果表明，根据多种植物的特征和关联，花朵感染周围感染周围感染周围感染的植物侧的耐药性演变可能很大。