コナラ属の性比配分戦略が結実動態に及ぼす影響:空間明示モデルによる豊凶リスク検討

多年生植物の開花・結実は大きく年変動し、様々なスケールで同調することが知られている。この現象は豊凶(masting)と呼ばれ、その至近要因や究極要因を探るために長年研究が実施されてきた。本研究では、ブナ科に代表される雌雄異花同株(monoecious)植物を念頭において、どのような結実動態が適応的であるかについて、各個体の資源貯蔵・配分メカニズムを基礎とした数理的解析を実施する。具体的には、配分される資源量そのものが大きく年変動し、さらに花粉交換を通じて空間的に同調するといった状況下における性比進化動態を、進化ゲーム理論を用いて明らかにする。前年度までの解析によって、雌花と結実の投資量比および花粉結実強度の双方がある程度以上の大きさの環境下では、複雑な結実年変動が二型に伴って選択され、雌に偏った集団が豊凶を引き起こすことが示唆された。本年度においては、以下の点について取り組んだ。1.これまでの解析結果に対する解釈および生物学的な意味づけ:前年度までの計算結果について、雌に偏った個体群にとって花粉効率が上昇することで、結実により多くの資源が投資され、結実変動が促進されたため、と結論付けた。2.結実動態が2周期(単型、不作年なし)の集団が、大きい突然変異個体によって侵入され二型が生じるプロセスを、詳細に調べた。さらに、年変動のない結実動態が2周期(局所ESS)に至るまでのプロセスを明らかにした。3.大きなパラメータ領域で、単型による2周期の結実動態が局所ESSとして存在することを解析的に明らかにした。4.パラメータの依存性について詳細に調べ、各個体の死亡率がある値以下であれば、質的な結果は死亡率に左右されないことを明らかにした。5.実行性比に関する解析を実施し、年変動がある場合その値が0.5から偏ることを示し、生物学的な意味づけをした。上記内容の一部は投稿論文としてまとめられた。解析の詳細部分について、現在投稿準備中である。

多年生植物の開花・結実は大きく年変動し、様々なスケールで同調することが知られている。この現象は豊凶(masting)と呼ばれ、その至近要因や究極要因を探るために長年研究が実施されてきた。本研究では、ブナ科に代表される雌雄異花同株(monoecious)植物を念頭において、どのような結実動態が適応的であるかについて、各個体の資源貯蔵・配分メカニズムを基礎とした数理的解析を実施する。具体的には、配分される資源量そのものが大きく年変動し、さらに花粉交換を通じて空間的に同調するといった状況下における性比進化動態を、進化ゲーム理論を用いて明らかにする。前年度までの解析によって、雌花と結実の投資量比および花粉結実強度の双方がある程度以上の大きさの環境下では、複雑な結実年変動が二型に伴って選択され、雌に偏った集団が豊凶を引き起こすことが示唆された。本年度においては、以下の点について取り組んだ。1.これまでの解析結果に対する解釈および生物学的な意味づけ:前年度までの計算結果について、雌に偏った個体群にとって花粉効率が上昇することで、結実により多くの資源が投資され、結実変動が促進されたため、と結論付けた。2.結実動態が2周期(単型、不作年なし)の集団が、大きい突然変異個体によって侵入され二型が生じるプロセスを、詳細に調べた。さらに、年変動のない結実動態が2周期(局所ESS)に至るまでのプロセスを明らかにした。3.大きなパラメータ領域で、単型による2周期の結実動態が局所ESSとして存在することを解析的に明らかにした。4.パラメータの依存性について詳細に調べ、各個体の死亡率がある値以下であれば、質的な結果は死亡率に左右されないことを明らかにした。5.実行性比に関する解析を実施し、年変動がある場合その値が0.5から偏ることを示し、生物学的な意味づけをした。上記内容の一部は投稿論文としてまとめられた。解析の詳細部分について、現在投稿準備中である。