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植物共生細菌の遺伝変異がもたらす自然選択と間接遺伝効果による森林生態系機能の制御

通过自然选择和植物共生菌遗传变异带来的间接遗传效应控制森林生态系统功能

基本信息

批准号：
16J03194
负责人：
鍵谷進乃介
金额：
$ 0.19万
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：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題における仮説は「共生細菌の間接遺伝効果が、寄主植物の表現形質の変異を介して、関連する昆虫群集構造を変えている」である。それに対し、2018年度には、ホスト樹木個体内における共生細菌の遺伝的多様性に注目し、以下の疑問の検証を行った： (1）ホスト個体内の共生細菌群集がどのように形成されているか、 (2) ホスト個体内における共生細菌の多様性によって植食性昆虫の成長が異なるか。(1)の疑問を検証するため、ケヤマハンノキと窒素固定細菌フランキアの共生系を対象として、ホスト樹木の根圏土壌における共生細菌集団のメタゲノム解析を行った。また、疑問(2)の検証のため、植食昆虫2種を使った摂食実験を行った。その結果、樹木の遺伝的変異と共生細菌の遺伝的組成の違いは、それぞれ、捕食性昆虫と植食性昆虫という異なる機能群の昆虫に対して影響を及ぼし得ることが示唆された。加えて、ケヤマハンノキ個体がもつ共生細菌の遺伝的な組成は、寄主植物の共生最適化機構によって形成されていることが、フランキアDNAのメタゲノム解析の結果から示唆された。以上より、ケヤマハンノキ個体間での共生細菌の遺伝的組成の違いは、樹木個体間での最適化機構の変異によって生み出されていると考えられる。また、この最適化機構に関わる機能的形質の違いは、土壌中の細菌群集を含む局所的な選択圧のパターンによって選択を受けている機能遺伝子の変異によって、生み出されている可能性が考えられる。これにより、ケヤマハンノキに対する選択圧を及ぼしている主要な植食者の成長と共生細菌組成との間の関連性として表れていたのだろう。以上から、野外森林生態系における、共生細菌群集を含む選択圧による樹木遺伝変異は植食者群集へ、中立的な遺伝変異は揮発性物質などの形質変異を通して捕食者群集へ、それぞれ異なるプロセスを経て生物群集の形成に貢献しているだろう。

In this study, the symbiotic bacteria were inoculated with the fruit, the host plants were introduced into the host plant, and the insect colony was established. In order to pay attention to the multiplicity of symbiotic bacteria in two trees in the year 2018 and 2018, the following questions are as follows: (1) the symbiotic bacteria in each plant are clustered together to form bacteria, and (2) two strains of symbiotic bacteria in vivo, and the growth of herbivorous insects. (1) it is suspected that the bacteria are fixed with asphyxiant, and the symbiotic system is known to be symbiotic, and the symbiotic flora is isolated from the soil. Herbivore (2), herbivorous insects (2) and herbivorous insects (2). The results of the experiment, the composition of the symbiotic bacteria, the predatory insects, the herbivorous insects, the mechanical energy group of the insects, the shadow of the insects, and the components of the symbiotic bacteria, the predatory insects, the herbivorous insects and the predatory insects. In addition, the composition of the symbiotic bacteria, the symbiotic mechanism of the host plant, the formation of the DNA and the results of the analysis of the symbiotic bacteria in the host plant were analyzed. The composition of the symbiotic bacteria in each of the above two groups and the most efficient system in each of the two bodies have been tested in this paper. The configuration of the machinery and the cluster of bacteria in the local environment include that of the local government. The candidates for receiving the equipment are not able to receive the equipment, and the possibility of generating the equipment. The main herbivores are composed of long-term symbiotic bacteria to form a long-term symbiotic fungus. The above, the field forest growth system, the symbiotic bacteria cluster, the selected tree tree, the herbivore cluster, the neutral predator cluster, the symbiotic bacteria cluster, the symbiotic bacteria cluster and the symbiotic bacteria cluster.