多様な光合成様式がマンネングサ属の種多様化をもたらしたことを検証する

验证不同的光合模式导致景天属物种多样化

• 批准号: 16J08504
• 负责人: 伊東 拓朗
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 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 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J08504/
• 关键词: 適応放散; ベンケイソウ科; Sedum; 台湾; 分子系統; 光合成; 進化生態; 適応形質; 平行進化; マンネングサ

ベンケイソウ科マンネングサ属は東アジア地域を一つの多様性の中心に持つ。中でも亜熱帯・熱帯域に位置し、発達した高山を有する大陸島台湾は著しく同属種の固有種率が高く、特に高地環境の異なる光・水分環境に生育し、種分化を遂げている。本研究課題ではこれらの種多様化の要因を探るため、分子系統解析を用いた詳細な種間関係の推定と、多様な光合成様式をもつ本属の特徴に着目した適応形質の探索、それに関連する遺伝子群を検出・配列比較を行った。核・葉緑体複数領域に基づく東アジア産同属種の系統解析の結果、台湾固有種は2系統からなり、それぞれ類似したニッチシフトと急速な種多様化を遂げていた。さらにRAD-seqを用いた配列比較の結果、より明瞭に種間の関係性を認識できた。分岐年代推定の結果、2系統の急速な種多様化は、特に高地性の種でほぼ同時期の約80万年前に開始しており、山脈形成に伴う爆発的な種多様化の成立を示唆した。祖先形質復元の結果、各系統はそれぞれ中国東部と日本の系統が独立的に移入したことを示唆した。適応形質の探索のため、安定炭素同位体比解析を用いて光合成特性の評価を行った結果、明乾燥環境種はweak CAM型、暗湿潤環境種はC3型光合成を駆動している可能性があり、光合成特性と環境の関連が示唆された。葉形態比較では、異なる環境に生育する種間で、乾燥ストレスや光合成効率の点から各環境に適応的な葉断面構造などの葉形態を持つことが明らかになった。適応形質に関連した遺伝子群の探索については、現在データ解析を行っており、一定の結果を得ている。以上より、台湾産マンネングサ属種は2つの系統が独立的に急速な種多様化をとげ、湿度や光環境に対して適応的な光合成特性や葉形態を獲得した特殊な平行適応放散が起きたと考えられる。またその成立には高山を有する大陸島という台湾の環境特性が深く関与していると考えられる。

The core of diversity is the diversity of the region. In the middle of the hot zone, the position of the hot zone, the arrival of the high mountain, the existence of the mainland island, the inherent species rate of the same species, the difference of the light and water environment, the differentiation of the species This research topic includes exploring the main causes of species diversity, molecular system analysis, estimation of interspecific relationships in detail, multiple photosynthetic models, characteristics of the genus, exploration of appropriate morphological characteristics, and comparison of genetic subgroups. The results of systematical analysis of nuclear chloroplast complex domain showed that there were two kinds of species in Taiwan. RAD-seq was used to compare the results of the matching, and to understand the relationship between species. The results of the age estimation of divergence, the rapid diversity of species in the 2 systems, and the establishment of species diversity associated with the explosion of mountain formation began about 800,000 years ago. As a result of the restoration of ancestral forms, each system has its own independent migration from eastern China to Japan. The results of the investigation of the appropriate form quality and the analysis of the stable carbon isotope ratio show that the photosynthetic characteristics of the light dry environment species are weak CAM type and the dark wet environment species are C3 type. Comparison of leaf morphology between different environments for growth, interspecific growth, drying, photosynthetic efficiency, leaf cross-section structure and leaf morphology To explore the relationship between the two groups, we need to analyze the relationship between the two groups, and we need to get the results. The above two species of Taiwan species are independent, rapid species diversity, humidity, light environment, photosynthetic characteristics, leaf morphology, and special parallel evolution. Taiwan's environmental characteristics are deeply related to the existence of high mountains and high mountains.

项目成果

海岸性マンネングサ属における特殊な分散様式の発見

沿海景天植物特殊传播模式的发现

• 发表时间: 2017
• 作者: 伊東 拓朗;田 昌嗣;國府方 吾郎
• 通讯作者: 國府方 吾郎

磯間嶽固有ではなかったサツママンネングサ

萨摩景天 (Satsuma Stonecrop)，并非矶山特有种

• 发表时间: 2018
• 作者: 伊東 拓朗;國府方 吾郎
• 通讯作者: 國府方 吾郎

Zhejiang University/South China Botanical Garden(China)

浙江大学/华南植物园（中国）

Unique parallel radiations of high-mountainous species of the genus Sedum (Crassulaceae) on the continental island of Taiwan

• DOI: 10.1016/j.ympev.2017.03.028
• 发表时间: 2017-08-01
• 期刊: MOLECULAR PHYLOGENETICS AND EVOLUTION
• 影响因子: 4.1
• 作者: Ito, Takuro;Yu, Chih-Chieh;Kokubugata, Goro
• 通讯作者: Kokubugata, Goro

Academia Sinica/National Taiwan University(Taiwan)

中央研究院/国立台湾大学（台湾）