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

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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。