カワゴケソウ科における単子葉性の平行進化：「進化しやすい形質」への転換機構の解明

被子植物は、胚発生により2枚の子葉が生じ、その間に幼芽（茎頂分裂組織）が形成される。しかし、水生被子植物のカワゴケソウ科では、幼芽が形成されず、子葉が2枚から1枚になる進化（単子葉化）が繰り返し起こっている。本研究は、幼芽の消失と単子葉化の関連を解析することで、形質の進化的な「変わりやすさ」に対する発生拘束の役割を検証することを目的としている。令和4年度はカワゴロモ属の双子葉種と単子葉種の胚発生を近縁種間で比較した。その結果、単子葉化に関与した細胞分裂パターンの変更点を明らかにできた。今後、この胚発生における進化的変更点が単子葉化に共通して起こったのかを検証することで、繰り返し起こった単子葉化には単一のメカニズムが関与したのか、別々のメカニズムが関与したのかを明らかにする。カワゴケソウ科の基部系統であるトリスティカ亜科の一部の種でも、カワゴロモ属と同様に幼芽の消失が起こっていることを明らかにした。この発見は、幼芽の消失がカワゴケソウ科で少なくとも2回独立に起こったことを示しており、胚発生自体が進化しやすくなっていることを示唆している。今後、幼芽の消失が起こったトリスティカ亜科の系統で単子葉化が起こったかどうか調べる。遺伝子解析に必要なサンプルを実験室で供給可能とするために、カワゴケソウ科の栽培条件を検討し、トリスティカ亜科の一部の種で長期間栽培することに成功した。本条件をカワゴケソウ亜科に属する単子葉種にも適用して栽培を試みる。

被子植物は、胚発生により2枚の子葉が生じ、その間に幼芽（茎頂分裂組織）が形成される。しかし、水生被子植物のカワゴケソウ科では、幼芽が形成されず、子葉が2枚から1枚になる進化（単子葉化）が繰り返し起こっている。本研究は、幼芽の消失と単子葉化の関連を解析することで、形質の進化的な「変わりやすさ」に対する発生拘束の役割を検証することを目的としている。令和4年度はカワゴロモ属の双子葉種と単子葉種の胚発生を近縁種間で比較した。その結果、単子葉化に関与した細胞分裂パターンの変更点を明らかにできた。今後、この胚発生における進化的変更点が単子葉化に共通して起こったのかを検証することで、繰り返し起こった単子葉化には単一のメカニズムが関与したのか、別々のメカニズムが関与したのかを明らかにする。カワゴケソウ科の基部系統であるトリスティカ亜科の一部の種でも、カワゴロモ属と同様に幼芽の消失が起こっていることを明らかにした。この発見は、幼芽の消失がカワゴケソウ科で少なくとも2回独立に起こったことを示しており、胚発生自体が進化しやすくなっていることを示唆している。今後、幼芽の消失が起こったトリスティカ亜科の系統で単子葉化が起こったかどうか調べる。遺伝子解析に必要なサンプルを実験室で供給可能とするために、カワゴケソウ科の栽培条件を検討し、トリスティカ亜科の一部の種で長期間栽培することに成功した。本条件をカワゴケソウ亜科に属する単子葉種にも適用して栽培を試みる。