屋久島高山帯における植物の矮小化要因の解明-ヤクシカの被食回避仮説の検証

屋久岛高寒带植物矮化的原因解析——屋久鹿回避猎物假说的验证

基本信息

批准号：
22KJ0154
负责人：
高橋大樹
金额：
$ 3.08万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は屋久島の矮小植物群の植物体サイズに個体の栄養状況が影響しているかの検証を行った。屋久島高山帯に分布する分類群と近隣地域の対照分類群の26分類群ペア計236個体を用いて、マクロスケールや局所スケールで土壌栄養分と相関があるとされる葉内窒素濃度の測定を行った。その結果14分類群では屋久島分類群のほうが平均値は低かったものの、残りの12分類群では対照分類群のほうが平均値が低かった。形態データより算出した分類群ごとの矮小化度合い、シカの嗜好性、葉内窒素濃度、さらに分岐年代や気候変数などを用いた多変量解析からも葉内窒素濃度の影響は検出されず、シカの嗜好性のみが屋久島の植物の矮小化に強く影響していることが示された。したがって屋久島の植物の矮小化は従来考えられていた土壌栄養分の欠如や日射量の不足などによって引き起こされたのではなく、ヤクシカによる採食回避のために引き起こされたことが明らかになった。また矮小進化をもたらした遺伝基盤の解明のため、アキノキリンソウの矮小型12個体と普通型12個体の全ゲノムリーシーケンスを行い、ゲノム比較から候補遺伝子の探索を行った。生態型間で大きく分化しているゲノム領域を特定し、またセレクションスキャン解析より自然選択が働いたと考えられる領域を抽出した。その結果、40の候補領域が検出され、候補領域上には39の遺伝子が座していた。これらの遺伝子の中には植物体サイズに影響すると考えられる植物ホルモンや細胞分裂に関わる遺伝子も検出された。さらにこれら遺伝子の配列上には矮小型にのみみられた派生型の非同義置換も多数検出された。したがってこれらの候補遺伝子がアキノキリンソウにおける矮小進化に関連している可能性があると考えられる。次年度は候補遺伝子の更なる絞り込みや得られた研究成果を国際誌や国際学会にて発表する予定である。

今年，我们调查了个体的营养状况是否对Yakushima矮植物的植物尺寸产生影响。共有236对分类群，26个分类单元分布在高山的Yakushima带和附近地区的控制分类单元中，用于测量叶片中氮的浓度，据说这与宏观和地方规模上的土壤养分相关。结果表明，尽管Yakushima分类单元在14个分类单元中较低，但其余12个分类单元中的控制分类单元较低。使用每个分类单元，鹿的性，叶氮的浓度以及分支年龄和气候变量以及叶氮浓度的影响的多变量分析，表明只有鹿的可质性强烈影响YakiShima植物的矮人。因此，已经揭示了Yakushima植物的矮小不是由于缺乏土壤养分或缺乏太阳辐射而引起的，这是以前认为的，而是由于避免Yakushima Deer觅食而引起的。此外，为了阐明导致矮化进化的遗传基础，我们进行了12个矮人和12个正常人的全基因组序列，并通过基因组比较来搜索候选基因。从选择扫描分析中提取了发现自然选择的区域，并且认为使用自然选择的区域在生态型之间显着区分。结果，检测到40个候选区域，并在候选区域投放了39个基因。在这些基因中，还检测到被认为会影响植物大小的植物激素和与细胞分裂有关的基因。此外，在这些基因的序列上还检测到了仅在矮人中看到的许多衍生类型的非同义替代。因此，这些候选基因可能与猴子的矮化进化有关。明年，我们计划进一步缩小候选基因，并介绍在国际期刊和国际学术会议上获得的研究结果。