【研究分野】生態・環境

【研究領域課題番号】16K07503 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生活史 / 植物 / 個体群生態学 / 進化学 / 植物生態学 / 個体群動態 / 個体群生態 / 種間関係 / 菌根共生 / 個体群統計学 / 微生物 / 進化 / 生態学

【研究成果の概要】

共生がもたらす適応度への効果は正に働くと考えられているが、実際には、共生相手の種や条件に応じて、正の影響も負の影響もある。共生に焦点を当てた進化論的研究では、「最も重要な影響はすみやかにより高い繁殖へと変換され、短期間で観察可能な適応性の増減をもたらす」と仮定されている。しかし、環境条件、共生者および相互作用する種の遺伝的特徴によっては、共生は短期間で非常に変化しやすい影響をもたらす可能性がある。その問題に取り組むために、エストニアで野生のラン種を用いて適応度を測定する実験をした。その結果、共生は短期的にはさまざまな影響を及ぼしたが、長期的には全体的な適応性が向上することを発見した。

【研究の社会的意義】

進化論的研究では、一般に短期間の測定基準を使用して適応度を推定し、短命な種を使用する。しかし、長命な種は、適応度の影響が時間の経過とともに相加的ではないため、より複雑な適応度を持つ。私が、ここで使われているアプローチを使用したら、共生は短期的に適応的であると示せるだろうか？もしくは長期的に適応的であると示せるだろうか？このプロジェクトでは、東京大学の大学院生と大学部生に進化論的研究の指導も行った。さらに、このプロジェクトの結果は植物の生態学に大きな影響を与え、イギリス、アメリカ、その他の国の新聞記事に掲載された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)

【研究分野】応用生物化学

【研究領域課題番号】16H06380 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

植物 / 有性生殖 / 自家不和合性 / 自他識別 / シグナル伝達 / 進化 / 植物生化学 / 生殖 / 蛋白質

【研究成果の概要】

自家不和合性の自他識別に関わる花粉因子および雌蕊因子の立体構造と相互作用様式をタンパク質レベルで解明し、アブラナ科植物における自己認識およびナス科植物における非自己認識の実態を明らかにした。アブラナ科植物が特異なCa2+シグナル経路を使って不和合反応を誘起していること、ナス科植物が細胞毒として機能する雌蕊因子の非自己特異的分解を介して他家受精を可能にしていることを明らかにした。植物の多様な自家不和合性機構の獲得に環境変化等に応じた可逆的な自家和合化が関与したとする新たな進化モデルを提唱した。

【研究の社会的意義】

自己・非自己の識別は、生物の根幹を成す基本的性質である。また、自家不和合性は、植物が種の遺伝的多様性を獲得する上で不可欠の性質である。一方で、氷河期など植物が孤立する環境下では自家不和合性は生存にとって不利に働く。本研究は、自家不和合性の仕組みとその可塑性を明らかにし、植物が多様な性表現を獲得し繁栄してきた経緯の理解を目指すものである。持続可能な地球環境維持に向けて重要な基礎的視点を提供すると共に、新たな植物育種法の確立など農業面への応用展開も期待できる研究である。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2016-05-31 - 2021-03-31

【配分額】183,040千円 (直接経費: 140,800千円、間接経費: 42,240千円)

【研究分野】生態・環境

【研究領域課題番号】15H04425 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生態学 / 進化 / 行動 / 昆虫 / 植物 / 魚類 / アリ / クローナル植物 / 行動学 / 淡水魚 / 環境

【研究成果の概要】

この研究では生物学的階層毎に分化した生態学を統合すべく階層間相互作用という観点を導入する。とくに血縁選択や性選択などの種内競争と、種間競争や擬態などの群集力学の関係に注目し理論実証両面で研究した。攻撃、協力、監視、分散行動、配偶行動などの生活史の全てにおいて、種内力学と群集力学の相互作用の存在が示唆された。個体形質の進化が種構成などの群集構造を変え、さらに群集構造の変化が構成種の形質進化の淘汰圧になる可能性を、アリ、クローナル植物、チョウ、魚類などで検討した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)

【研究分野】形態・構造

【研究領域課題番号】15H04393 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞外皮 / 細胞壁 / ワックス / 植物陸上進出 / 車軸藻植物門 / クレブソルミディウム / 細胞・組織 / 植物 / 進化 / 脂質 / 表層脂質 / クチクラ / トリアシルグリセロール / 陸上環境への適応

【研究成果の概要】

本研究では藻類が陸上進出の初期に原始的な表層脂質としてトリアシルグリセロールによるソフトな撥水性バリアを形成し陸上環境に適応したという仮説を提唱し、実験的に明らかにすることを目指した。そのため、陸上植物に近縁である車軸藻植物門の中で比較的初期に分岐したと考えられているクレブソルミディウムの表層脂質の解析と乾燥適応に関わる遺伝子群の解析を行った。その結果、陸上環境への適応過程においてトリアシルグリセロールを撥水性のバリアとして用いつつ表層構造や、その制御系を段階的に進化させていった事が推定され、陸上植物の出現過程と表層脂質の進化の関連を明らかにするための足掛かりを得ることができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)

【研究分野】生態・環境

【研究領域課題番号】21247006 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生態学 / 群集 / 生活史 / 進化 / 撹乱 / 社会性昆虫 / 植物 / サンゴ / 攪乱

【研究成果の概要】

本研究は、一旦定着したら移動性に乏しい超個体という共通の特徴を持ち、かつ生物多様性と生態系サービスの維持のための鍵となりうる生物分類群、アリ、シロアリ、サンゴ、クローナル植物が、環境撹乱にどう適応しているのかという視点を切口に、群集生態学と社会生物学を生活史戦略理論の観点から統合再構築することを目的とした。超個体の分割比と分散距離のトレードオフに関するコロニーベースモデルの一般版を平衡点安定性解析に関する定理を用いて、環境撹乱下における「近傍分巣対遠隔分散」の生活史モデルの詳細な解析を行った。平衡点の安定性条件の結果から、撹乱そのものは従来の生態学の定説どおり遠隔分散戦略を有利にするという結論が得られた。また、本研究グループによる先行研究では想定されていなかったコロニー間に干渉的な相互作用がある場合についても解析を行い、撹乱下でコロニーの分割比や拡散距離においていかなる戦略が有利になるのか検討した。これらモデルの予測を実地に検証すべく、撹乱が生活史各ステージに与える影響を、沖縄のサンゴ礁(枝状サンゴ)、沖縄のイタジイなどの樹木、沖縄にすむ外来アリ類、シロアリ類、本州の多年生の草本植物であるイタドリ等を材料に、フィールド調査、操作実験、分子マーカーによる解析を行った。関連テーマで日本生態学会大会と個体群生態学会大会において外国人研究者を招聘し2つの国際シンポジウムを開催した

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】44,980千円 (直接経費: 34,600千円、間接経費: 10,380千円)

【研究分野】園芸学・造園学

【研究領域課題番号】20380024 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

出水 / マイクロハビタット / カワラノギク / ユキヤナギ / カワシオグサ / ウラギ ク / 遺伝的変異 / 地質 / ウラギク / 付着藻類 / 萌芽 / テトラポット / 環境 / 生態学 / 進化 / 植物 / 河川 / 再生 / 多摩川

【研究成果の概要】

河川生態系において出水によるかく乱とそこからの再生は生態系の動的な維持に重要な役割を持っている。多摩川では2007年に大規模な出水が発生したので,出水による生育地の変化と河川敷に生育している植物の生育のかかわりを検討した。調査の対象とした植物は,上流域で岩場に生育するユキヤナギ,中流域の礫河原に生育するカワラノギク,下流域に生育し,かく乱による裸地に依存して生育するウラギク,中流域の水域に生育し,出水によって流下するカワシオグサであり,それぞれ特徴的であった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2012

【配分額】18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)

【研究分野】生物多様性・分類

【研究領域課題番号】20570083 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

進化 / 形態形成遺伝子 / 遺伝子 / 植物 / KNOX / LEAFY / 葉

【研究成果の概要】

本研究は大葉形成の制御機構の進化を明らかにするため,シダ植物の葉形態形成遺伝子の機能を特定することを目的とした.そのためリュウキュウトリノスシダの形質転換系の確立を目指した.アグロバクテリウを用いた形質転換系は確立出来なかったため、エレクトロポレーション法による形質転換系の確立を試みた.その結果,カルス,プロトプラストの形成,再分化に成功したものの,形質転換系の確立には至っていない。今後も形質転換系の確立を進め、葉の形態制御を明らかにしたい.

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】形態・構造

【研究領域課題番号】19570060 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シロイヌナズナ / ヒメツリガネゴケ / カラマツ / ANGUSTIFOLIA / EvoDevo / 植物 / 遺伝子 / 進化 / 発生・分化 / 形態形成

【研究成果の概要】

ANGUSTIFOLIA(AN)遺伝子は、シロイヌナズナにおいて葉の細胞の横幅方向への極性伸長やトライコームの分岐数の制御に関わっている。ヒメツリガネゴケの持つ4つのAN遺伝子(PpAN)についてそれぞれ遺伝子破壊実験を行ったが、単一遺伝子の機能欠損では、野生型と異なる形態変化は生じなかった。また、PpAN1-1が茎葉体の茎の部分で強く発現することを見いだした。更に、カラマツ及びゼニゴケのAN遺伝子はシロイヌナズナ中でANと同等の機能を持つことを明らかとした。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)