【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】森林科学

【研究領域課題番号】15H04516 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

菌根菌 / 外生菌根菌 / 菌根菌集団 / リュウキュウマツ / 南西諸島 / 高島 / 低島 / 菌根菌群衆 / 沖縄島嶼 / 高島・低島 / 菌根性きのこ / 菌根 / 生態学 / 環境 / 微生物 / 林学 / 土壌圏現象 / 琉球列島 / 菌根菌群集 / 森林生態 / 生物多様性 / きのこ / 共生系

【研究成果の概要】

高島と比べて、低島では、「動物散布種の菌」や「非風散布種の菌」は全く検出されず、「風散布種の菌」のみが存在していた。これは、過去に低島が海面下に沈み、菌根菌が一掃されたためと考えられる。全ての高島から「動物散布種の菌」や「非風散布の菌」が検出されたことから、過去に、高島間や大陸との間に陸橋が形成されていたと考えられる。そのような菌種が現在も生き残っていることは、移入後に水没がなかったことを示唆している。

【研究の社会的意義】

植物や動物では、地球規模での生物多様性分布について数多くの研究成果が蓄積され、生物多様性の理論構築や保全活動に反映されている。本研究は、菌根菌分野においてこれまで未知であった亜熱帯地域の菌根菌群集構造を解明しようとするものである。本研究で得られる亜熱帯での菌根菌群集の知見は、既知の温帯、熱帯での知見と統合することにより、地球規模での菌根菌の多様性分布の解明に道を開く上で、重要な学術的意味をもつ。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2020-03-31

【配分額】16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)

【研究分野】環境農学(含ランドスケープ科学)

【研究領域課題番号】15H04620 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

窒素固定 / サツマイモ / 共生細菌 / 多様性 / 16S rRNA遺伝子 / Alphaproteobacteria / メタノール培地 / Rhizobiales / Rhodopseudomonas / 微生物生態 / 共生 / NMR / メタボローム解析 / 微生物 / 細菌 / 応用微生物 / 環境 / 生態学 / 微生物多様性

【研究成果の概要】

サツマイモの茎、塊根の表面と内部の共生細菌群集について非培養法による多様性解析を行った結果、各組織に共通して他の作物種よりもアルファプロテオバクテリアの優占化が観察された。また、多様性指数は塊根表面、茎、塊根内部、の順番で小さくなることが明らかにされた。上記と対応する組織から共生細菌の網羅的な分離培養を実施した。約2000株の分離菌について16S rRNA遺伝子に基づくクラスタリング解析を行った結果、約320個のグループが得られた。これらのグループの代表的な菌株について培養法により空中窒素固定活性を測定した結果、塊根に共生するダイズ根粒菌に類似した１菌株について活性を検知した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)

【研究分野】応用微生物学

【研究領域課題番号】26292047 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

微生物機能 / 窒素固定 / 水素代謝 / 共生 / シングルセルゲノム / 還元的酢酸生成 / Bacteroidales目細菌 / スピロヘータ / ゲノム / 生態 / 進化 / 微生物 / 生態学 / 分類学 / 微生物ゲノム / 微生物進化 / 生物多様性 / 難培養微生物

【研究成果の概要】

Bacteroidales目細菌において、窒素固定あるいは古細菌の水素代謝に関連する遺伝子をゲノム上に有する細菌種を見出し、培養株で活性を検出した。シロアリ腸内の窒素固定と水素利用還元的酢酸生成に働く細菌として、セルロース分解性原生生物の細胞内共生スピロヘータを同定した。この細胞内共生細菌と原生生物の細胞表層に共生するBacteroidales目細菌２種について、シングルセルゲノム解析で機能と共生機構の解明を行なった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)

【研究分野】生態・環境

【研究領域課題番号】26291088 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

進化 / 表現型可塑性 / トレードオフ / 藻類 / 適応 / 数理モデル / 生態学 / 微生物 / モデル化

【研究成果の概要】

進化や表現型可塑性による適応現象と個体数変化といった生態現象が密接に関連する「生態－適応フィードバック」の存在が明らかになりつつある。その理解を「種内多様性の具体性」の新しい視点から深化させる研究に取り組んだ。その結果、遺伝的構成のわずかな違いによって、異なる進化と生態のダイナミクスが引き起こされることがわかった。本研究により、遺伝的多様性の質的な違いが生態系に大きな影響を与えることがあると示され、生物多様性の一側面である遺伝的多様性を考慮する重要性が、今まで以上に示された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】13575034 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大型湖沼 / 東アジア / フブスグル湖 / 撫仙湖 / バイカル湖 / 琵琶湖 / 微生物 / 溶存酸素 / 大型湖 / 東アジア地域 / 生態環境動態 / 陸水学 / 生態学 / 微生物群衆

【研究成果の概要】

本海外学術研究は、気候変化に伴い、急激な水循環異変が懸念される東アジアの大型湖沼において、湖沼学的な基礎調査を緊急に行い、水資源として重要な役割を果たすこれらの淡水湖沼の陸水学的特性を明らかにすることを目的とした。研究期間中、モンゴル・フブスグル湖および中国雲南省の撫仙湖において、それぞれ2回の現地調査を実施したほか、現地研究者の招聘やワークショップへの参加により、情報交換を行った。ロシア・バイカル湖については、研究代表者らが行ってきた先行研究の現地調査結果の解析と文献調査を進めた。以上の結果をわが国の琵琶湖において実施している陸水調査結果と比較、総合化することによって、当該地域の大型湖沼の環境保全・資源管理に向けての重要な基礎データを得ることができた。主な成果は以下のようにまとめられる。
1.フブスグル湖における水温構造と生物・化学パラメータの分布について調査を行った結果、深水層にクロロフィル極大があらわれる典型的な貧栄養型であることが明らかになった。
2.撫仙湖における冬季の調査の結果、湖盆最深地点(水深150m)では、わずかな水温躍層(温度差0.5度C)が40m付近に存在し、それにより、溶存酸素の深層部への供給が妨げられていることが明らかになった。これと対応して、化学成分(反応性溶存リン濃度、珪酸濃度)や微生物群集パラメータ(細菌相、微生物バイオマス)に顕著な鉛直勾配が観測された。
3.バイカル湖における微生物の鉛直分布を解析した結果、南湖盆中央部では、近年、概要域で報告されている鉛直プロファイルに近いパターンが見られるが、河川流入域(セレンガ河口域)では大きなアノマリーがみられ、活発な物質輸送が示唆された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2001 - 2002

【配分額】10,700千円 (直接経費: 10,700千円)