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メインコンテンツにスキップ グローバルメニューにスキップ | フッターにスキップ メニューボタン 対象者別 ">入学希望の方">卒業生の方">地域・一般の方">企業・メディアの方">在学生">教職員 探す アクセス Language JP EN TOPニュース・イベント【研究発表】 植物の多種共存を説明する新たなメカニズムの発見 ～開花前の自家受粉の進化が引き起こす進化的救助～https://www.tmu.ac.jp/news/topics/31250.html 2021.09.17 【研究発表】 植物の多種共存を説明する新たなメカニズムの発見 ～開花前の自家受粉の進化が引き起こす進化的救助～ 報道発表 複数の植物が同じ送粉者（昆虫や鳥など）を利用する場合、送粉者を介した異種間送粉がもたらす悪影響（繁殖干渉）によって、安定的な共存が困難になることが知られています。 本研究によって、自家受粉（同一花内のおしべとめしべで起こる受粉）の進化が、送粉者を共有する植物2種の長期的な共存を可能にすることが明らかになりました。 植物に普遍的にみられる自家受粉の進化と多種共存メカニズムを結び付けた世界初の研究です。 　岡山大学学術研究院環境生命科学学域（工）の勝原光希助教（当時所属：神戸大学大学院人間発達環境学研究科）、東京都立大学大学院理学研究科の立木佑弥助教、理化学研究所数理創造プログラムの入谷亮介研究員（当時所属：University of California Berkeley, University of Exeter）、神戸大学大学院人間発達環境学研究科の丑丸敦史教授は、個体ベースモデルを用いたシミュレーションを行い、同じ種の送粉者を共有し競争関係にある植物2種において、個体数の少ない種でより高い自家受粉率が進化することで個体数が増加に転じる進化的救助が発生し、それによって2種の長期的な共存が促進されることを明らかにしました。この研究成果は、令和3年9月17日（金）15:01（日本時間）に、英科学雑誌「Journal of Ecology」に掲載されます。　本結果は、複数の植物種が同所的に開花して共存できる理由にまったく新しい理論を加えると共に、植物で多様な繁殖戦略が進化してきた要因についても新たな視点を与えるものです。陸上生態系の根幹を支える植物の多様性の創出・維持メカニズムを理解することは、生物多様性の源泉の理解のみならず、生態系と調和した持続可能な社会形成を考える上でも不可欠であり、基礎・応用の両面において重要な知見であるといえます。 ◆研究者からのひとこと修士課程の学生だった頃、研究していた花たちを野外で見ていて思いついたアイデアを、数理生物学の専門家の力を借りながらじっくりと煮詰めて作り上げたのがこの研究です。現象の全てを理解するには自然界は複雑すぎますが、その一端の理解に自分が貢献できたと思うと、とても感慨深いです。 　　　　　勝原光希 助教 ■発表内容 ＜現状＞ 　“よく似た花を持つ植物種は同じ場所で同時には開花できない”とこれまで考えられてきました。植物の多くは、昆虫や鳥などの動物（送粉者）に花から花へと花粉を運んでもらうことで繁殖を行っています。そのため、似た花が同じ場所で、同時に開花すると、送粉者が花を見分けられず、異なる種の花の間で花粉が運ばれてしまうのです。このような異種間送粉による繁殖干渉は互いに種子生産量を低下させあい、やがて一方の植物種が他方の種を駆逐してしまうとされているからです。　一方で近年、筆者らの先行研究を含むいくつかの研究から、よく似た花をつけ、同じ送粉者を共有する植物が、お互いに繁殖干渉による悪影響を及ぼしながらも、野外で同所的に共存していることがわかってきました。筆者らは野外での観察などから、先行自家受粉(1)が繁殖干渉の悪影響を軽減することで、似た花を持つ種の共存が可能になるという仮説を提案してきました（参考：https://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe/NEWS/news/2019_05_01_01.html）。しかし一般的に、自家受粉で作られる自殖種子には、送粉者の運んでくる他家受粉で作られる他殖種子よりも発芽率や成長能力が劣るなど、近交弱勢（自殖のコスト）がみられることが知られています。そのため、繁殖干渉を軽減する先行自家受粉を行うことが有利になるかどうかは、「繁殖干渉の悪影響の大きさ、つまり競合種がどれくらい開花しているか」と「近交弱勢による自殖のコストの程度」の両方に依存して決まります。この両方の要因を考慮した上で、［疑問1］送粉者がもたらす繁殖干渉が高い先行自家受粉率の進化を引き起こすのか、［疑問2］またそのような進化が繁殖干渉下で似た花を咲かせる複数種の共存を可能にし得るのか、についてはこれまで明らかになっていませんでした。 ＜研究成果の内容＞ 　本研究では、送粉者を共有する植物2種を想定し、個体数、先行自家受粉率、近交弱勢の程度が世代ごとに変化するモデルを構築して様々な条件でシミュレーションを行うことで、「先行自家受粉率の進化が繁殖干渉下で植物の共存を促進する」という新しい仮説について検証を行いました。　まず、送粉者の訪花が十分であり、近交弱勢の程度が弱い条件では、2種ともに高い先行自家受粉率は進化せず、強い繁殖干渉によって一方の種が速やかに絶滅してしまうことがわかりました。この結果は、自家受粉の進化について考慮されていない先行研究において、送粉者を共有する植物は共存することができないとされてきたことと整合性があります。　次に、送粉者の訪花が極端に少ない場合には、2種ともに先行自家受粉率が限りなく1に近づく進化が起こり、お互いに相手からの繁殖干渉の影響を受けなくなることで共存が可能になることが明らかになりました。しかし、さらに解析を進めていくと、この共存状態は短期的には維持されうる一方で、長期的には安定して維持されない(2)ことがわかりました。　一方で、送粉者の訪花が中程度であり、近交弱勢の悪影響が集団の自殖率に応じて変化する条件(3)では、2種の長期的に安定な共存が促進されることが明らかになりました。この共存状態は、個体数の多い種で相対的に低い先行自家受粉率が進化する一方で、個体数の少ない種ではより高い先行自家受粉率が進化し個体数が回復する、進化的救助(4)と呼ばれる現象が2種で交互に発生することによって実現していることがわかりました（図1）。 ＜社会的な意義＞ 　本研究は、これまでの理論では説明することができなかった送粉者を共有する植物の共存機構について、“自家受粉の進化”という新たな視点から説明することに成功しました。古くから群集生態学における中心的な議題であり続けてきた植物の多種共存メカニズムの解明に新たな知見を加えた本結果は、生物多様性の維持・管理を考える上でも重要な知見となることが期待されます。 図１．繁殖干渉下で進化的救助が共存を促進するメカニズムの概要。繁殖干渉の悪影響の大きさは、自種と他種の相対的な個体数（頻度）に依存して決まるため、より個体数の少ない種ではより高い先行自家受粉率が進化し、それによって個体群増殖率が増加し絶滅を回避することができる。「個体数の減少→高い先行自家受粉率の進化→個体数の増加」の進化的救助のサイクルが2種で交互に繰り返されることによって、長期的に安定な共存が可能になる。 ■論文情報 　論 文 名：The eco-evolutionary dynamics of prior selfing rates promote coexistence without niche partitioning under conditions of reproductive interference　掲 載 紙：Journal of Ecology　著 　者：Koki R. Katsuhara, Yuuya Tachiki, Ryosuke Iritani and Atushi Ushimaru　D O I：10.1111/1365-2745.13768　U R L：https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/1365-2745.13768 ■研究資金 　本研究は、独立行政法人日本学術振興会（JSPS）「科学研究費」（17J01902, 20J01271, 16H04845, 17K15197, 20K15876, 19K22457, 19K23768, 16K07517 & 19K06855）、理化学研究所・数理創造プログラムの支援を受けて実施しました。 ■補足・用語説明 先行自家受粉：一部の植物では、送粉者を伴わずに同じ花の中で能動的におしべとめしべを接触させ送粉を行う仕組みを持っており、これらは自動自家受粉と呼ばれています。自動自家受粉の中でも、花が開く前、つぼみの段階でおしべとめしべが接触し行われるものを先行自家受粉と呼びます。本研究では、「自分の持っている胚珠のうち、何割を先行自家受粉によって受精するか」を先行自家受粉率として扱い、解析を行っています。 長期的には安定して維持されない：2種ともに先行自家受粉でのみ繁殖を行う進化が起こり、お互いに繁殖干渉の影響を受けなくなった場合には、2種の競争能力には完全に差がない状態になります。このとき、2種の個体数はランダムウォーク（ただ無作為に、どちらかがたまたま増えたり減ったりする挙動）を示すようになります。この場合、長期的には「個体数の少ない種でたまたま個体数の減少が続く」ことが起こりうることによって、どちらかの種の絶滅が起こります。これは進化的救助が発生する条件では「個体数の少ない種で必ず個体数が増える仕組み」が存在するのとは対照的です。 近交弱勢の悪影響が集団の自殖率に応じて変化する条件：近交弱勢の原因は有害潜性遺伝子です。有害潜性遺伝子によって自殖種子が集団内で生き残りにくいことによって、集団内に存在する有害潜性遺伝子の頻度は集団の自殖率の増加と共に減少していきます。このことから「近交弱勢の悪影響は平均的には、集団の自殖率が低いときほど大きく、集団の自殖率が高いときほど小さくなる」ということが知られており、本研究でも同様の仮定をモデルに組み込んでいます。 進化的救助：適応進化によって集団の増殖率が増加し絶滅が回避されるプロセスのことをいいます。集団の数の変化と同じ時間スケールで起こる迅速な進化を考慮した上で種の共存や絶滅を扱う枠組みは生態‐進化ダイナミクスと呼ばれ、その重要性への認識が高まっています。 理学研究科 生命科学専攻　立木 佑弥（タチキ ユウヤ） 助教 報道発表資料(1MB)  元のページに戻る 最新のニュース 2024.05.29 お知らせ 【重要】2024年度前期　一般学生　授業料減免申請 追加申請受付について 2024.05.24 お知らせ 【研究発表】一度の激しい運動がその後の身体活動量と体温を下げ体重を増やしてしまう 2024.05.17 お知らせ 【研究発表】溶液と固体の状態で円偏光を発光するキラルな亜鉛錯体の開発に成功－溶液と個体とで円偏光の回転方向が反転　新たな発光デバイスへの応用に期待－ 2024.05.16 お知らせ 【研究発表】過去77年間の小笠原諸島の植生変化を解明 －過去の人為的攪乱の履歴が、生態系の復元可能性に影響－ 2024.05.13 お知らせ 【研究発表】電気を流し、室温強磁性を示す希土類酸化物を発見－スピントロニクス材料としての応用に期待－ Page top 大学について学部・大学院教育の特長研究・産学公連携国際展開・留学学生生活・キャリア入試案内キャンパス・施設案内ニュース・イベントHOT TOPICS教員紹介 入学希望の方卒業生の方地域・一般の方企業・メディアの方在学生教職員 お問い合わせ関連リンクサイトマップサイトポリシープライバシーポリシーソーシャルメディアポリシーWEBマガジンメトロノワ調達・契約情報 ©2024 Tokyo Metropolitan Public University Corporation Follow Us都立大X都立大Channel Open/Close大学についてOpen/Close大学の目的・使命学長メッセージ学長メッセージ ＜メディア＞TMU Vision 2030Open/Close大学概要沿革組織図センター・機構学生数教職員数学則・規則施設概要設置認可申請書等東京都立大学の評価活動について数字で見る東京都立大学動画で見る東京都立大学シンボルマーク大学の校歌Open/Close教育情報の公表大学の教育研究上の目的・３ポリシー教育の3つのポリシー（学部）教育の3つのポリシー（大学院）教育研究上の基本組織アセスメント・ポリシー大学院（専門職大学院を除く）の学位論文審査基準授業に関すること成績評価基準、卒業・修了認定基準等メディア掲載Open/Close学部・大学院人文社会学部法学部経済経営学部理学部都市環境学部システムデザイン学部健康福祉学部Open/Close大学院 研究科・専攻一覧人文科学研究科法学政治学研究科経営学研究科理学研究科都市環境科学研究科システムデザイン研究科人間健康科学研究科大学院分野横断プログラム再編前の学部・大学院Open/Close教育の特長Open/Close革新的なカリキュラム基礎科目群教養科目群基盤科目群キャリア教育・インターンシッププログラム文理の枠を超えた履修推奨科目副専攻グローバル教育教職課程・学芸員養成課程文理教養プログラム学びのスタイル副専攻教職課程・学芸員養成課程教育基盤強化事業Open/Close教育改革推進事業首都大学東京 教育改革推進事業 FD活動都立大の教学IR ~Institutional Research~ベスト・ティーチング・アワードOpen/Close研究・産学公連携Open/Close研究センター、リサーチコア宇宙理学研究センター生命情報研究センター水道システム研究センター子ども・若者貧困研究センターソーシャルビッグデータ研究センター金融工学研究センター水素エネルギー社会構築推進研究センター医工連携研究センター量子物質理工学研究センターエネルギーインテグリティーシステム研究センター島嶼火山・都市災害研究センターコミュニティ･セントリック･システム研究センター言語の脳遺伝学リサーチコアサービスロボットインキュベーションハブリサーチコア（略称：serBOTinQ)高度研究東京都立大学 若手研究者等選抜型研究支援特別栄誉教授等制度・特別招聘教授制度共同研究・受託研究・学術相談・特定研究寄附金知的財産大学等発ベンチャー支援産学公連携スペース TMU Innovation Hub研究力強化推進プロジェクトローカル5G環境を活用した最先端研究都立大の先端研究に迫る傾斜的研究費一覧Open/Closeコンプライアンス・内部統制研究費の不正使用防止に対する取組（相談窓口・通報窓口の案内はこちら）研究活動の不正行為等防止に対する取組（通報窓口の案内はこちら）研究倫理利益相反マネージメント安全保障輸出管理Open/Close国際展開・留学多彩な留学制度／留学プログラムグローバル人材育成についてGlobal Discussion Camp（GDC）国連アカデミック・インパクト外国人留学生支援Open/Close国際交流協定協定校一覧（全学）(250KB)協定校一覧（部局間）(346KB)国際化基本方針国際化推進体制理学部生命科学科　英語課程 英語で学位が取得できるプログラムPickup！都立大の国際化 「東京都立大学ならではの体験ができる交換留学制度――異文化を肌で感じた記憶はその後の人生を変える」By 朝日新聞Thinkキャンパス広告記事Open/Close学生生活・キャリアOpen/Close学修サポート学生の修学支援主体的学修支援セミナーTA（ティーチングアシスタント）等Open/Close学生サポート学生相談室保健室ダイバーシティ推進室ボランティアセンター保険の加入学生課Open/Close施設の利用図書館連絡バス美術館の無料入場等学生寮などOpen/Closeキャンパスライフ学生広報チームpresents動画クラブ＆サークルFIND YOURSELF AT TMU(2.2MB)都立大生の1日VLOG！理系・文系の学生比べてみたBy朝日新聞YouTubeチャンネル【土佐兄弟の大学ドコイク】Open/Closeキャリア・就職キャリア支援・各種サポートキャリア支援課大学院進学Pickup！キャリア支援 「1年次から履修可能な現場体験型のキャリア授業で、未来の自分を考える」By 朝日新聞Thinkキャンパス広告記事学費・減免制度・奨学金制度等Open/Close入試案内Open/Close学部入試アドミッション・ポリシー学部入試概要【2024年5月24日更新】外部英語検定試験の利用について（2025年度以降一般選抜）インターネット出願入学者選抜要項・学生募集要項入試Q&A一般選抜の入試結果【2024年5月27日更新】(133KB)多様な選抜の入試結果【2024年4月26日更新】(146KB)募集人員【2023年7月7日更新】(313KB)オープンキャンパス・説明会資料請求・お問い合わせ入学考査料・入学料・授業料Open/Close学部入試制度改正2024年度2025年度2026年度Open/Close大学院入試大学院のシステムアドミッションポリシー大学院入試概要大学院学生募集要項大学院進学後の進路状況入学考査料・入学料・授業料資料請求・お問い合わせ大学案内・大学院案内Open/Closeキャンパス・施設案内キャンパスマップCampus Gallery図書館光の塔牧野標本館交通アクセスエコキャンパス・グリーンキャンパス電力使用状況イベントカレンダー教員紹介 入学希望の方卒業生の方地域・一般の方企業・メディアの方在学生 お問い合わせ関連リンクサイトマップサイトポリシープライバシーポリシーソーシャルメディアポリシーWEBマガジンメトロノワ調達・契約情報 JP EN Follow Us都立大X都立大Channel