PCR-SSCP法による同形胞子シダ植物の交配様式の推定

金沢大学自然科学研究所メシダ属Athyriumの4種1変種を対象として、「染色体の倍化による自殖性の進化」の仮説の検証をおこなった。酵素多型を遺伝マーカーとして交配様式の推定を行った結果、2倍体種のミヤマメシダの2集団とイヌワラビの1集団では自殖率は0となり、完全な他殖を行っていることが明らかになった。一方、4倍体種のタニイヌワラビ、ヤマグチタニイヌワラビ、ヒロハイヌワラビ、各1集団では自殖率はそれぞれ1,0.810,1となり、ほぼ優先的に自殖を行っていた。以上の結果から、メシダ属では"2倍体=他殖・4倍体=自殖という傾向が明確に存在し、実際に倍数化が自殖の進化の引金になったことが強く示唆された。本研究のもう一方の主眼である、PCR-SSCPについては、適切な核ゲノム領域の選択が困難であったため、酵素多型解析におきかえるところまで至らなかった。しかし、SSCPの有効性の検証のため、以下の研究を行い、極めて有効な技術であることを確認した。谷川岳一帯にはハイマツとキタゴヨウそしてその形態的中間型であるハッコウダゴヨウsが生育する。この山系をフィールドとして、次の結果を得た。(1)他山系のハイマツ、キタゴヨウを材料にして、葉緑体のDNAのtrnL(UAA)3\u27exon〜trnF(GAA)の遺伝子間領域のPCR-SSCPを行った結果、両種のSSCPは明確に区別でき、種の細胞質遺伝マーカーとして有効であること。(2)谷川山系の形態的中間型はキタゴヨウ型の葉緑体DNAを持つこと。(3)谷川山系では形態的にはハイマツと区別できない個体でもキタゴヨウ型の葉緑体を持つものがあること。(4)2と3の結果から、谷川山系において、キタゴヨウからハイマツへの一方向的な浸透性交雑が起こっていることが示唆された。研究課題/領域番号:05740520, 研究期間(年度):1993出典：研究課題「PCR-SSCP法による同形胞子シダ植物の交配様式の推定」課題番号05740520（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-05740520/）を加工して作

キタゴヨウ集団におけるハイマツのミトコンドリアDNAの遺伝子浸透の解析

金沢大学理工研究域前年度では葉緑体DNAのモノヌクレオチドリピート領域をSSCP解析することで,キタゴヨウ種内の多型の検出を行った.この多型の塩基配列レベルでの変異パターンを調べるために,主要な4つのハプロタイプについてシーケンスを行った.その結果,実際にGリピートやAリピートといったモノヌクレオチドリピート領域の繰り返しの数に変異が生じていることが明らかとなった.キタゴヨウ集団の葉緑体DNAの遺伝的多様性は,ハイマツmtDNAの浸透の生じている集団と生じていない集団とでは差がほとんどなかった.集団間の分化の程度では,浸透集団ではGST=0.067,非浸透集団でGST=0.040であった.浸透集団間の方がGST値が大きいが,それでも0.1以下であり,大きな分化とは言えない.このことから,創始者効果といった大規模な遺伝的浮動が,mtDNAの浸透の原因になっているとは考えにくい.他の要因として,地史的な原因を考えてみた.本研究で特定されたmtDNAの遺伝子浸透の生じている地域は、東北南部に限られている.緯度ごとにハイマツが分布可能な面積を計算してみると,本州の中で,ちょうどこの地域のみ面積が小さい.最終氷期以降の気候変動の中で,縄文海進(約6千年前)のころには気候の温暖化によって山岳の垂直分布帯は,200-400m上昇したと考えられている.この時期,東北南部の規模の小さい山岳では,山頂効果によって遺存したハイマツをキタゴヨウが取り囲むような状況が生じ,結果として特に大規模に交雑が生じたのではないかと考えられる.形態的中間型の細胞質ゲイムのタイプは、東北南部ではmtDNAがハイマツ型・cpDNAがキタゴヨウ型という細胞質キメラが優占していた.しかし,東北北部の栗駒や八甲田では,両細胞質ともハイマツ型のものが多い.このような雑種の細胞質型の違いも,本州の中での山系の規模と関係するかもしれない.東北北部ではハイマツ集団の規模が大きいため,細胞質キメラがハイマツけの花粉を受けて,二次的に両細胞質ともハイマツ型になったと考えられる.研究課題/領域番号:10740395, 研究期間(年度):1998 – 1999出典：「キタゴヨウ集団におけるハイマツのミトコンドリアDNAの遺伝子浸透の解析」研究成果報告書　課題番号10740395（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-10740395/)を加工して作

高自殖性シダ植物種における集団の遺伝的構造の特異性の解析

金沢大学理学部研究課題/領域番号:02740346, 研究期間(年度):1990出典：研究課題「高自殖性シダ植物種における集団の遺伝的構造の特異性の解析」課題番号02740346（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-02740346/）を加工して作

同形胞子シダ植物における同倍数性レベルでの網目状進化

金沢大学理学部研究課題/領域番号:04740387, 研究期間(年度):1992出典：研究課題「同形胞子シダ植物における同倍数性レベルでの網目状進化」課題番号04740387（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-04740387/）を加工して作

日本産ゴヨウマツ類における浸透性交雑の細胞質ゲノムのPCR-SSCPによる解析

金沢大学理工研究域数物科学系日本産ゴヨウマツ類のうち,高山帯に生育するハイマツPinus pumilaと山地生のキタゴヨウPinus parviflora var.pentaphyllaの間には山系によっては交雑帯が形成されている.本州中部の谷川山系における,この両者の交雑帯の遺伝的構造を,父性遺伝である葉緑体DNA(cpDNA)と母性遺伝であるミトコンドリアDNA(mtDNA)の両細胞質遺伝マーカーの空間的分布を調べることによって解析した.CpDNAの種特異マーカーはtrnL(UAA)3′exonとtrnF(GAA)の遺伝子間領域をPCRで増幅しSSCPを行うことによって得られた.MtDNAのマーカーは,nad1遺伝子のexon B〜exon CのイントロンのPCR増幅産物の断片長変異を利用することで得られた.谷川山系におけるcpDNAとmtDNAの空間的分布は極めて対照的であった.CpDNAではキタゴヨウ型のものが優先し,ハイマツ型は山頂付近の針葉形態からハイマツと認識される個体の一部にのみみつかった.一方,mtDNAのハプロタイプでは,逆にハイマツ型が優先し,針葉形態からキタゴヨウと認識される個体の一部にもみつかった.この対照的な空間的分布は,cpDNAではキタゴヨウからハイマツの方向の一方向性の遺伝浸透がおきているのに対し,mtDNAでは逆にハイマツからキタゴヨウの方向に遺伝浸透がおきている結果と考えられる.蔵王・安達良といった別山系でも同様な解析を行ったが,この二山系でもcpDNAがキタゴヨウ型でmtDNAがハイマツ型という細胞質ゲノムのキメラ個体が広く分布していた.逆の組合わせの個体は見つかっておらず,このことから一方向性の細胞質ゲノムの遺伝浸透という現象は一般性があることがわかった.研究課題/領域番号:08740665, 研究期間(年度):1996出典：研究課題「日本産ゴヨウマツ類における浸透性交雑の細胞質ゲノムのPCR-SSCPによる解析」課題番号08740665（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-08740665/）を加工して作

オオハナワラビ属における網目状進化の葉緑体DNA多型による解析

金沢大学理学部研究課題/領域番号:03740358, 研究期間(年度):1991出典：研究課題「オオハナワラビ属における網目状進化の葉緑体DNA多型による解析」課題番号03740358（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-03740358/）を加工して作

アマクサシダの遺伝的構造の階層性の解析

金沢大学理学部研究課題/領域番号:01740407, 研究期間(年度):1989出典：研究課題「アマクサシダの遺伝的構造の階層性の解析」課題番号01740407（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-01740407/）を加工して作

被子植物の葉緑体DNAのPCR-SSCP解析に適したプライマーセット

[短報

The Relationship between Mating System and Genetic Diversity in Diploid Sexual Populations of Cyrtomium falcatum in Japan

The impact of variation in mating system on genetic diversity is a well-debated topic in evolutionary biology. The diploid sexual race of Cyrtomium falcatum (Japanese holly fern) shows mating system variation, i.e., it displays two different types of sexual expression (gametangia formation) in gametophytes: mixed (M) type and separate (S) type. We examined whether there is variation in the selfing rate among populations of this species, and evaluated the relationship between mating system, genetic diversity and effective population size using microsatellites. In this study, we developed eight new microsatellite markers and evaluated genetic diversity and structure of seven populations (four M-type and three S-type). Past effective population sizes (Ne) were inferred using Approximate Bayesian computation (ABC). The values of fixation index (FIS), allelic richness (AR) and gene diversity (h) differed significantly between the M-type (FIS: 0.626, AR: 1.999, h: 0.152) and the S-type (FIS: 0.208, AR: 2.718, h: 0.367) populations (when admixed individuals were removed from two populations). Although evidence of past bottleneck events was detected in all populations by ABC, the current Ne of the M-type populations was about a third of that of the S-type populations. These results suggest that the M-type populations have experienced more frequent bottlenecks, which could be related to their higher colonization ability via gametophytic selfing. Although high population differentiation among populations was detected (FST = 0.581, F’ST = 0.739), there was no clear genetic differentiation between the M- and S-types. Instead, significant isolation by distance was detected among all populations. These results suggest that mating system variation in this species is generated by the selection for single spore colonization during local extinction and recolonization events and there is no genetic structure due to mating system