咲かない花だけをつける植物の誕生の謎に迫る!~ダーウィン以来の難問に重要な示唆~

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2025-05-21 神戸大学

神戸大学大学院理学研究科の末次健司准教授らの研究チームは、光合成を行わないラン科植物「ヤツシロラン属」のうち、花を咲かせず自家受粉のみで繁殖する種の進化的背景を解明しました。この研究では、咲かない花を持つ種と近縁の咲く種のゲノムを比較解析し、咲かない種が完全に自殖で繁殖していることを確認しました。また、咲く種においても遺伝的多様性が低く、昆虫による花粉媒介の効果が十分に発揮されていないことが判明しました。これらの結果から、花を咲かせても他殖の効果が期待できない環境下では、自殖によって確実に種子を残す戦略が有利に働き、「咲かない花」への進化が促された可能性が示唆されました。さらに、咲かない花を持つ種が花を咲かせなくなってから最長でも2000年程度しか経過しておらず、進化的にはごく若い分類群であることも明らかになりました。この研究成果は、植物の繁殖戦略に関する理解を深めるものであり、国際誌『Proceedings of the Royal Society B』に掲載されました。

咲かない花だけをつける植物の誕生の謎に迫る!~ダーウィン以来の難問に重要な示唆~
咲かない花のみをつける植物の進化プロセスのイメージ図

<関連情報>

非光合成ランGastrodiaにおける完全に分裂する系統のゲノム的特徴と進化史 Genomic signature and evolutionary history of completely cleistogamous lineages in the non-photosynthetic orchid Gastrodia

Kenji Suetsugu,Shun K. Hirota,Takashi Makino,Yoshihisa Suyama,Shingo KanekoandKenji Fukushima
Proceedings of the Royal Society B  Published:21 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1098/rspb.2025.0574

Abstract

Despite a long-standing interest since Darwin’s time, the genomic implications of obligate self‐fertilization remain elusive. Complete cleistogamy—the obligate production of closed, self‐pollinating flowers—represents an extreme reproductive strategy. Here, we present the genomic profiles and evolutionary history of two lineages of the mycoheterotrophic orchid Gastrodia, both of which independently acquired complete cleistogamy, based on detailed sampling and a combination of simple sequence repeat (SSR), multiplexed ISSR genotyping by sequencing (MIG-seq) and RNA‐seq data. Our analysis reveals clear species delimitation, with no evidence of introgression between the completely cleistogamous species and their co‐occurring allogamous sisters. Intriguingly, all analyses indicate that both the completely cleistogamous Gastrodia species and their allogamous sisters exhibit genetic profiles typical of self‐pollinating plants. This pattern suggests that their ancestors, probably bearing allogamous flowers, had already evolved mechanisms to mitigate the deleterious effects of selfing, potentially facilitating the emergence of complete cleistogamy through benefits such as reproductive assurance, enhanced colonization ability and species reinforcement. Meanwhile, further analyses suggest that complete cleistogamy evolved very recently (possibly within the last 1000–2000 years) in these two Gastrodia lineages. Combined with the scant evidence of complete cleistogamy outside Gastrodia, our findings imply a limited and ephemeral role for complete cleistogamy in plant speciation.

生物環境工学
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