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~

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2021-09-17 岡山大学

◆発表のポイント

  • 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」に掲載されました。
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。

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。

◆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。
勝原助教

■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

詳しい資料は≫

<お問い合わせ>
岡山大学 学術研究院環境生命科学学域(工)
助教 勝原光希

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