世界中に分布拡大した雑草・ヒメムカシヨモギの集団ゲノム解析から 明らかとなった地域適応と近年の個体群動態

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2026-05-25 福井県立大学

福井県立大学生物資源学部 角田智詞准教授、北海道大学北方生物圏フィールド科学センター森林圏ステーション中川研究林 鈴木智之准教授が参画するドイツ統合生物多様性研究センターを中心とする国際共同研究チームは、北米原産で世界中へ拡散した雑草・ヒメムカシヨモギについて、280個体群を対象とした大規模集団ゲノム解析を実施し、地域適応と侵入動態を解明した。ddRADseq法を用いた解析の結果、原産地域と侵入地域で同程度の遺伝的多様性が維持されており、世界の個体群は主に緯度や乾燥度に対応した4つの遺伝的クラスターに分化していた。一方で侵入地域では、人為的な長距離移動や複数回の導入、個体群間交雑の影響により、本来の環境適応に基づく遺伝構造が攪乱されていた。日本でも北海道と本州で異なる由来系統が確認された。さらに、一部の遺伝子型が世界的拡散に大きく寄与しており、侵入後も新環境への適応進化が継続している可能性が示唆された。研究は、外来植物の侵入防止の重要性を改めて示す成果となった。

世界中に分布拡大した雑草・ヒメムカシヨモギの集団ゲノム解析から 明らかとなった地域適応と近年の個体群動態
図1. 本研究で用いたヒメムカシヨモギ個体群のサンプリング地点。青色が原産地域のサンプリング地点、赤色が侵入地域のサンプリング地域を示している。

<関連情報>

世界中に分布する雑草の集団ゲノム解析により、その地域適応と近年の個体群動態史に関する知見が得られる Population Genomics of a Cosmopolitan Weed Provides Insights Into Its Local Adaptation and Recent Demographic History

Marilia Souza Lucas, Christoph Rosche, Isabell Hensen, Stefan G. Michalski, Dávid U. Nagy, Diana Gamba, Renske E. Onstein, Karime Abidkulova, Mohammad Al-Gharaibeh, Ali A. Al-Namazi ,…
Molecular Ecology  Published: 20 May 202
DOI:https://doi.org/10.1111/mec.70368

ABSTRACT

Invasive plant species present a growing ecological and economic challenge, and often adapt rapidly to their novel environments through complex demographic and evolutionary processes. Invasion genomics offers powerful tools to disentangle these processes, but most studies rely on geographically narrow sampling across native and non-native ranges. Erigeron canadensis is a cosmopolitan weed native to North America that has successfully invaded diverse climates worldwide. We used double-digest restriction site-associated DNA sequencing (ddRADseq) to investigate the genetic diversity and structure of 280 E. canadensis populations across the Northern Hemisphere. We found that native and non-native populations maintained comparable genetic diversity. Population structure analyses revealed four genetic clusters that were mainly differentiated along latitudinal and aridity gradients. However, one cluster was strongly overrepresented in the non-native compared to the native range. In the native range, genetic differentiation was shaped by spatial and environmental gradients, while in non-native regions human-mediated dispersal and repeated introductions disrupted environmentally driven genetic structure. Migration network analyses revealed limited intercontinental connectivity and a possible role of long-distance dispersal in within-range expansions. Genomic offset analyses showed that genotype-environment mismatches in non-native populations associated with reduced growth and reproduction. Together, our results indicate that the invasion dynamics of E. canadensis were driven by multiple introductions, population admixture, and lineage sorting, while some genotypes contributed disproportionately to the spread of this invader. The presence of apparent maladaptation suggests that even long-established invaders may still be evolving in response to their novel environment, raising concerns about potential future expansions.

細胞遺伝子工学
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