Can the identical gene allow adaptation to different environments? : Taking rheophytic and serpentine ecotypes as examples

相同的基因可以适应不同的环境吗？

基本信息

批准号：
21K06324
负责人：
福田達哉
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06324/
关键词：
環境適応

项目摘要

植物に対する機械的ストレスとして、これまでは河川沿いにおける水流ストレスに関する研究を行ってきたものの、新たに風ストレスに対する適応についてキク科のツワブキを用いて研究を行った。アメダスのデータを基に、野外にアメダス計測値付近に生育する平均風速の異なる4集団（千葉県勝浦市、神奈川県三浦市、神奈川県平塚市、神奈川県川崎市）を用いた。採集したサンプルを葉身と葉柄に分け、それぞれの形態学的、解剖学的および力学的解析を行った。その結果、力学的解析からツワブキは風ストレスの強弱に関わらず、葉柄の機械的特性は変化させていないことが明らかとなった。これに対して葉面積は平均風速と相関がみられ、平均風速の上昇に伴い葉面積が低下していることが示され、またその変化は細胞数の減少により導かれていることが明らかとなった。さらに葉柄は、太さに有意差は見られなかったものの、長さに有意差が見られ、最も風速の強い地域では葉柄が有意に短くなることが示された。これらの結果からツワブキは風ストレス上昇に対して葉面積の縮小化に伴う軽量化と葉柄の短縮化により葉柄のモーメントが低下し、その結果、葉柄の支持力強化に繋がったために、強風地域でも生育を可能にさせていることが明らかとなった。これらの結果は、これまでに環境適応に関する研究の中心が葉身であったものの、新たに葉柄も解析を行うことにより、葉全体を総合的に解釈することが出来ることを示している。

作为植物的机械胁迫，我们之前进行了河流沿岸水流胁迫的研究，但我们最近利用菊科植物菊科进行了适应风胁迫的研究。根据 AMeDAS 数据，我们使用了在 AMeDAS 测量结果附近生长且平均风速不同的四个种群（千叶县胜浦市、神奈川县三浦市、神奈川县平冢市和神奈川县川崎市）。将收集的样品分为叶片和叶柄，并对每个样品进行形态学、解剖学和力学分析。结果，力学分析表明，无论风应力的强度如何，粳稻叶柄的力学特性都不会发生变化。相反，叶面积与平均风速相关，表明叶面积随着平均风速的增加而减少，并且很明显，这种变化是由细胞数量的减少引起的。此外，虽然叶柄的厚度没有观察到显着差异，但长度却存在显着差异，表明风速最强的区域叶柄明显较短。这些结果表明，在风应力增加的情况下，由于叶面积减小和叶柄缩短，导致叶柄力矩减小，从而导致支撑能力下降。很明显，这可以促进叶柄的生长。这些结果表明，虽然叶片一直是环境适应研究的重点，但通过分析叶柄，可以全面解释整个叶子。