ケヤキの遺伝的多様性

• 担当機関: （独）森林総合研究所
• 研究担当者: 矢野 慶介; 高橋 誠; 岩泉 正和; 宮本 尚子; 武津 英太郎; 渡邉 敦史
• 発行年度: 2011
• 要約: 国内各地のケヤキ天然林から試料を採取し葉緑体DNAと核DNAそれぞれの遺伝的多様性を明らかにしました。遺伝的多様性に配慮した植栽や精密な林木遺伝資源の保存に活用できます。
• 背景・ねらい: 国内各地に分布するケヤキの遺伝的多様性を明らかにするため、ケヤキ天然林から試料を採取し、遺伝マーカーに葉緑体DNAと核DNAを用いてその地理的分化パターンを解明しました。その結果、葉緑体ハプロタイプは紀伊半島から北陸を境に東西で遺伝的系統が顕著に異なり、特に近畿以西では多様な系統が見られました。; 一方、核DNAでは近畿以東の日本海側とそれ以外の地域で遺伝的組成が異なり、中国・四国以西では遺伝的分化が少ないという葉DNAとは異なるパターンが得られました。今回得られた成果が地域固有の遺伝的多様性に配慮した植栽やきめ細かい林木遺伝資源保存などに活用されることが期待されます。

成果の内容・特徴

身近な広葉樹ケヤキ

ケヤキは北海道を除く国内各地に天然分布しています。公園の緑化木や並木としても利用され、人々に親しまれている樹木の一つです。神社・仏閣などの大径木の中には天然記念物に指定されているものも多数あります。また、ケヤキの材は優良で、柱材のほか、家具や椀、盆などにも用いられます。このようにケヤキは身近な広葉樹の一つです。

DNA分析により明らかにしたケヤキの遺伝的多様性

ケヤキなどの樹木は、他の生物同様、何万年、何十万年というタイム ･ スケールの進化の歴史を経て現在の姿に至っています。ケヤキのように分布域の広い樹種では、地域により遺伝的に異なっていることが考えられます。生物多様性の保全にあたっては地域固有の遺伝変異を保全することが重要で、そのためにはケヤキ天然林の遺伝的多様性がどのようになっているかを把握する必要があります。そこで、国内各地のケヤキ天然林の遺伝的多様性を調査しました。
遺伝情報をつかさどるDNAのほとんどは細胞の核内にあります。SSRという遺伝マーカーを用いて核DNAの遺伝的多様性を調査しました。解析の結果、核DNAの遺伝変異からみた時、ケヤキは5つの遺伝的系統（クラスター）から成り、地域によってクラスターの構成比が異なり、遺伝的組成の違いから大きく3地域に区分されることが明らかになりました（図1）。
葉緑体は光合成を行う細胞内小器官ですが、葉緑体の中にも少量のDNAが含まれます。葉緑体DNAは広葉樹などの被子植物では一般に種子親のみから種子へと遺伝する（母性遺伝）ことが知られていて、葉緑体DNAの遺伝的な違いを調査することにより、種子散布によって異なる遺伝的系統がどのように拡散してきたかを知ることができます。
核DNAは花粉親と種子親からそれぞれ1セットずつ遺伝情報をひき継ぐので二倍体になっていますが、葉緑体は種子親のみから遺伝情報を1セットだけひき継ぐので半数体（ハプロイド）となっています。そのため、葉緑体DNAの異なる遺伝的タイプをハプロタイプと呼びます。
葉緑体DNAのハプロタイプを調べた結果、11のハプロタイプが認められました（図2）。ハプロタイプの分布は近畿以東では遺伝的に類似したハプロタイプが広く分布しているのに対し、近畿以西の中国、四国、九州では遺伝的に異なる複数のハプロタイプが入り組んで分布していることが分かりました（図3）。

遺伝的多様性に配慮した植栽や遺伝資源の保存

葉緑体DNAのハプロタイプは紀伊半島から北陸を境に東西で遺伝的系統が顕著に異なり、特に近畿以西では多様な系統が見られたのに対し、核DNAでは近畿以東の日本海側とそれ以外の地域で遺伝的組成が異なり、中国・四国以西では遺伝的分化が少ないという異なるパターンが得られました。今回得られた成果を活用することにより、地域固有の遺伝的多様性に配慮した植栽やきめ細かい林木遺伝資源の保存などが推進されることが期待されます。

• カテゴリ: 遺伝資源