日本生態学会誌
Online ISSN : 2424-127X
Print ISSN : 0021-5007
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57 巻 , 1 号
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総説
  • 古賀 庸憲
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 1-12
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
    カニ類の配偶行動についての生態学的研究は、まず主に水産重要種を含む海生のグループで行われたが、行動生態学の興隆とほぼ時を同じくして陸生・半陸生のグループで盛んになった。特に干潟に高密度で棲息するスナガニ科には行動生態学の実証的研究に適した特徴を幾つも持つものが多く、配偶行動や繁殖戦略に関連した研究が数多く行われている。シオマネキ属を含むスナガニ科の配偶行動は変異に富み、代替交尾戦術の頻度や雄間競争・雌の配偶者選択の程度が、空時的にまたエサ条件や捕食のリスクに反応して変化することが示されている。本稿ではカニ類の配偶行動および生態学的に関連の深い分野について最近の動向をまとめ、今後の展望を述べる。
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  • 森田 健太郎, 森田 晶子
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 13-24
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
    サケ科魚類の生活史には、川で一生を過ごす残留型と海へ回遊する降海型の二型がある。本稿では、イワナを中心に生活史二型と個体群過程について解説し、サケ科魚類に見られる生活史二型の普遍的特長について論じた。個体群内に見られる生活史二型は、川での成長条件に依存した条件戦略であり、川で十分に成長できなかった場合に降海型になると考えられる。降海型は海洋で大きな成長を得るが、生存率は河川にいる残留型の方が高い。河川は資源が限られているため、海洋よりも密度依存的な死亡や成長が強く作用する。大型化した降海型が中心に産卵する場合、稚魚の密度が高いため川での成長条件が悪く、遺伝的要因だけではなく表現型可塑性によっても降海型になりやすいと考えられた。このようなフィードバックはサケ科魚類の個体群維持や回遊行動が進化する上で重要な役割を果たすと考えられた。
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特集1 表現型の可塑性:その適応的意義の探求
  • 岸田 治, 入江 貴博
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 25-26
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
  • 石原 道博, 世古 智一
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 27-32
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
    表現型可塑性は、昆虫では翅多型や季節型および光周期による休眠誘導などの現象として一般的に知られ、季節適応にきわめて重要な役割を果たしている。これらの可塑性は異なる季節に出現する世代の間で見られ、季節的に変動する環境条件に多化性の昆虫が適応した結果、進化したと考えられている。しかしながら、これまでの研究は、可塑性が生じる生理的メカニズムについて調べたものばかりが目立ち、適応的意義まで厳密に調べた研究は少ない。表現型可塑性に適応的意義があるかどうかを明らかにすることは、表現型可塑性の進化を考えるうえでも重要なことである。この総説では、イチモンジセセリとシャープマメゾウムシの2種の多化性昆虫を対象に、世代間で見られる表現型可塑性が寄主植物のフェノロジーに適応したものであることを紹介する。シャープマメゾウムシでは、春に出現する越冬世代成虫は繁殖よりも寿命を長くする方向に、夏や秋に出現する世代の成虫は寿命よりも繁殖に多くのエネルギーを配分している。イチモンジセセリでは、秋に出現する世代のメス成虫は春および夏に出現する世代のメス成虫に比べてかなり大きな卵を産む。また、この世代が野外で遭遇する日長・温度条件下で幼虫を飼育すると、他の世代のものよりも大卵少産の繁殖配分パターンを示す。これらの表現型可塑性は、世代間で生活史形質問のエネルギー配分量の割合が変化するものであり、寄生植物のフェノロジーおよび寄主植物の質の季節変化に対する適応と考えられる。
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  • 道前 洋史, 若原 正己
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 33-39
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
    表現型可塑性は生物が環境の変化に対して示す適応的反応であり、理論的にも適応進化できることが報告されている。この場合、自然淘汰は、個々の表現型ではなく反応基準を標的としているのである。しかし、表現型可塑性を適応進化させる生態的・環境的条件の実証的研究結果が十分にそろっているとはいい難い。本稿では、この問題について、北海道に生息する有尾両生類エゾサンショウウオ幼生の可塑的形態「頭でっかち型」を題材に議論を進め、表現型可塑性について、分野横断的(生態学的・生理学・内分泌学的)なアプローチも紹介する。
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  • 岸田 治, 西村 欣也
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 40-47
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
    多くの動物は、捕食者に出会うと逃げたり隠れたりするが、形さえも変化させ捕食を回避しようとするものもいる。形態の変化による防御戦略は誘導防御形態戦略とよばれ、多様な生物分類群でみられる表現型可塑性として知られる。最近の研究では、捕食者動物は、ただ捕食されにくい形に変わるだけでなく、その変化が柔軟であり、捕食者環境の時間的・空間的な変異によく対応していることが知られている。本稿では、エゾアカガエルのオタマジャクシの捕食者誘導形態の防御機能と、柔軟な形態変化能について紹介する。エゾアカガエルのオタマジャクシは、捕食者のエゾサンショウウオの幼生とオオルリボシヤンマのヤゴに対して、それぞれに特異的な形態を発現する。サンショウウオ幼生によって誘導された膨満型の形態はサンショウウオ幼生による丸のみを妨げ、ヤゴによって誘導された高尾型の形態はヤゴによる捕食を回避するために有効である。これらの形態変化は柔軟性に富んでおり、一度、どちらかの捕食者に対して特異的な防御形態を発現した後でも、捕食者が交替したときには、新たな捕食者に特異的な防御形態へ変化できる。また、捕食の危険が取り除かれたときは元の形態へと戻る。捕食者特異的な形態の互換性は、捕食者種に特異的な防御形態誘導を獲得するうえで重要な役割を果たしたと考えられる。また、形態変化の可逆性は防御にコストがかかることを示唆している。これらの形態変化の時間的な可変性に加えて、オタマジャクシは危険の強度に応じた調整的な防御形態発現を示す。このことはオタマジャクシが捕食強度に応じて費用対効果を最大化するように防御を発現している可能性を示唆している。
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  • 杉阪 次郎, 川越 哲博, 工藤 洋
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 48-54
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
    近年、モデル生物の研究において表現型可塑性に関わる遺伝子群が明らかにされつつある。本稿では、まずシロイヌナズナの開花を担う遺伝子群について、長期の低温に対する可塑的応答を中心に解説する。特にFLC・FRI遺伝子が開花の早さの自然変異や地理的クラインの形成に果たしている役割についての研究を紹介する。また、エピスタシス、多面発現、倍数化といった開花調節の適応進化の研究では取り扱われてこなかった重要な現象についての研究も取り上げる。最後に、表現型可塑性の分子遺伝学的基盤が明らかになることで可能となった適応的な表現型可塑性に関する研究の方向性について議論する。
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  • 入江 貴博
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 55-63
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
    寒冷な生息地(高緯度・高地)ほど成体サイズのより大きな個体が見出される種内地理的パターンはベルクマン・クラインと呼ばれ、分類群を越えて動物界に広く知られているが、その近接・究極要因は分類群によって異なる。野外においては、しばしば複数の環境要因が体サイズとともに共変動を示すことが、その原因となる環境勾配の特定を難しくする。また、環境要因は体サイズそのものに直接の影響を与えるとは限らず、成長率や成長期間といった他の生活史形質に影響することで、体サイズを間接的に支配する場合もある。従って、体サイズ・クラインの原因となっている環境勾配を明らかにするためには、体サイズ以外の形質を含めた生活史形質と環境の勾配に関する野外データの収集に加え、飼育個体を用いた環境操作実験によって近接要因を特定する必要がある。また、生活史理論に基づく数理モデルを用いた最適生活史の推定は、究極要因の特定にきわめて有効な手法である。ベルクマン・クラインの成立には、集団間の遺伝的変異が介在する場合が少なくないが、一方で体サイズやその他の生活史形質における表現型可塑性も同様に重要である。従って本稿の後半では、ベルクマン・クラインの近接要因であると特定または推定される個別の環境要因ごとに、それらが体サイズに関する遺伝的分化や表現型可塑性にどのような影響を及ぼしているかについて、特に外温動物に関する研究例を紹介する。
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  • 森本 直子
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 64-
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
  • 井川 拓也
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 65-
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
  • 工藤 洋
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 66-70
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
    ハビタットの環境が大きく変わると、適応度が大幅に低下する可能性がある。適応的な表現型可塑性は、環境変動に際して適応度の低下を防ぐ働きがある。本稿では、適応的な表現型可塑性の機能として、複数ハビタット利用とハビタット選択とがあることを指摘した。複数ハビタット利用では、それぞれのハビタットでの適応度を高めるような表現型を可塑性によって実現する。ハビタット選択では、不適な環境を回避し好適な環境を利用するような形質変化が可塑性によってもたらされる。複数ハビタット利用の例としては、両生類の対捕食者誘導防御・昆虫の季節多型・水生植物の陸生型形成などがある。また、ハビタット選択の例としては、昆虫の相変異に伴う飛翔多型・休眠による季節適応・植物の被陰回避反応・開花調節などがある。
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特集2 エコゲノミクス:ゲノムから生態学的現象に迫る
  • 森長 真一
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 71-74
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
  • 森長 真一
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 75-81
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
    閉鎖花とは、花弁と雄しべが欠失・滅少し、つぼみの状態で自家受粉する完全自植型の花である。本稿では、「咲かない花」閉鎖花を花の適応進化のモデル形質と位置づけ、その遺伝的背景に迫った研究を紹介する。閉鎖花は、様々な被子植物で独立に被数回進化しており、何らかの適応的意義をもっていると考えられている。材料には、モデル生物シロイヌナズナに近縁なアブラナ料野生植物コカイタネツケバナを用いた。閉鎖花と開放花間での遺伝子発現パタンを比較するために、近年、生態学や進化生物学研究にも急速に普及しつつある網羅的遺伝子発現比較法であるマイクロアレイ実験を行なった。その結果、少数の遺伝子において発現パタンが異なることが明らかとなった。これらの結果を基に、遺伝子の調節領域の進化が閉鎖花の進化に関係があるのではないかという仮説を提示した。
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  • 越川 滋行, 三浦 徹
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 82-88
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
    社会性昆虫であるシロアリのカースト分化は、共通の遺伝的背景を持つ個体が環境の違いによって明確に異なった形質を示す「表現型多型」の代表的な例である。シロアリの兵隊は他の大ーストと比べて顕著な形態的特徴を特っており、表現型多型による形態の分化とその機構を探るための材料として適している。私たちは屋久島産のオ大シロアリHodotermopsis sjostedtiを用いて、肥大化した頭部と長い大顎を特つ兵隊の形態に注目し、どのような遺伝子発現の変化によって兵隊分化過程での形態変化が引き起こされるのか、という課題に取り組んできた。ディファレンシャル・ディスプレー法によって兵隊分化時に大顎で発現が上昇する遺伝子群を探索・同定し、それらの分化過程における発現量の変化を解析した。また、将来的にはシロアリにおいてもゲノムレベルでの解析が必要になるとの考えから、様々なシロアリのゲノムサイズを測定し比較した研究も行ってきた。これらの研究を紹介するとともに、網羅的遺伝子発現解析などのゲノムレベルの研究の可能性と、生態学・進化発生学とゲノム科学の関係について展望したい。
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  • 宇梶 徳史, 原 登志彦
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 89-99
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
    分子生物学的手法の進歩に伴い、より包括的に生物のシステム構築機構を分子レベルから明らかにすることが可能になりつつある。本稿では、筆者らがイチイ(Taxus cuspidata)を用いて行った、発現する遺伝子(Expressed-Sequence tags ; EST)の包括的解析の結果を紹大する。そして、耐凍性に加えて、冬季の光ストレスが寒冷圈に生育する樹木の生活環を制御する重要な要因であることを指摘する。これまでに、威しい冬の寒さへの適応の指標である耐凍性が、寒冷圈における樹木の生活環や地理的分布を決定する極めて重要な要因であることが生理学・生態学的アプローチによる多くの研究により報告されてきた。本研究におけるゲノミクス手法を用いた解析により、冬季のイチイの針葉では、光ストレスに対する防御遺伝子が極めて多量に発現していることが明らかとなった。またこれらの光ストレス防御遺伝子の発現は、葉緑体を持たない組織では認められなかった。これは寒冷圈における樹大の生活環制御に冬季の光ストレスが強く関わっていることを示している。本研究の結果から、筆者らは、1)光合成を行わない冬季に葉を維持すると、光ストレスから葉緑体を防御することにコストを要すること、2)落葉樹における秋の落葉は、冬季の光ストレスを回避するための適応戦略であること、を指摘したい。
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  • 新田 梢, 長谷川 匡弘, 三宅 崇, 安元 暁子, 矢原 徹一
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 100-106
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
    近年、理論と実証の両面から適応進化の過程を「微小な遺伝的変化の累積」とみなす従来の進化観に疑問がなげかけられている。我々は、対照的な送粉シンドロームを持ち、花の寿命が半日しかない夜咲き種と昼咲き種を材料に、少数の遺伝子座の変化による適応的進化の実証研究を進めている。本稿ではこれまでに得られている結果を要約したうえで、遺伝的基礎を探る研究の今後の課題について議論した。キスゲ属(Hemerocallis)のハマカンゾウは昼咲き種でチョウやハナバチ媒花、一方、キスゲ(ユウスゲ)は夜咲き種でスズメガ媒花である。開花パターンは、自然雑種集団では、昼咲きパターン、夜咲きパターン、1日咲きパターンが見られ、両親権の純粋な集団に比べ、大きな変異性を示した。人工雑種F1世代では、ほとんどが昼咲きパターンであった。ハマカンゾウの花では、アントシアニンが合成されるために花弁が赤い。キスゲでは、アントシアニンが合成されないため黄色になる。 FI雑種の花では、アントシアニンによる赤い色が見られない。キスゲとハマカンゾウの間に見られる開花時間と花色の違いは、少数の主要な遺伝子座に支配されている可能性が高いと考えられる。また、ESTをもとに相同性配列を検索し、花色の変化に関する遺伝子を調べた。 CHS遺伝子(アントシアニン合成系のカルコン合成酵素の遺伝子)では、ハマカンゾウとキスゲにおいて同義置換のみが見つかり、アミノ酸配列に違いはなかった。したがって、CHS遺伝子のアミノ酸置換によって花色が進化したという証拠は得られなかった。 MYB遺伝子は、ユリにおいて花のアントシアニン合成系の制御に関っているMYB遺伝子にもっとも近縁だった。今後は、適応的進化のシナリオを明らかにするために、形質分離解析やQTLマッピングを進めていく予定である。「微小な遺伝的変化の累積」を仮定した最適化モデルやESSモデルは、その限界を正しく評価し、形質進化に関与した主要な遺伝子を特定したうえで、主要遺伝子の特性を考慮に入れた仮説の提唱とモデル化を行う必要がある。
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  • 酒井 聡樹
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 107-108
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
  • 細 将貴
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 108-109
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
  • 本城 正憲
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 110-
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
  • 矢原 徹一
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 111-119
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
    進化生態学は、まず表現型モデルによる研究によって大きく発展し、その後に、量的遺伝学のアプローチや、系統樹を用いた種間比較統計学を取り入れて、発展してきた。エコゲノミクスの成果は、これら3つの方法論の前提に疑問を投げかけている。多くの表現型モデルは制約条件としてトレードオフを仮定している。この仮定に関しては、量的遺伝学のモデルを用いた研究からすでに反証が蓄積されてきた。これに加えて、QTLマッピングにもとづくエコゲノミクス研究はトレードオフ構造が進化の過程で短期間に変わることを示した。この結果は、量的遺伝学のモデルが仮定している、Gマトリクスの安定性に対する反証でもある。また、個々のQTLの表現型効果が一様ではないことがわかり、種間比較統計学が利用している形質復元法の前提も揺らぎつつある。いまや、進化生態学は、表現型の遺伝的背景という「ブラックボックス」の中を見ることを要求されている。
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  • 酒井 聡樹
    原稿種別: 本文
    57 巻 (2007) 1 号 p. 120-
    公開日: 2016/09/10
    ジャーナル フリー
連載1 えころじすと@世界(6)
連載2 野外研究サイトから(6)
連載3 博物館と生態学(4)
連載4 学校便り(2)
連載5 北極紀行(2)
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