遺伝構造の空間パターン再現モデルの開発（平成 28年度）
Development of simulation model to regenerate spatial genetic structure

研究概要

遺伝的多様性は、生物多様性の重要な要素の1つである。しかし、保護区選定などの際には、種内の空間的な遺伝子の分布パターンである、遺伝構造はほとんど考慮されていないのが現状である。これは主に、遺伝構造に関する実測データが不足していることによる。
本研究では、遺伝構造の情報不足をモデル補完することをめざし、日本列島での植物の空間的遺伝構造のパターンを再現するシミュレーションモデルを構築する。モデルには、現在の遺伝構造に影響を与える、過去の気候変動に伴う分布変遷や移動分散プロセスを組み込み、実測データを参照しながらパラメータチューニングを行うことにより、現実的なパターンの再現を目指す。

研究の性格

• 主たるもの：基礎科学研究
• 従たるもの：応用科学研究

全体計画

現実的な遺伝構造を再現するため、古気候変動やそれに伴う分布変遷・移動分散過程、突然変異などを組み込んだシミュレーションモデルを構築する。最初に、最も単純なモデルでどこまで現実的な遺伝構造を再現できるか明らかにする。次に、単純なモデルでは再現できないパターンの形成に最も影響していると考えられるプロセスを順次組み込み、シミュレーション実験を繰り返すことで、現実的なパターン生成に重要な要因を明らかにする。
この基本要素のみを組み込んだモデルで、移動分散能力や突然変異率、種の起源地等の設定を変えてシミュレーション実験を行い、どんな遺伝構造パターンが生じうるか明らかにする。また、遺伝構造の実測値も収集し、パターン抽出した上で、シミュレーションの結果と比較する。再現できないのであれば、適応遺伝子、大陸からの移入、種分化、種間交雑などのうちから、影響している可能性が高い要因を順次、モデルに組み込み、シミュレーション実験を繰り返すことで、パターン生成に特に重要な要因を明らかにする。

今年度の研究概要

モデルの最も基本となる構造である、遺伝子散布プロセスに関わるプログラムの設計を行い、挙動や計算時間の長さを確認する。挙動確認ののち、気候変動に伴う分布変化の応答特性の妥当性を検証する。
また、実測された遺伝構造に関する文献収集を国内の維管束植物について行い、モデルの結果と比較可能な形式に電子化を行うための手順を整理する。また、モデルにより生成された遺伝構造と実測値との比較を行うための、パターン抽出の手法開発を開始する。

外部との連携

研究分担者：岩崎貴也（京都大学）