Research

植物の繁殖システムの進化や、その進化がもたらす生態学的な帰結について興味を持って研究しています。

1.ツユクサ‐ケツユクサ系を用いた繁殖干渉下における近縁植物種の共存機構の解明

開花植物の多くは、昆虫や鳥といった動物(送粉者)に花粉を運んでもらうことで繁殖を行います。そのため、よく似た花が同じ場所で花を咲かせる場合には、送粉者が異なる種間で花粉を運んでしまうことがあります。このとき、異なる種の花粉がめしべで発芽してしまうことで、その花の生産できるタネの数が減ってしまう悪影響が発生することがあります(繁殖干渉)。この繁殖干渉によって、「よく似た花は同所的に共存することが難しい」「同所的に共存する植物種は、花の色・形・匂いなどが異なり、送粉者の使い分けを行っている」というアイデアが、これまでの植物生態学では広く受け入れられてきました。

私の研究しているツユクサとケツユクサは田畑や道端に普通に生育する植物ですが、非常によく似た花を同じ季節に同じ場所で咲かせる一方で、雑種をつくらず、お互いの花粉がめしべに付くとできるタネの数が減少する繁殖干渉が存在することが明らかになりました。さらに、これまで送粉者が少なく花粉が運ばれにくい状況に適応して進化したと考えられてきた、自動自家受粉(同じ花の中でおしべとめしべが接触し、送粉者を伴わずに自身の花粉で受精を行う仕組み)が、送粉者が異なる種の花粉を運んでくる状況で、繁殖干渉による悪影響を軽減する機能を持つ可能性があることを発見しました。現在は、”自動自家受粉の進化がよく似た花の共存を促進する”という仮説について、野外調査や、DNA情報を用いた種子の親子解析、数理モデルを用いたコンピューターシミュレーションなどを用いて研究を進めています。


【参考論文】*Katsuhara KR and Ushimaru A (2019) Prior selfing can mitigate the negative effects of mutual reproductive interference between coexisting congeners. Functional Ecology. 神戸大学プレスリリース(日本語)
*Katsuhara KR, Tachiki Y, Iritani R and Ushimaru A (2021) Eco-evolutionary dynamics of prior selfing rate promotes the coexistence without niche partitioning under reproductive interference. Journal of Ecology.岡山大学プレスリリース(日本語)

2.キノコバエ媒植物コチャルメルソウにおける目立たない花びらの機能

”花びら”は、植物においてもっとも多様な器官のひとつです。これまで花びらは、送粉者を視覚的に誘因する(めだって、送粉者に見つけてもらう)ために進化してきたと考えられてきました。一方で、視覚に頼らず、匂いを用いて送粉者を誘因している植物も多く知られています。私は、匂いを用いてキノコバエ(蚊の仲間)を誘因するコチャルメルソウという植物を用い、花びらの切除実験を行うことで花びらの機能を調査しました。結果から、花びらのない花では、送粉者が花に接近してくる数は変化しない一方で、その後で花に取り付くことができる確率が減少するということが明らかになりました。タネの数や持ち去られた花粉の数も調査をし、花びらが”送粉者の取り付き場所”として機能していることを定量的に示すことができた初めての研究になりました。


【参考論文】*Katsuhara KR, Kitamura S and Ushimaru A (2017) Functional significance of petals as landing site in fungus-gnat pollinated flowers of Mitella pauciflora (Saxifragaceae). Functional Ecology 31: 1993-1200.