(57)【要約】【課題】植栽対象植物を植栽対象地域に植える場合に、植栽対象地域が、植栽対象植物に対する生物多様性保全地域に適合する地域か否かを高い確実性で判別することができる植栽対象植物の地域性判別方法を提供すること。【解決手段】複数の地域から採取した同一植物種に対する遺伝子型毎の地理的分布パターンデータベースＤＢを予め生成しておき、その後、植栽対象植物の遺伝子型を決定する遺伝子型決定ステップ（Ｓ１０５）と、地理的分布パターンデータベースＤＢの地理的分布パターンをもとに、遺伝子型特定ステップ（Ｓ１０５）で決定した遺伝子型が植栽対象地域に適合するか否かを判別する地域性判別ステップ（Ｓ１０６）と、を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の地域から採取した同一植物種に対する遺伝子型毎の地理的分布パターンを同一植物種ごとに予め生成しデータベースとして保持するデータベース生成ステップと、
植栽対象植物の遺伝子型を決定する遺伝子型決定ステップと、
前記地理的分布パターンをもとに、前記遺伝子型特定ステップで決定した遺伝子型が植栽対象地域に適合するか否かを判別する地域性判別ステップと、
を含むことを特徴とする植栽対象植物の地域性判別方法。
【請求項２】
前記遺伝子型は、葉緑体ＤＮＡの遺伝的変異によって分類したことを特徴とする植栽対象植物の地域性判別方法。
【請求項３】
前記地理的分布パターンは、各遺伝子型の遺伝的境界を探索し、この探索結果による遺伝的境界を用いて遺伝子型の地理的領域分布を生成したものであることを特徴とする請求項１または２に記載の植栽対象植物の地域性判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植栽対象植物を植栽対象地域に植える場合に、植栽対象地域が、生物多様性保全の観点から植栽対象植物の植栽に適合する地域（生物多様性保全地域）であるか否かを高い確実性で判別することができる植栽対象植物の地域性判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物多様性には、遺伝子、種、生態系の３つのレベルがあり、遺伝子の多様性を保全することは種の存続や地域の固有性を維持するために重要である。そして、緑化においても、地域の遺伝子の攪乱を防ぐため、国や学会から地域性在来緑化植物の利用についての提言がなされている（非特許文献１，２参照）。
【０００３】
また、非特許文献３では、植物を移動しない方が良いと考えられる地域的境界線を提案している。
【０００４】
なお、特許文献１には、サクラ属に属する植物のクローン識別方法に用いられる特定の塩基配列で示されるプライマーおよびそれらの変異体からなる２種以上のプライマーセットが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、ミトコンドリアＤＮＡ  Ｄ−ループの塩基配列を用いて、一個または個体群の水産魚介類もしくはその一部またはそれらの加工品の生産履歴を追跡する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−８０８０７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０５６８２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】環境省、国土交通省、「平成１９年度地域性在来緑化植物の供給体制整備に関する検討調査委託業務報告書」、２００８年３月
【非特許文献２】日本緑化工学会、「生物多様性保全のための緑化植物の取り扱い方に関する提言」、２００２年
【非特許文献３】森林総合研究所、「広葉樹の種苗の移動に関する遺伝的ガイドライン」、２０１１年３月１日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、植栽に用いる植物（種子や苗木、あるいは成木）の由来は、外見では判断できない。植栽に用いる植物の由来は、関係者にヒアリングなどをして判断するしか知ることができなかった。なお、植物の由来は、形態学的に判断することも可能である。しかし、例えば、紅葉の美しさ等から、庭園、公園、緑地などの植栽に多く用いられている樹木であるイロハモミジの由来は、樹葉等の形態からは判別できない。
【０００９】
したがって、植栽対象植物を植栽対象地域に植える場合に、植栽対象地域が、植栽対象植物に対する生物多様性保全地域に適合する地域か否かを高い確実性で判別することができなかった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、植栽対象植物を植栽対象地域に植える場合に、植栽対象地域が、植栽対象植物に対する生物多様性保全地域に適合する地域か否かを高い確実性で判別することができる植栽対象植物の地域性判別方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる植栽対象植物の地域性判別方法は、複数の地域から採取した同一植物種に対する遺伝子型毎の地理的分布パターンを同一植物種ごとに予め生成しデータベースとして保持するデータベース生成ステップと、植栽対象植物の遺伝子型を決定する遺伝子型決定ステップと、前記地理的分布パターンをもとに、前記遺伝子型特定ステップで決定した遺伝子型が植栽対象地域に適合するか否かを判別する地域性判別ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる植栽対象植物の地域性判別方法は、上記の発明において、前記遺伝子型は、葉緑体ＤＮＡの遺伝的変異によって分類したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる植栽対象植物の地域性判別方法は、上記の発明において、前記地理的分布パターンは、各遺伝子型の遺伝的境界を探索し、この探索結果による遺伝的境界を用いて遺伝子型の地理的領域分布を生成したものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の地域から採取した同一植物種に対する遺伝子型毎の地理的分布パターンを同一植物種ごとに予め生成しデータベースとして保持しておき、その後、植栽対象植物の遺伝子型を決定し、その後、該決定した遺伝子型が、前記地理的分布パターンをもとに、植栽対象地域に適合するか否かを判別するようにしている。このため、植栽対象植物を植栽対象地域に植える場合に、植栽対象地域が、植栽対象植物に対する生物多様性保全地域に適合する地域か否かの判別を、遺伝子レベルの高い確実性をもって行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本実施の形態における地理的分布パターンデータベースの内容を示す模式図である。
【図２】図２は、イロハモミジの遺伝子型の決定に用いる２つのユニバーサルプライマーtrnDT，trnVMの塩基配列を示す図である。
【図３】図３は、イロハモミジの遺伝子型の分布の一例を示す図である。
【図４】図４は、地理的分布パターンデータベースを用いた植栽対象植物の地域性判別処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【００１７】
（地理的分布パターンデータベースの生成）
図１は、本実施の形態における地理的分布パターンデータベースの内容を示す模式図である。図１に示すように、地理的分布パターンデータベースＤＢには、植物種ごとに、地理的分布パターンが対応付けられて格納されている。地理的分布パターンは、日本の複数の地域から採取した同一植物種に対する異なる遺伝子型の地理的分布を示すものである。例えば、図１の下部に示すように、地理的分布パターンＡ１は、イロハモミジに対するものであり、遺伝的境界線ＢＬによって区分された各地域と遺伝子型とが対応付けられている。なお、イロハモミジは、福島県以南に分布するカエデ科カエデ属の落葉高木であり、後述するように葉緑体ＤＮＡ分析によって６つの遺伝子型Ａｐ−１〜Ａｐ−６があることを得ており、図１に示したイロハモミジの地理的分布パターンＡ１では、３つの区分された地域にそれぞれ遺伝子型Ａｐ−１，Ａｐ−２，Ａｐ−５が対応付けられている。
【００１８】
なお、図１では、イロハモミジの他に、例えばヤマザクラ及びヤブツバキの地理的分布パターンＡ２，Ａ３がそれぞれヤマザクラ及びヤブツバキの植物種に対応づけられて格納されている。
【００１９】
ここで、例えば、イロハモミジを植栽対象植物として植栽対象地域Ｅ１に植える場合、イロハモミジに対する地理的分布パターンＡ１を用いて、植栽対象地域Ｅ１が、イロハモミジに対する生物多様性保全地域に適合する地域か否かを遺伝的レベルによる高い確実性で判別することができる。例えば、イロハモミジの葉緑体ＤＮＡの遺伝子型がＡｐ−１であれば、図１に示した植栽対象地域Ｅ１は、地理的分布パターンＡ１内で遺伝子型がＡｐ−１の区分地域に含まれているため、生物多様性保全地域に適合する地域であると判別される。一方、イロハモミジの葉緑体ＤＮＡの遺伝子型がＡｐ−１以外であれば、植栽対象地域Ｅ１は、地理的分布パターンＡ１内で遺伝子型がＡｐ−１の区分地域に存在しないため、生物多様性保全地域に適合しない地域であると判別される。
【００２０】
（同一植物種に対する遺伝子型の決定）
ここで、同一植物種に対する遺伝子型の決定について説明する。この遺伝子型の決定は、植栽対象植物自体の遺伝子型を決定する場合、及び、上述した地理的分布パターンＡ１〜Ａ３を生成する場合に行われる。また、この遺伝子型は、葉緑体ＤＮＡの変異がみられる領域を比較し、この変異の種類によって決定されるものである。なお、この遺伝子型の決定では、植栽対象植物としてイロハモミジを例にあげて説明する。
【００２１】
イロハモミジの遺伝子型の決定は、まず、イロハモミジの葉を粉砕し、葉緑体ＤＮＡを抽出し、精製する。その後、ユニバーサルプライマ―を用いて、葉緑体ＤＮＡの３７個の領域に対して、ＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction：ポリメラーゼ連鎖反応）法によって各領域を増幅する。そして、ＰＣＲ法で増幅がみられた領域を抽出し、精製を行い、その塩基配列を決定する。
【００２２】
なお、ＰＣＲ法は、ＤＮＡ合成酵素であるポリメラーゼを用いて、特定のＤＮＡ領域を増幅するための方法である。ＰＣＲ法では、増幅したい領域の両端の塩基配列から増幅の起点となるプライマー（Primer）を用いることで、プライマーに挟まれた特定の領域を増幅することができる。また、プライマーとは、ＰＣＲ法によって増幅したいＤＮＡ領域の両端と塩基対を形成できるように塩基が配列された、約２０塩基ほどの一本鎖ＤＮＡである。また、ユニバーサルプライマーとは、特定の種でなく、種を超えて、広く普遍的に使われているプライマーである。
【００２３】
この結果、イロハモミジに対しては、図２に示したユニバーサルプライマーtrnDTを用いることで、trnD-trnTの遺伝子間領域で塩基配列の相違（遺伝的変異）を見出すことができた。また、図２に示したユニバーサルプライマーtrnVMを用いることで、trnV-trnMの遺伝子間領域で塩基配列の相違（遺伝的変異）を見出すことができた。これにより、イロハモミジには複数の遺伝子型が存在することがわかった。
【００２４】
その後、上述した塩基配列の決定までの処理を、異なる地域における複数のサンプルである、複数のイロハモミジの葉緑体ＤＮＡに対して、同一のユニバーサルプライマーtrnDT，trnVMを用いたＰＣＲ法によって行う。
【００２５】
具体的には、日本での自生地である福島以西のイロハモミジ（３０産地、６１サンプル）を採取し、変異が見られた２つの遺伝子間領域trnD-trnT，trnV-trnMを解析した結果、遺伝子間領域trnD-trnTで塩基配列の異なる３つ遺伝子型を見出し、遺伝子間領域trnV-trnMで塩基配列の異なる４つの遺伝子型を見出した。そして、遺伝子間領域trnD-trnTでの３つの遺伝子型と遺伝子間領域trnV-trnMでの４つの遺伝子型との組み合わせによって、イロハモミジを６つの遺伝子型Ａｐ−１〜Ａｐ−６に分けることができた。
【００２６】
なお、上述した遺伝的変異の比較では、葉緑体ＤＮＡ全体を調べるのではなく、特定の領域である遺伝子間領域及びイントロンの塩基配列を調べるようにしている。遺伝子間領域は、変異が生じても、機能がない部分であるため、自然選択されずに変異が遺伝されるからである。一方、遺伝子領域は、変異が生じても自然選択によって変異が遺伝しない重要な領域である。なお、遺伝子領域であっても、イントロンは非翻訳領域であるため、自然選択されずに変異が遺伝するため、塩基配列比較の対象領域としている。また、上述したユニバーサルプライマーtrnDT，trnVMは、イロハモミジに対して、複数の異なるプライマーを試行した結果、遺伝的変異を見出すことができたプライマーの一例である。
【００２７】
（地理的分布パターンの生成）
上述した６１サンプルのイロハモミジの遺伝子型Ａｐ−１〜Ａｐ−６と位置情報（３０産地の情報）とをもとに、図３に示すように、イロハモミジの遺伝子型の分布図を得ることができる。図３では、遺伝子型Ａｐ−１のイロハモミジはフォッサマグナ（糸魚川−静岡構造線）ＭＬより東側に分布し、遺伝子型Ａｐ−４，Ａｐ−５，Ａｐ−６のイロハモミジは、フォッサマグナＭＬより西側に分布していると言える。また、詳細には、遺伝子型Ａｐ−４のイロハモミジは、紀伊半島、遺伝子型Ａｐ−６のイロハモミジは、四国、九州に分布する。ただし、遺伝子型Ａｐ−２，Ａｐ−３のイロハモミジは、分布の状況から他の地域から移入した可能性がある。したがって、さらに信頼度を上げるために、さらに多くのイロハモミジに対するデータ（遺伝子型と位置情報）の蓄積を行うことが好ましい。
【００２８】
ところで、図３に示した分布図では、植栽対象のイロハモミジが植栽対象地域の地域性に適合するか否かを容易、かつ、精度高く判別できない。そこで、図３に示した分布図をもとに、図１に示した地理的分布パターンＡ１を生成する。すなわち、図３に示したポイント的な遺伝子型の分布状況を、遺伝子型の領域分布を示す地理的分布パターンＡ１に変える必要がある。
【００２９】
この地理的分布パターンＡ１を生成するには、遺伝的境界の探索を行って遺伝的境界線ＢＬを形成すればよい。遺伝的境界の探索には、例えば、ＢＡＲＲＩＥＲという手法がある。この手法は、まず、サンプル地点を基点にしてボロノイ図を描き、ボロノイで隣り合う集団間の遺伝的距離が最も大きくなる辺を選択し、以後、その辺につながるように遺伝的距離の大きい辺をなぞって境界を探索するものである。このようにして探索した結果、残った遺伝的境界線ＢＬによって、図１に示した地理的分布パターンＡ１のように、遺伝子型の領域が地理的に区画される。
【００３０】
ここで、図３に示した分布図をもとに生成した地理的分布パターンＡ１の統計的検定を、ＡＭＯＶＡ（Analysis of Molecular Variance：分子分散分析）によって行うと、各領域間の遺伝的変異を区分する遺伝的境界線ＢＬは危険率０．１％で有意であった。
【００３１】
（植栽対象植物の地域性判別処理）
次に、図４を参照して、上述した地理的分布パターンデータベースＤＢを用いた植栽対象植物の地域性判別処理手順について説明する。
【００３２】
まず、１つの植栽対象植物を選択する（ステップＳ１０１）。その後、選択した植栽対象植物の由来聞き取り調査、または形態学的由来スクリーニングが可能であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。なお、形態学的由来スクリーニングは、イロハモミジでは難しいが、樹葉などの外部観察の違いによって植栽対象植物の由来を分類するものであり、形態学的由来スクリーニング用データベースを準備しておくことが好ましい。
【００３３】
植栽対象植物の由来聞き取り調査または形態学的由来スクリーニングが可能である場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）には、植栽対象植物の由来が植栽対象地域に適合するか否かを判断する（ステップＳ１０３）。植栽対象植物の由来が植栽対象地域に適合する場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）には、この植栽対象植物の由来が植栽対象地域に適合するものとして仮決定する（ステップＳ１０４）。
【００３４】
一方、植栽対象植物の由来聞き取り調査または形態学的由来スクリーニングが可能でない場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、あるいは植栽対象植物の由来が植栽対象地域に適合しない場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）には、次の植栽対象植物、例えば、同一種の他の植栽対象植物、あるいは他の種の植栽対象植物を選択し（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０２に移行する。
【００３５】
ステップＳ１０４で仮決定された植栽対象植物に対しては、この植栽対象植物の葉緑体ＤＮＡ分析による遺伝子型の決定を行う（ステップＳ１０５）。この遺伝子型の決定は、上述した遺伝子型の決定と同じ処理であり、例えば、イロハモミジの場合、６つの遺伝子型Ａｐ−１〜Ａｐ−６の中の１つの遺伝子型を決定する。
【００３６】
その後、地理的分布パターンデータベースＤＢのうちの、選択された植栽対象植物に対する地理的分布パターンをもとに、ステップＳ１０５で決定された遺伝子型が植栽対象地域に適合するか否かを判断する（ステップＳ１０６）。決定された遺伝子型が植栽対象地域に適合する場合（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）には、この植栽対象植物の地域性が植栽対象地域に適合すると本決定し（ステップＳ１０７）、本処理を終了する。一方、決定された遺伝子型が植栽対象地域に適合しない場合（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、次の植栽対象植物、例えば、同一種の他の植栽対象植物、あるいは他の種の植栽対象植物を選択し（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０２に移行し、上述した処理を繰り返す。
【００３７】
なお、ステップＳ１０２，Ｓ１０３，Ｓ１０４による植栽対象植物の仮決定は、植栽対象植物の地域性判別処理の確実性を高めるため、及び無駄な葉緑体ＤＮＡ分析を少なくするために行っているが、省略してもよい。すなわち、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４を省略して、最初から植栽対象植物の葉緑体ＤＮＡ分析を行ってもよい。
【００３８】
また、複数の植栽対象植物が同一の個体から得られた種などによって成長したものであることが予めわかっている場合には、すべての植栽対象植物の中からサンプリングした植栽対象植物に対してのみ、上述した葉緑体ＤＮＡ分析を行うようにすることが好ましい。
【００３９】
なお、植栽対象植物の一例として上述したイロハモミジの樹木を植栽対象植物の一例として説明したが、イロハモミジと同様に、他の植栽対象植物に対しても同様の処理を行うことができる。例えば、植栽に多用されるヤマザクラやヤブツバキについても同様に遺伝子型に基づいた地域性判別処理を行うことができる。
【００４０】
ヤマザクラは、宮城・新潟以西に分布するバラ科サクラ属の落葉高木である。ヤマザクラは、ユニバーサルプライマーtrnD-trnT，trnH-trnKを用いたＰＣＲ法によって、遺伝子間領域trnD-trnTで塩基配列が異なる３つの遺伝子型を見出し、遺伝子間領域trnH-trnKで塩基配列が異なる９つの遺伝子型を見出した。そして、遺伝子間領域trnD-trnTでの３つ遺伝子型と遺伝子間領域trnH-trnKでの９つの遺伝子型との組み合わせによって、ヤマザクラを１０個の遺伝子型に分けることができた。
【００４１】
また、ヤブツバキは、本州以南に分布するツバキ科ツバキ属の常緑高木である。ヤブツバキは、ユニバーサルプライマーtrnL-trnF，trnT-trnLを用いたＰＣＲ法によって、遺伝子間領域trnL-trnFで塩基配列が異なる２つの遺伝子型を見出し、遺伝子間領域trnT-trnLで塩基配列が異なる３つの遺伝子型を見出した。そして、遺伝子間領域trnL-trnFでの２つの遺伝子型と遺伝子間領域trnT-trnLでの３つの遺伝子型との組み合わせによって、ヤブツバキを４つの遺伝子型に分けることができた。
【００４２】
本実施の形態では、植栽対象植物を植栽対象地域に植える場合に、植栽対象地域が、植栽対象植物に対する生物多様性保全地域に適合する地域か否かを遺伝子レベルで行っているので、高い確実性で植栽対象植物の地域性適合を判別することができる。
【符号の説明】
【００４３】
Ａ１〜Ａ３  地理的分布パターン
Ａｐ−１〜Ａｐ−６  遺伝子型
ＢＬ  遺伝的境界線
ＤＢ  地理的分布パターンデータベース
Ｅ１  植栽対象地域
ＭＬ  フォッサマグナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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