博 士 （ 水 産 科 学 ） 劉正 南Populationgeneticstructurea
ndphylogeogr
aphyofmasu salmon (Oncorhynchzts 7nasou) in
theFar Eastinferredfrom mitoch
ondrialand rmcrosatellite DNA analyses（極東におけるサクラマスのミトコンド1Jアおよびマイクロサテライト
DNA分 析 に 基 づ く 遺 伝 的 集 団 構 造 と 系 統 地 理 学 的 研 究 ）学 位論文 内容の要旨
水産生物の遺伝的多様性や集団構造を把握することは、その資源保護と持続的な利用を図る上で不可欠である。サクラマスはシロザケやカラフトマスとならび日本における重要な水産対象種であり、その資源増大をはかるため河川間の移入や孵化放流を中心とした増殖事業が行われてきた。しかし、移入や放流が天然のサクラマス集団の多様性や遺伝構造にどのような影響をもたらすかは未だ不明である。そこで本研究では、天然集団の多様性の保全や養殖集団による天然集団の遺伝的な撹乱を防ぎ、サクラマス資源の再生産と持続的な利用に資するため、極東におけるサクラマス集団の遺伝的多様性と集団構造をミトコン
ド リ ア DNA (mtDNA)船 よび 核 の マ イ ク ロ サ テ ラ イ トDNA (msDNA)マ ーカー によ り分
析した。次いで、得られた集団の遺伝情報を用いて、集団構造の成立に関与する種々の要因にっいて系統地理学的解析を行った。
主論 文は英 文で 書か れ、 GENERAIーJNTRODUCTIONのほか、5章からなる。まず、第1章では、サクラマスのmtDNA；NADH dehydrogenase subunit5遺伝子(ND5)領域における塩基配列を解読し、観察された変異をもとに各集団の遺伝的多様性と遺伝構造、さらに系統地理学的解析を行った。日本、韓国、ロシアの河川に産卵遡上したサクラマス24標本集
団 、1，100個 体以上のmtDNA ND5領域の561塩基対の塩基配列解読から23箇所の変異サイトがみっかり、計21種類のハプロタイプが認められた。ハプロタイプ多様度や塩基多様度からロシアより韓国と日本の集団で高い遺伝的多様性がみられた。さらに固定指数(FST)

や分 子分散分析(AMOVA)から3つの地域グループのほか日本海、オホーツク海、太平洋の3海域集団問で明らかな遺伝的分化がみられた。そこで、これらの分析結果をもとに、サクラマス集団の歴史的を形成過程を階層クレード系統地理分析法(NCPA)により推定した。その結果、ハプロタイプクレードは地域と密接に結びっいていること、集団の成立には連続的な分布域の拡大の後に距離による遺伝子流動の制限が関与したこと、などが推定された。さらに、ハプロタイプ塩基配列のミスマッチ分析や中立性の検定などから、極東域のサクラマス集団はまずオホーツク海で更新世後期に集団の拡大があり、次いで最終氷期 に 日 本 海 そ し て 太 平 洋 に おい て 集 団 の 拡 大 が起 き た こ と が 示 唆 され た 。
第 2章 では 、6座の 多型msDNAマ ーカーを用いて、上記サクラマス24集団の遺伝的多様性と遺伝構造を分析した。観察された対立遺伝子（アリル）数は各座において9から35で、6座で合計115であった。また、ヌルアリルによると思われるハーディーワインベルグ平衡(HWE)からの逸脱が、一部の集団のいくっかの座で認められた。遺伝子多様度から、日本、ロシア、韓国の集団の遺伝的変異はほぼ同水準であることが示唆された。この結果
は、 mtDNA分 析によ る結 果と 異な ってい た。 また 、AMOVAおよ びFST値から、mtDNAと同様に地域グループのほか海域集団グループ間における遺伝的分化が明らかになった。さらにmsDNAの分析結果から、距離による集団間の遺伝子流動の制限が明らかになった。
第3章では、同一河川に韜ける遡上サクラマスの年級群間船よぴ降海型と河川残留型の間の 遺伝的 関係 を明 らかに する ためmtDNAとmsDNAを用いて北海道の3河川（尻別川、斜里川、標津川）、ロシアの2河川（サハリン2河川）から、計632尾の個体標本を採集して集団遺伝学的分析を行った。FST分析の結果、尻別川に船ける4年間の年級群標本間では、mtDNAとmsDNAのいずれによっても遺伝的異質性は観察されなかった。一方、調べた河川内 の降海型と残留型の遺伝的分化がmsDNAにより示唆されたが、mtDNAでは示されなかっ た。このよう極違いは、母系遺伝のmtDNAと両性遺伝のmsDNAの特性の違いを反映している可能性があるほか、河川ごとの遺伝的特性が主に残留型の大部分を占める雄により維持され、河川間の遺伝的交流が主に降海型の大部分を占める雌により担われていることを示しているのかも知れない。
第4章では、旧北海道立水産孵化場森支場において維持されていた3グループのサクラマス放流種苗集団を前章までと同様に解析した。分析した材料は1980年代後半の異なる年度に尻別川から導入した遡上サクラマスを起源とするもので、第一グループは大型の卵をー961―

生む雌を 選抜交配し た4世 代目、第二グループは選抜なしのランダム交配5世代目、第3グループは大型個体の選抜継代2世代目を標識放流し産卵遡上魚を再捕後に体サイズにより選抜交配した2世代目である。比較のため、1997年から2000年の4年間に尻別川に遡上したサクラマス315個体および北海道オホーツク海の3集団も加えて分析した。その結果、河川集団と放流種苗集団間では明らかな遺伝的分化が認められた。さらに、母集団である尻別川集団と放流種苗集団間でも遺伝的違いがあることが示唆され、3グループの放流種苗集団のいずれにおいても遺伝的変異の低下が認められたため、河川集団とは遺伝的に異なる集団へと分化しているものと考えられた。
第 5章で は 、GENERAIー CONCLUSION
Sと して 1章か ら 4章で 得 られ た 結果 について総合 的考 察を加え た。用いた mtD
NA N
D5領域や 6座のmsDN
Aは十分な 多型を示し 、日本、韓国、ロシアの3地域グループのほか新たに日本海、オホーツク海、太平洋の3海域集団グループ の存在を示 唆した。mt
DN
Aとms
D
NAに よる遺伝的 集団構造の分析結果はよく一致し、両者はサクラマス資源の遺伝的管理のための有用な分子遺伝マーカーになることが分かった。さらに、降海型と河川残留型の分析から、両マーカーを併用することで集団形成における雌雄の貢献の違いを評価できることも示唆された。本研究の成果は、日本、ロシア、韓国を含む極東域におけるサクラマスの保全と資源の維持管理に役立っものと期待される。

学位論文審査の要旨
主査
副査
副査
副査

教授
教授
教授
教授

阿部荒井
帰山
都木周一
克俊
雅秀
靖彰

学 'ttL論文題名P
opulationgen
eticstructu
rea
ndphylogeographyof
masu salmon (07zcoThynchzts 7nasou)in
theFarEastinferredfrommitochondrialand rmcrosatellite DNA analyses（ 極 東 に おけ るサ クラ マス のミ トコ ンド リア およ びマ イク ロサ テライ トDNA分 析 に 基 づ く 遺 伝 的 集 団 構 造 と 系 統 地 理 学 的 研 究 ）水 産 生 物 の遺 伝的 多様 性や 集団 構造 を把 握す るこ とは 、その 資源 保護 と持 続的 な利 用を図 る上 で不 可欠 であ る。 サク ラマ スはシロザケやカラフトマスとならび日本における重要な 水産 対象 種で あり 、そ の資 源増 大をはかるため河川間の移入や孵化放流を中心とした増殖 事業 が行 われ てき た。 しか し、 移入や放流が天然のサクラマス集団の多様性や遺伝構造に どの よう な影 響を もた らす かは 未だ不明である。そこで本研究では、天然集団の多様性の 保全 や養 殖集 団に よる 天然 集団 の遺伝的な撹乱を防ぎ、サクラマス資源の再生産と持続的 な利 用に 資す るた め、 極東 にお けるサクラマス集団の遺伝的多様性と集団構造をミトコ
ン ド リ ア DNA (mtDNA)韜 よ び 核 の マ イ ク ロ サ テ ラ イ ト DNA (msDNA)マ ー カ ー に よ り分 析し た。 次い で、 得ら れた 集団 の遺伝情報を用いて、集団構造の成立に関与する種々の要因にっいて系統地理学的解析を行った。
主 論 文 は 英 文 で 書 か れ 、 GENERAL INTRODUCTIONの ほ か 、 5章 か ら なる 。第 1章で は、
日 本 、 韓 国、 ロシ アの 母川 に回 帰し たサ クラ マス 24標 本集団 、1，190個体 のmtDNA NADH
dehydrogenase subunit5遺 伝 子 CND5)領 域 の 561塩 基 対 塩 基 配 列 の 解 読か ら23箇所 の変
異 サイ トを 明ら かに し、 21個 のハ プロタイプを同定した。ハプロタイプ多様度や塩基多様度からロシアより韓国と日本の集団で高い遺伝的多様性がみられた。さらに固定指数（FsT）や 分 子 分 散分 析(」｀ MOMQから、 3つ の地 域グ ルー プの ほか日 本海 、オ ホー ツク 海、 太平

洋 の 3海 域集 団 間 で明 ら かな 遺 伝的分 化を見出 した。また 、階層ク レード系 統地理分 析法(NCPA)に より、集 団の成立 には連続 的な分布 域の拡大 の後に距離 による遺 伝子流動 の制限が 関与した ことが推 定された 。さらに 、ハプロ タイプ塩基 配列のミ スマッチ 分析や中 立性の 検定など から、極 東域のサ クラマス 集団はオ ホーツク海 で更新世 後期に集 団の拡大 があり 、次いで 最終氷期 に日本海 （太平洋 ）におい て集団の拡 大が起き たことが 示唆され た。
第 2章 で は 、 6座 の 多 型 msDNAマ ー カ ー を 用 い て 、 上 記 サ ク ラ マ ス 24集 団 の遺 伝 的多様 性 と遺 伝 構 造を 分 析し た 。 ヌル ア リル に よ ると 思 わ れる ハーデ ィ―ワイ ンベルグ 平衡(HWE)か らの 逸 脱 が、 一 部の 集 団 のい く っか の 座 で認 め られ た 。 遺伝 子 多 様度 か ら、 日本、 ロシア、 韓国の集 団の遺伝 的変異はほば同水準であることが示唆された。この結果は、mtDNA分 析 に よ る 結 果 と 異 を っ て い た 。 ま た 、 AMOVAお よ ぴ FstエI値か ら 、 mtDNAと同様 に地域グ ループの ほか海域 集団グル ープ間に おける遺伝 的分化が 明らかに なった。 さらに msDNAの 分 析 結 果 か ら 、 距 離 に よ る 集 団 間 の 遺 伝 子 流 動 の 制 限が 明 ら かに な った 。
第3章で は 、 同一 河 川に お け る遡上サ クラマス の年級群問 および降 海型と河 川残留型 の問 の 遺 伝 的 関 係 を 明 ら か に す る た め 、 mONAと mSDNAを 用 い て 北 海 道 の 3河 川 （ 尻 別川 、 斜里 川 、 標津 川 ）、 ロ シ アの2河 川（サハ リン2河川） から、計 632尾の個体 標本を採集 し て 集 団 遺 伝 学 的 分 析 を 行 っ た 。尻 別 川 にお け る 4年間 の 年 級群 標 本 間で は 、m母NAと msDNAのい ず れ によ っ ても 遺 伝 的異 質 性は 観 察 され な かっ た 。 一方 、 調 べた 河 川内 の降 海 型と 残 留 型の 遺 伝的 分 化 がmsDNAによ り 示唆 さ れ たが 、mの NAでは示さ れなかっ た。
この ような違 いは、母 系遺伝の rntl二冫NAと両 性遺伝の msDNAの特性の違いを反映している
可 能性があ るほか、 河川ごと の遺伝的 特性が主 に残留型の 大部分を 占める雄 により維 持され 、河川間 の遺伝的 交流が主 に降海型 の大部分 を占める雌 により担 われてい ることを 示し
てい るのかも 知れない 。
第4章で は 、 旧北 海 道立 水 産 孵化 場 森支 場 に おい て 維 持き れていた 3グループ のサクラ
マ ス放流種 苗集団を 前章まで と同様に 解析した 。分析した 材料は1980年 代後半の 異なる年度 に尻別川 から導入 した遡上 サクラマ スを起源 とするもの であった 。比較の ため、1997年
か ら 2000年の 4年 間 に尻 別 川 に遡 上 し たサ ク ラマ ス 315個体 および 北海道オ ホーツク 海の3集 団 も 加え て 分 析し た 。そ の 結果、 河川集団 と放流種苗 集団間で は明らか な遺伝的 分化が 認められ た。さら に、母集 団である 尻別川集 団と放流種 苗集団間 でも遺伝 的違いが ある
こ と が示 唆 さ れ、 3グ ル ープ の 放流種 苗集団の いずれにお いても遺 伝的変異 の低下が 認めら れ た た め 、 河 川 集 団 と は 遺 伝 的 に異 な る 集団 へ と 分化 し てい る も のと 考 えら れ た 。
第 5章 で は 、 G1洲 ERALCONCLUSTONSと し て 1章 か ら 4章 で 得 ら れ た 結 果 に っ い て 総合 的 考察 を 加 えた 。 用い た mtl二冫 NAND5領 域 や6座の msDNAは 十分な多型 を示し、 日本、韓 国 、ロ シ ア の3地域 グ ルー プ の ほか 日 本海 、 オ ホー ツ ク海 、太平 洋の3海域 集団グル ープの存在を示唆した。mtDNAとmsDNAによる遺伝的集団構造の分析結果はよく一致し、両者はサクラマス資源の遺伝的管理のための有用な分子遺伝マーカーになることが分かった。さらに、降海型と河川残留型の分析から、両マーカーを併用することで集団形成に船ける雌雄の貢献度の違いを評価できることも示唆された。
申請者による以上の成果は、サクラマスの遺伝的多様性の現状と遺伝構造をDNAマーカーにより体系的に明らかにしたもので、我国を含む環太平洋地域に船ける本種の保全と資源の維持管理に大きく寄与するものである。よって審査員一同は、申請者が博士（水産科学）の学位を授与される資格のあるものと判定した。