ISSN

2188-2541

なごやの生物多様性

10：13-26（2023）

原著論文

名古屋市産バッタ類のDNAバーコーディングと集団遺伝解析
小汐

晃平（1）

横山

悠理（2）

戸田

尚希（3）

熊澤

（2）
慶伯（1）

名古屋市立大学総合生命理学部 〒467-8501 愛知県名古屋市瑞穂区瑞穂町山の畑1
名古屋市立大学大学院理学研究科生物多様性研究センター 〒467-8501 愛知県名古屋市瑞穂区瑞穂町山の畑1（3）
なごや生物多様性保全活動協議会 〒468-0066 愛知県名古屋市天白区元八事五丁目230番地
（1）
（2）

DNA barcoding and population genetic analyses of grasshoppers
in Nagoya, Central Japan
Kohei KOSHIO（1）Yuri YOKOYAMA（2）Naoki TODA（3）（2）
Yoshinori KUMAZAWA（1）School of Biology and Integrated Sciences, Nagoya City University, 1 Yamanohata, Mizuho-cho, Mizuho-ku,
Nagoya, Aichi 467-8501, Japan（2）
Research Center for Biological Diversity, Graduate School of Science, Nagoya City University, 1 Yamanohata,
Mizuho-cho, Mizuho-ku, Nagoya, Aichi 467-8501, Japan（3）
Nagoya Biodiversity Conservation Activity Council, 230 Motoyagoto 5-chome, Tempaku-ku, Nagoya, Aichi 4680066, Japan（1）

Correspondence:
Yoshinori KUMAZAWA  E-mail: kuma@nsc.nagoya-cu.ac.jp

要旨
名古屋市内より得られた 9 種のバッタ類合計260個体について，ミトコンドリアDNAにコードされる
シトクロムオキシダーゼサブユニットI遺伝子の部分塩基配列を決定した．これらの塩基配列は，標本の画像や採取地などの関連情報とともにBarcode of Life Data Systemsデータベースに，プロジェクト
名DNA Barcoding of Grasshoppers in Nagoya, Central Japan（DBGN）として登録し，DNAバーコー
ドデータベースを作成した．これら 9 種のバッタ類に関して，形態的特徴から同定された種と塩基配列から推定される種の範囲が一致し，DNAバーコーディングによりこれらの種を識別できることを確認した．データベース上に登録がある他地域産の個体との配列比較を行ったところ，日本産の個体と東アジア産（主に中国・韓国）の個体との間に，大きな遺伝距離が見られないことが分かった．すなわちこれらのバッタ類の地域固有性は低く，日本とユーラシア大陸東部の間で過去に頻繁に遺伝子流動があったことを示唆した．名古屋市産のマダラバッタとイボバッタにおける遺伝的多様性が比較的高いことが示された一方で，名古屋市産のヒナバッタ，トノサマバッタ，クルマバッタの遺伝的多様性は非常に低いことが分かった．
A part of the mitochondrial DNA-encoded cytochrome oxidase subunit I gene was sequenced for
260 individuals of nine grasshopper species from Nagoya City, Central Japan. The determined
nucleotide sequences, together with images of body specimens and relevant information on sampling
locality, were registered to the Barcode of Life Data Systems under a project name, DNA Barcoding

受付日：2022年10月14日
受理日：2023年 1 月18日
― 13 ―

小汐ほか（2023） 名古屋市産バッタ類のDNAバーコーディングと集団遺伝解析

of Grasshoppers in Nagoya, Central Japan（DBGN）. Morphologically identified species and molecularly
inferred species boundary were consistent, which confirmed the applicability of the DNA barcoding
for these nine taxa. When compared with homologous gene sequences already registered to public
databases with locality information, there was little genetic distance between individuals from Japanand from non-Japanese East Asia（China and Korea）. It thus seems that these grasshopper species do
not have high endemism in Japan presumably due to frequent gene flow between Japan and Eastern
Eurasia in the past. Population genetic analyses revealed that Aiolopus thalassinus and Trilophidia
japonica in Nagoya had relatively high genetic diversity while Chorthippus biguttulus, Locusta
migratoria, and Gastrimargus marmoratus in Nagoya may have considerably decreased level ofgenetic diversity.

650塩基対）が標準DNAバーコード領域として用いられ序文
バッタ類とは，広義には，跳躍するための後脚を持つている（Hebert et al.，2003；熊澤，2022）．分類学的有翅の直翅類の通称である．食性は草食性で，植物が生研究が比較的よくなされている様々な欧米産動物群を用育する場所であれば生息が可能であり，熱帯林や砂漠，

いて，DNAバーコード領域における塩基配列を比較し

高山地帯など様々な地域に生息している（Song et al.，たところ， 2 %以下の配列相違度（遺伝距離）を示す個

2018）．昆虫綱バッタ目には世界で約 1 万 5 千種が知ら体同士は同種に属し， 2 %以上の遺伝距離を示す個体同れるが，これらはバッタ亜目とキリギリス亜目に分けら士は別種に属することが概ね経験的に知られている

れている（日本直翅類学会，2016）．バッタ亜目にはバッ（Ratnasingham and Hebert，2013）．この経験則に基づ

タ上科，クビナガバッタ上科，ヒシバッタ上科，ノミ

いて，Barcode of Life Data Systems（BOLD）データベー

バッタ上科が含まれ，キリギリス亜目にはコオロギ上

ス上では，DNA塩基配列に基づいて認識された種単位

科，カマドウマ上科，コロギス上科，キリギリス上科なにBarcode Index Number（BIN）を与えている．このどが属している．バッタ上科は世界で 5 科1364属6766種

BIN情報を形態的特徴に基づいて同定された学名と対比が知られる大きなグループであり，温帯，暖帯，熱帯にさせることで，隠蔽種などの存在可能性を検証すること

かけて広く分布する（日本直翅類学会，2016）．その中もできる（熊澤，2022）．

でもバッタ科とオンブバッタ科には，日本全体でそれぞ

バッタ上科に属する種についてDNAバーコーディン

れ69種と 2 種が報告されており，市街地などに多く生息グを行なった研究は比較的少ない．DNAバーコーディ

するいわゆる普通種も多く含まれている（日本直翅類学ングによって海外産種における種同定が可能であること

会，2016）．しかし，バッタ上科に属する種の進化や生を 示 し た 報 告 は あ る が（ 例 え ばHawlitschek et al.,

態は，農業害虫であるサバクトビバッタなど一部の種を2017；Kundu et al., 2020），筆者が知る限り，トノサマ

除き（田中ほか，2021），詳しく解明されていない．また，バッタなど一部の種を除き（Tokuda et al, 2010），日本

生物多様性の 3 要素の一つである遺伝的多様性に関する

産種のDNAバーコード塩基配列もほとんど報告されて研究例は世界的に見ても少ない．

いない．そこで本研究では，なごや生物多様性保全活動

DNAバーコーディングは，数百塩基対のDNA塩基配協議会が主催した，なごや生きもの一斉調査2020バッタ列（DNAバーコード）における種特異性に基づき，生編（水野・戸田，2021）において採集された個体を用い

物標本の簡便な種同定を行うための技術である（Hebertて，バッタ科・オンブバッタ科の 9 種を対象種としてet al.，2003；熊澤，2022）．動物のDNAバーコーディン

DNAバーコーディングと集団遺伝解析を行った．DNA

グには，ミトコンドリアDNAにコードされるシトクロ

バーコーディングによって，日本産種の個体の中に隠蔽

ムオキシダーゼサブユニットI（COI）遺伝子の一部（約種などが存在する可能性を調べるとともに，海外産の同― 14 ―

小汐ほか（2023） 名古屋市産バッタ類のDNAバーコーディングと集団遺伝解析

種あるいは近縁種との遺伝的関係について考察を試み

づき種同定され，個体ごとに採集された地域や雌雄の別た．また、一部の種について集団遺伝解析を行うことで，が記録されている．追加調査で得られた標本について

遺伝的多様性に関する指標を求め，名古屋市内の個体群

は，著者の小汐によって種同定が行われた．これらの採の保全に向けた洞察も試みた．

集個体の一部は，本研究を行うために，なごや生物多様性保全活動協議会から名古屋市立大学理学研究科附属標本庫に寄贈され，99.5%エタノール液浸標本として 4 ℃

材料および方法
本研究で用いたバッタ類の標本の多くは，2020年10月

で冷蔵保存されている．DNAバーコーディングには各

2 日から 4 日にかけて実施されたなごや生きもの一斉調種から 5 個体以上を，集団遺伝解析には各種から20個体

査2020バッタ編（水野・戸田，2021）の際に，多数の市以上（可能ならば30-50個体）を目安に，各地点からラ民と専門調査員によって名古屋市内の41地点から採集さンダムにピックアップして用いた．ただし，十分な個体れたものである．一部の標本については，2021年 9 月29

数を本研究のために利用できなかった種については，こ日に小幡緑地における独自の追加調査を行い採取したもの基準以下の個体数で研究を行った．

のも含まれる．全採集地点を図 1 に示す．バッタ類の野採 取 さ れ た 各 サ ン プ ル の 脚 部 の 一 部 を 用 い て，外サンプリングは，草むらを網で掃くように不特定の昆

DNeasy Blood & Tissue Kit（Qiagen）による全DNAの虫を採集するスウィーピング法，あるいは目視したバッ

抽 出 を 行 っ た． そ の 抽 出DNAと 表 1 に 記 し た プ ラ イ

タを網で直接捕獲する方法により行われた．採集されたマーを用いてポリメラーゼ連鎖反応（PCR）を行い，標本は，著者の戸田と水野利彦氏によって形態情報に基DNAバーコード領域の増幅を行なった．増幅はまず標

図 1 ．バッタ類サンプルの名古屋市内の採集地点. 実線は名古屋市の区境界を，薄線は河川を示す．丸の位置とその番号は採集地点を示し，本論文の表 2 および水野・戸田（2021）の表 1 に対応する．水野・戸田（2021）の図 3 より転載
Figure 1. Localities for sampling grasshoppers in Nagoya. Solid and thin lines show ward boundaries and river systems, respectively.
Dots with a number indicate sampling localities that correspond to Table 2 in the present study and Table 1 in Mizuno andToda（2021）. Reproduced from Figure 3 in Mizuno and Toda（2021）.

― 15 ―

小汐ほか（2023） 名古屋市産バッタ類のDNAバーコーディングと集団遺伝解析

準的なプライマーセット（LCO1490/HCO2198）を用い（Life Technologies）を用い，反応産物を3500 Geneticて行った．この組み合わせで増幅できなかったイボバッ

Analyzer（Life Technologies）に展開して，塩基配列のタの個体はeTyr-1L/HCO2198，クルマバッタモドキの解読を行った．両方向から読んだ塩基配列をSequencher

個 体 はeCO1-1L/eCO1-1H， ク ル マ バ ッ タ の 個 体 は4.8（Gene Codes）を用いてアセンブルすることで，塩LCO1490/eCO1-1Hを 用 い て 増 幅 し た．PCRは，Gflex

基配列をサンプルごとに確定した．

DNA polymerase（ タ カ ラ バ イ オ ） とThermal Cycler

合計260個体について，DNAバーコード領域の塩基配TP600/650（タカラバイオ）を用いて，25 ìlの液量で行っ列を決定し，日本直翅類学会（2016）などに基づき同定た．タカラバイオが提供する標準的な反応液組成で，された学名・標本採集地・採集日などの付帯情報，標本94℃ 1 分の反応後に，98℃ 10秒，50℃ 15秒，68℃ 60

全体の写真画像，名古屋市立大学理学研究科附属標本庫

秒のサイクルを35回行った．一部の個体については，増（SDNCU）の標本登録番号，DNAシーケンサーで分析

幅産物がミトコンドリアDNAに由来するかどうかをよされたときのエレクトロフェログラムデータ（ベース

り注意深く検証するため，表 1 に記したLong PCR用のコールに用いた波形データ）などを，BOLDデータベー

プライマーとGflex DNA polymerase（タカラバイオ）

ス 上 に，DNA Barcoding of Grasshoppers in Nagoya，を用いて，COI遺伝子をまたいだミトコンドリアDNA

Central Japan（DBGN） の プ ロ ジ ェ ク ト 名 で 登 録 し，の約 5 kbpの領域を増幅し， 1 %アガロースゲル電気泳

DNAバーコードデータベースを作成した．また，決定動により回収した増幅産物を鋳型としたDNAバーコー

し た 塩 基 配 列 をInternational Nucleotide Sequence

ド領域のPCR増幅をさらに行なった．

Database（INSD）に，アクセッション番号OQ213928－

DNAバーコード領域に対応したPCR産物の生成を 1 %OQ214187で登録した．DNAバーコード領域の塩基配列

アガロースゲル電気泳動によって確認した後，ExoSAP-に お け る 遺 伝 距 離 の 算 出 は，BOLDデ ー タ ベ ー ス のIT試薬（Affymetrix）によって処理したPCR反応液を

Barcode Gap Analysisを参照して行った．距離モデルに用いて，サイクルシーケンシング反応を行った．この反はKimura’s 2-parameter modelを，アラインメントオプ

応 に はBigDye Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit

ションにはMUSCLEを，ギャップサイトの取扱いには

表 1 ．本研究で用いたプライマー
Table 1. Primers used in this study
名称
Name

2
1
2

方向
Direction

出典
Reference

LCO1490GGTCAACAAATCATAAAGATATTGG

Forward

Folmer et al., 1994

HCO2198

TAAACTTCAGGGTGACCAAAAAATCA

ReverseFolmer et al., 1994

eTyr-1L

ATCGCCTAAACTCAGCATCTTACT

ForwardOba et al., 2015

eCO1-1L

AAATGATTATTTTCAAVAAACCATAAA

ForwardOba et al., 2015

eCO1-1HACAATGTGAGAGATTATTCCAAATCC

ReverseOba et al., 2015

F_ibo_1 1

GCATGAGCCGGAATAGTAGG

Forward

本研究

F_ibo_2

1

GGAGCTGGTACAGGATGAAC

Forward

本研究

R_ibo_1

1

GTAATTGCTCCTGCTAATACGG

Reverse

本研究

R_ibo_2 1

GAAACACCTGCTAAATGTAATG

Reverse

本研究2

TTAAGCTAATGGGTTCATACC

Forward

本研究

Fbatta3 2

TAGATTTACARTCTAWCACCTA

Forward

本研究

Rbatta1

2

TTAGTTGATGGATCAAATGTTG

Reverse

本研究

Rbatta32

ACAAAATGTCAATATCATGCTG

Reverse

本研究

Fbatta11塩基配列（ 5 ’→ 3 ’）Sequence（ 5 ’→ 3 ’）

イボバッタ特異的なDNAバーコード領域の内部プライマー
COI遺伝子をまたいだ約 5 kbpをLong PCRで増幅するためのプライマー
Internal primers within the DNA barcode region specific to Trilophidia japonica
Primers designed to amplify a ～5kbp region that span COI gene by long PCR― 16 ―

小汐ほか（2023） 名古屋市産バッタ類のDNAバーコーディングと集団遺伝解析

et al., 2016）によりハプロタイプネットワーク図を作成

Pairwise Deletionのオプションを採用した．
分子系統解析は最尤法を用い，MEGA X（Kumar et

した．

al., 2018）を使って行った．距離モデルにはKimura’s
2-parameter modelを，ギャップサイトの取扱いにはall

結果と考察

use sitesのオプションを，サイト間の分子進化速度の違

名古屋市産バッタ類のDNAバーコーディング

いを表すモデルにはGamma+Invariantモデル（Gamma

なごや生きもの一斉調査2020バッタ編では名古屋市内

補正は 5 カテゴリー）を使用した．また，あわせて1000の41地点で計 9 種，840個体が採集された（水野・戸田，

回のリサンプリングによるブートストラップ解析を行

2021）．また，2021年 9 月29日に小幡緑地にて行った調い，各内部枝が出現する確率をブートストラップ確率と査では計 6 種41サンプルを採集した．これらのサンプルして求めた．バッタ上科の中でバッタ科およびオンブ

は，名古屋市から出現記録（新修名古屋市史資料編編集

バッタ科の外群に位置することが過去の系統解析委員会，2008）のあるイナゴ亜科以外のバッタ科 7 種と（Zhang et al., 2013；Song et al. 2020）で示唆されていオンブバッタ科 1 種を全て網羅し，この文献でまだリス

るEpisactidae科 のPielomastax zhengiを 外 群 に 用 い た．

トアップされていなかったマダラバッタも含んでいる．

集 団 遺 伝 解 析 はDnaSP version 6.12.03（Rozas et al.,

本研究では生きもの一斉調査から 8 種245サンプル，小2017）を用いて行った．MEGA X で使用したDNA塩基

幡緑地にて行った調査から 2 種15サンプル，計 9 種260

配列をDnaSPで読み込み，塩基多様度，ハプロタイプ多サンプルを使用した．その詳細は図 1 と表 2 に示した．

様度，Tajima’s D，Fu’s FS などを算出した．ネットワー

これらの標本を用いて，DNAバーコード領域の塩基ク解析では，MEGA X のClustalWによってアライメン

解列を決定した．イボバッタ，ヒナバッタ以外の 7 種のトし，TCS（Clement et al., 2000）及びtcsBU（Santos

塩基配列は両方向からのシーケンシングに基づいて正確

表 2 ．DNA解析に用いたサンプルの概要
Table 2. Samples used for molecular analyses
科
Family亜科
Subfamily

和名Japanese Name

オンブバッ オンブバッタ亜
タ科
科

オンブバッタバッタ科

学名Scientific Name

31

9, 10, 11, 12, 13, 15, 22（22）,
28, 34, 36

ACB4294

ショウリョウバッタ Acrida cinerea

40

10, 11（17）, 14, 17, 20, 22
（4）
,
23
（11）
, 28, 35, 36, 40

AAJ1691

ショウリョウバッタ Gonista bicolor
モドキ

35

（15）
5
, 6, 11, 14, 28, 32
（3）
, 34
（2）
, 35
（4）
, 36
（3）
, 37, 40
（3）

ADC3068

ヒナバッタ亜科

ヒナバッタ

Chorthippus
biguttulus

13

（12）
8
, 16

AAC5779

トノサマバッタ亜科

トノサマバッタ

Locusta migratoria

21

（5）
8
, 19
（4）
, 20, 21, 28
（7）
, 33
（3）

AAD9526

クルマバッタGastrimargus
marmoratus

6

28
（6）

ADR8227

クルマバッタモドキ Oedaleus infernalis

25

3, 8
（2）
, 26
（13）
, 28, 32, 33（5）, AAK3012
40

イボバッタ

Trilophidia japonica

40

9, 10
（9）
, 11, 15（9）
, 17, 22（10）
, 24, 30, 34, 38, 39（5）ACD8502

マダラバッタAiolopus thalassinus

49

8, 10, 11, 16, 19, 23
（21）
, 28
（10）
, 34, 38, 40（11）AAM2556

ショウリョウバッタ亜科

Atractomorpha lata

採集地点番号（複数個体数）
個体数
BIN番号*
Number of Locality Number（Multiple
BIN*
Numbers of Individuals）
Individuals*BIN番号の先頭に付けられた共通表記（BOLD:）を省略して記す*A common part（BOLD:）that starts for BIN numbers is omitted― 17 ―

小汐ほか（2023） 名古屋市産バッタ類のDNAバーコーディングと集団遺伝解析に読み取られており，未確定塩基（N）は一つも含まれ核DNA中 に 挿 入 さ れ た も の をNuclear mitochondrial

なかった．ヒナバッタでは，LCO1490/HCO2198を用い

DNA segments（NUMTs）と呼ぶ．DNAバーコ―ディ

る と， 2 個 体 の 6 塩 基 サ イ ト に 混 合 塩 基 が 確 認 さ れングにおいてミトコンドリアDNAに由来するDNA断片（データ未記載），ヘテロプラズミー（同一個体に塩基配ではなく，NUMTs由来のDNA断片が増幅・シーケンス列が異なる複数のミトコンドリアDNAが共存すること）

される危険が指摘されており（Gaziev and Shaikhaev,

あ る い は コ ン タ ミ ネ ー シ ョ ン が 疑 わ れ た． そ こ で，

2010；Kang et al., 2016），直翅類におけるNUMTsの先

eCO1-1L/eCO1-1Hを用いて再度PCRとシーケンシング

行 研 究 も 存 在 す る（Song et al. 2008；Moulton et al.

を行ったところ，混合塩基は認められなくなった．イボ

2010）．この点をさらに慎重に検討するために、本研究

バッタ40個体から得られた塩基配列には，14サイトで混で用いたバッタ類 2 科 9 種のそれぞれ 1 個体ずつについ合塩基が存在した（データ未記載）．そのため，すでにて，約 5 kbpのミトコンドリアDNA領域をLong PCRで決定した塩基配列を参考に，DNAバーコード領域の内増幅し，その増幅産物から出発したDNAバーコード領部プライマーを 4 つ設計して（表 1 ），PCR とシーケン域の増幅・シーケンシングを行った．その結果，Long

シングを行ったところ，混合塩基は見られなくなった．

PCRを経由しない場合と同一の塩基配列が得られた．核以上より，LCO1490/HCO2198を用いてヒナバッタ 2 個

ゲノムの中に挿入されたミトコンドリアDNA断片は基体とイボバッタ40個体から得られた混合塩基は，何らか本的に機能を持たないため，いわゆる偽遺伝子の状態とのコンタミネーションが原因と考えられたため，データ

なり，進化の過程で容易に変異を受け，短縮され核ゲノとして採用しなかった．

ム上から欠落すると考えられている．従って，約 5 kbp

ミトコンドリア DNAの一部に相当するDNA断片が，のLong PCR産物がNUMTs由来であることは考えづら

図 2 ．名古屋市産バッタ類の最尤系統樹．DNAバーコード領域の塩基配列（658サイト）において同一のハプロタイプを持つものをまとめて解析し，タクソン名には該当するハプロタイプ名を記した．外群には，Pielomastax zhengi（INSDアクセッション番号
JF411955）を使用し，各内部枝上には1000回の試行から求められたブートストラップ確率（70%以上のもの）を示した．
Figure 2. A maximum-likelihood tree of grasshoppers in Nagoya. Each taxon represents a haplotype in the DNA barcode region（658bp）from each species. Pielomastax zhengi（INSD accession No. JF411955）was used as an outgroup. Bootstrap probabilities
from 1000 replications（only for values of 70% or higher）are shown on the corresponding branches.

― 18 ―

小汐ほか（2023） 名古屋市産バッタ類のDNAバーコーディングと集団遺伝解析

く，本研究で得られたDNAバーコード領域の塩基配列種に分けられたり，単一の種にまとめられる可能性のあはNUMTs由来のものではないと判断した．決定した塩る分類群の存在が示唆されなかった．実際，分子系統樹

基配列をアミノ酸配列に翻訳しても，ストップコドンやを作成すると，これらの種に属する複数のハプロタイプ

翻訳フレームシフトなど偽遺伝子化を疑わせるような証はそれぞれ単系統群を形成し，それを支持するブートス

拠は見つからなかった．この点もNUMTsの可能性に対トラップ確率も高かった（図 2 ）．この系統樹では，バッして否定的な証拠であった．

タ科 8 種とオンブバッタ科 1 種が分かれるところは分類本研究でBOLDデータベース上に作成したDBGN名の学的情報と一致したが，トノサマバッタ亜科の 5 種が単

プロジェクトは， 9 種と種数が少ないとはいえ，筆者が系統群を形成しなかった．ただし，バッタ科内の種間関知る限り，日本産バッタ類のDNAバーコードデータ

係におけるブートストラップ確率は概して低くなっておベースとしては初となると思われる．実際，9 種のうち，り，約650塩基対という短い塩基配列に基づく系統解析

トノサマバッタ，クルマバッタモドキ，マダラバッタをには解像度の限界があると思われる．過去の様々な除く 6 種については，日本産とはっきり分かる個体のDNA情報に基づくバッタ類の分子系統解析においてもDNAバ ー コ ー ド 塩 基 配 列 がBOLDやINSDな ど の 公 共（Liu et al., 2008；Zhang et al., 2013；Song et al., 2018,

データベースに登録されておらず，本研究でそれを初め

2020；Igor et al., 2020），バッタ科の亜科や種の類縁関て提供したことになる．トノサマバッタは国内各地の個係に関して，必ずしも一致した見解が得られていない．

体についてDNAバーコードの登録があるものの，クルBOLDデータベースを用いたバーコードギャップ解析

マバッタモドキは茨城県産の 1 個体，マダラバッタは宮による遺伝距離の解析を行ったところ（表 3 ），ヒナバッ

古島産の 1 個体について登録されているのみであり

タ，トノサマバッタ，クルマバッタは，それぞれの種内（Tokuda et al., 2010），本研究は国産バッタ類のDNAで全個体の塩基配列が同一であった．オンブバッタ，

バーコード情報を大きく拡大する意義を持つ．

ショウリョウバッタ，ショウリョウバッタモドキ，クル

これら日本産バッタ類 9 種に属する個体のDNAバー

マバッタモドキ，イボバッタについても，種内の最大遺コードには，BOLDデータベース上でそれぞれ単一の伝距離が 2 %以下（イボバッタの0.87%が最も高い値）

BIN番号が与えられた（表 2 ）．このことは，形態的証であった．一方マダラバッタでは，種内の平均遺伝距離

拠に基づいて同定された 9 種の種境界が，DNAデータ

は0.69%であったが，最大遺伝距離は2.17%となり， 2 %に基づき推定された種境界と一致することを意味する．

を超えていた．この結果は，マダラバッタに単一のBIN

すなわち，これら 9 種の日本産個体には，将来的に複数が与えられたこと（表 2 ）と一見矛盾するように見える

表 3 ．バーコードギャップ解析による種内の遺伝距離
Table 3. Intra-species genetic distances by the barcode gap analysis

和名Japanese Name

学名
Scientific Name

平均遺伝距離（%）
Average Genetic
Distance（%）

最大遺伝距離（%）
Maximum Genetic
Distance（%）

オンブバッタAtractomorpha lata

0.04

0.30

ショウリョウバッタ

Acrida cinerea

0.03

0.30

ショウリョウバッタモドキ

Gonista bicolor

0.06

0.15

ヒナバッタ

Chorthippus biguttulus

0.00

0.00

トノサマバッタ

Locusta migratoria

0.00

0.00

クルマバッタGastrimargus marmoratus

0.00

0.00

クルマバッタモドキ

Oedaleus infernalis

0.05

0.15

イボバッタ

Trilophidia japonica

0.24

0.87

マダラバッタAiolopus thalassinus

0.69

2.17

― 19 ―

小汐ほか（2023） 名古屋市産バッタ類のDNAバーコーディングと集団遺伝解析

が，BINの認識は 2 %の遺伝距離という閾値に単純に基的に近いことが示された（図 3 B）．南アジア産（パキづくわけではなく，系統解析やクラスター解析の結果等

スタン），東南アジア産（マレーシア），東アジア産（日も 考 慮 に 入 れ て 行 わ れ て い る（Ratnasingham and本および韓国）のハプロタイプは，明確に 3 つのグルー

Hebert, 2013）．一方，系統解析の結果（図 2 ）から明プに分かれたが，これらは全て同一のBINに属しておらかなように，名古屋市産の 9 種のバッタ類に関する限り，同一種であることが示唆された．しかし，日本産及り，種間の遺伝距離は種内の遺伝距離を大幅に上回って

び韓国産の個体の学名はAcrida cinerea，マレーシアといる．これらの結果は，名古屋市産マダラバッタの個体

パキスタン産の個体の学名はAcrida willemseiで登録さ群内に，遺伝的に少し離れた系統が含まれている可能性れており，これらが同一のBINに属し同種ならば，両種が 高 い も の の， こ れ ら 9 種 の 種 同 定 をDNAバ ー コ ー

は異名であるということになる．名古屋市産の主要ハプ

ディングによって問題なく行えることを示した．

ロタイプH_ 1 は，マレーシア産の主要ハプロタイプ
H_ 6 およびパキスタン産の主要ハプロタイプH_15とそ
れぞれ 8 塩基異なっており， 3 つの地域間で明確な遺伝

ハプロタイプネットワーク解析
本研究では，名古屋市産のマダラバッタから 7 個のハ的分化が見られる．これらの間で種分化が進行中と考え

プロタイプ，ショウリョウバッタとイボバッタからはそられ，分類学上は少なくとも亜種の関係にあると認識す

れぞれ 5 個のハプロタイプ，オンブバッタからは 3 個のべきかもしれない．

ハプロタイプ，ショウリョウバッタモドキとクルマバッ

ヒナバッタ（BOLD:AAC5779）では，名古屋市産のタモドキからは 2 個のハプロタイプが得られた．一方，個体は全てハプロタイプH_ 1 を持っていた（図 3 C）．

ヒナバッタ，トノサマバッタ，クルマバッタからは単一

公共データベースに 1 個体だけ登録がある中国産の個体のハプロタイプが得られた（表 4 ）．これらのハプロタはハプロタイプH_77を持っており，ネットワーク図全イプに，BOLDまたはINSDデータベースに産地情報付

体の中ではH_ 1 と比較的近い位置にあった．一方，欧きで登録されている他地域産個体のハプロタイプを加え州産と南アジア（パキスタン）産の個体は非常に多様なて，ハプロタイプネットワーク図を作成した（図 3 ）．

ハプロタイプに分かれており，互いにハプロタイプを共た だ し， シ ョ ウ リ ョ ウ バ ッ タ モ ド キ（BINは有している部分もあり，地理的なまとまりが明確に見らBOLD:ADC3068） と ク ル マ バ ッ タ（BOLD:ADR8227）れなかった．また，南アジア産の個体の学名は未同定ででは，上記データベース上で参照可能なデータを加えてあ っ た の に 対 し， 欧 州 産 の 個 体 は 様 々 な 学 名

も，数個のハプロタイプしか得られなかったため、ネッ（Chorthippus biguttulusに加え，Chorthippus binotatus，

トワーク図を作成しなかった．

Chorthippus brunneus，Chorthippus mollis，

オンブバッタ（BOLD:ACB4294）では，名古屋市産

Gomphocerippus rufusなど）で登録されていた．これらの 個 体 の 多 く が ハ プ ロ タ イ プH_ 1 を 持 っ て い た が，の種はヒナバッタ種群と呼ばれることもあり，欧州に分

H_ 1 には東アジア産（韓国）の 2 個体も含まれていた布の中心を持ちながら分布域を広くアジアまで広げてお（図 3 A）．名古屋市産の個体の一部は，H_ 1 と 1 塩基

り，広域に分布する個体に対して様々な学名が与えられ異なる別のハプロタイプ（H_ 2 ，H_ 3 ）を持っていた系 統 分 類 に 混 乱 が 見 ら れ る（Mason et al., 1995；

が，名古屋市産と韓国産の個体は遺伝的に近いことが示

Hawlitschek et al., 2022）．日本産を含む東アジア産個体

された．一方，地理的に隔たった南アジア産（バングラ群と欧州産個体群との遺伝的関係や分類学的位置づけにデシュ）の 1 個体とは遺伝的に大きな隔たりがあった．

ついては，さらにデータを蓄積して慎重に判断する必要

ショウリョウバッタ（BOLD:AAJ1691）では，名古があるだろう．

屋市産個体が占める主要ハプロタイプH_ 1 （配列アラ

トノサマバッタ（BOLD:AAD9526）では，本研究でイン時のギャップ除去後に同一配列となったH_ 5 を含シーケンスした名古屋市産の個体は全てハプロタイプ

む）および近縁ハプロタイプH_ 2 ，H_ 3 ，H_ 4 が，東H_ 1 を持っていた（図 3 D）．H_ 1 には日本の他地域産

アジア産（韓国）個体のハプロタイプ（H_36）と遺伝（本州・北海道などが主体）の個体も含まれており，― 20 ―

小汐ほか（2023） 名古屋市産バッタ類のDNAバーコーディングと集団遺伝解析

図 3 ．7 種のバッタ類におけるハプロタイプネットワーク図．各ハプロタイプはハプロタイプ番号とともに円で示す．円の大きさはハプ
ロタイプの相対頻度を，各ハプロタイプをつなぐ線上の一区切りは 1 塩基置換を表す．判例の名古屋（本研究）は本研究でシーケンスした名古屋市産の個体を示し，それ以外はBOLDまたはINSDデータベース（DB）由来の産地情報付きの個体を表す：日本（DB由来）は日本国内のサンプル,東アジア（DB由来）は東アジア（中国・韓国）産のサンプル, 東南アジア（DB由来）は東南アジア（マレーシア）産のサンプル，南アジア（DB由来）は南アジア（パキスタン・インド・バングラデシュ）産のサンプル，欧州（DB由来）
は欧州（スペイン・ドイツ・フランス・ポーランドなど）産のサンプル，その他（DB由来）はその他（カナダ・オーストラリア・
エチオピア）のサンプル．
Figure 3. Haplotype networks for seven grasshopper species. Each haplotype is shown with a circle and a haplotype number. The sizeof circle stands for relative frequency of the haplotype and a small open circle connecting haplotypes represents one basesubstitution.

― 21 ―

小汐ほか（2023） 名古屋市産バッタ類のDNAバーコーディングと集団遺伝解析

H_ 1 は東アジア（中国の河南，山東，天津，遼寧）産（少なくとも11塩基）の置換で隔たっていることが示さ個体が持つハプロタイプH_ 3 及び H_21～26と近縁でれた（図 3 G）．名古屋市産マダラバッタにおいて，種あった．しかし，これらのハプロタイプ群と大きく隔内の最大遺伝距離が比較的大きかった（表 3 ）背景には，たった位置に別のハプロタイプ群が認められ，その中にこのようなハプロタイプの分布状況があると考察できは日本（南西諸島が主体：H_11，H_27～34），中国（海る．しかし，東アジア産（中国）の個体が持つハプロタ

南島：H_18～20，中国国内の産地不明：H_ 2 ），欧州（フイプも，これらの 7 つのハプロタイプと共有されるかあ

ラ ン ス：H_10，H_12～15）， 南 ア ジ ア（ パ キ ス タ ン：るいは近縁であり，名古屋市産と中国産の個体が遺伝的H_10，H_37），その他（エチオピア：H_10，オーストに近い関係にあることを示した．ただし，BOLDデータ

ラリア：H_16～17）に由来するハプロタイプが含まれベース上でAiolopus thalassinusの学名をもつ塩基配列ていた．この結果は，トノサマバッタの日本産個体群がは 4 つのBINに分かれており，BOLD:AAM2556以外の

大きく 2 つのクレードに分かれることを示したTokuda

3 つのBINには，それぞれオーストラリア，欧州，アフet al.（2010）の結論と矛盾しない．ただし，BOLDデー

リカ・パキスタン等の異なる地域に産する個体の塩基配

タベース上では，これら全てのハプロタイプに対して同列が属している．これらは将来的に別種として認識され一のBINが与えられており，現時点では単一種Locusta

る可能性があろう．

migratoriaに属することが示唆される．また，どちらのハプロタイプ群においても，日本産個体と中国産個体の遺伝的多様性と保全への展望

ハプロタイプは遺伝的に近い関係にあった．従って比較

名古屋市産バッタ類の集団遺伝解析の結果を表 4 に示

的最近まで日本を含めた東アジア内で遺伝的交流があっす．ハプロタイプ多様度については，マダラバッタ，イ

たか，最近大陸から日本に個体が流入したと考えられる．

ボバッタ，ショウリョウバッタモドキの順に大きな値をクルマバッタモドキ（BOLD:AAK3012）では，名古取った．塩基多様度はマダラバッタが突出して高く，イ

屋市産の個体はハプロタイプH_ 1 またはH_ 2 を持ってボバッタがそれに続いた．一方，ハプロタイプ数が 1 でいた（図 3 E）．H_ 2 には東アジア産（中国）の個体もあるヒナバッタ，トノサマバッタ，クルマバッタを含め，一部含まれており，中国産の他のハプロタイプ（H_ 3

ハプロタイプ数が複数あるオンブバッタ，ショウリョウ

～20）とも比較的近い関係にあることが示された．イボ

バッタ，ショウリョウバッタモドキ，クルマバッタモド

バッタ（BOLD:ACD8502）では，名古屋市産の個体はキの塩基多様度は比較的低い値を示した（表 4 ）．一方，

主要ハプロタイプ（H_ 1 ）を持つものが最も多かった

Tajima’s DとFu’s FSの値はオンブバッタ，ショウリョウ

が，H_ 1 と 1 塩基違いのハプロタイプ（H_ 3 ～ 5 ）あバッタ，イボバッタはともに負値に，ショウリョウバッ

るいは 6 塩基違いのハプロタイプ（H_ 2 ）を持つもの

タモドキ，クルマバッタモドキはともに正値となった．

も見られた（図 3 F）．これらのハプロタイプと東アジ

マダラバッタのTajima’s Dは負値に，Fu’s FSは正値とア産（中国：H_ 6 ～29），南アジア産（インド：H_22，

なったが，絶対値は共に 0 に近い小さな値であった．ヒ

H_30）の個体が持つハプロタイプは遺伝的に近い関係

ナバッタ，トノサマバッタ，クルマバッタに関しては，に あ っ た． な お， こ れ ら 海 外 産 の 個 体 に は 全 て

ハプロタイプ数が 1 つであったため，計算ができなかっ

Trilophidia annulataの 学 名 が 与 え ら れ て お り， 逆 にた．これらのTajima’s DとFu’s FSの値では，ショウリョ

BOLDデータベース上でT. annulataの学名をもつ塩基

ウバッタの値のみが，有意に 0 と異なることが示された

配 列 は，BOLD:AAP6105とBOLD:ACD8502の 2 つ の（表 4 ）．

BINに 分 か れ て い た． 後 者 と 日 本 産 のTrilophidia
japonicaは同一種である可能性が高い．

オンブバッタでは，Tajima’s D，Fu’s FSはともに負値となり（表 4 ），名古屋市産個体は韓国産個体とハプロ

マダラバッタ（BOLD:AAM2556）では，名古屋市産

タイプを共有していた（図 3 ）．これらのことから，東の個体は 7 つのハプロタイプ（H_ 1 ～ 7 ）を持っていアジア地域より流入した後，集団が拡大傾向にあると考たが，H_ 1 ，H_ 6 とそれ以外のハプロタイプは，多数えられる（Grant and Bowen，1998）．オンブバッタは― 22 ―

小汐ほか（2023） 名古屋市産バッタ類のDNAバーコーディングと集団遺伝解析

小規模の草地や花壇，家庭菜園などでも生息できるため確認された生息地点数（11地点）があまり多くなかった（水野・戸田，2021），名古屋市に生息に適した場所が多こととあわせると，本種の個体群動態に今後注意を払っく存在することが推察される．なごや生きもの一斉調査ていく必要があろうと考えられる．

2020バッタ編で採集された840個体のうち，オンブバッ

ヒナバッタでは，単一のハプロタイプのみしか確認さタは最も多くの個体数（249個体）を占めた（水野・戸田，れなかったことから，遺伝的多様性は非常に低いと考え2021）．また，最も多くの調査地点（41地点中の34地点）

られる．この原因の一つとして，ヒナバッタの生息環境

で生息が確認された．以上より，名古屋市のオンブバッ

は低木林や藪との境目にある草原であるが（水野・戸田，タの絶滅危険度は比較的低いと考えられる．ショウリョ

2021），都市化の進んだ名古屋市においては，このようウバッタでも，Tajima’s D，Fu’s FSはともに負値となりな環境は減少している可能性がある．生息環境の劣化に（表 4 ），集団は拡大傾向にあると考えられる．ショウ

伴い個体数が減少し，遺伝的多様性が減少した可能性が

リョウバッタの生息地は公園の中の日当たりがよく，人考えられる．トノサマバッタでも単一のハプロタイプしがあまり踏み込まない草地で，膝丈くらいまでイネ科植か認められなかったが，本種は名古屋圏で最大級のバッ物が成長している環境に生息するため（水野・戸田，タであるため，多くの餌を必要とする．草丈が膝くらい

2021），名古屋市に多くの生息に適した環境が残っていで草が密に生える広い草地が生息に適した環境であるとると考えられる．一斉調査で比較的多くの個体数（133考えられるが（水野・戸田，2021），開発等の影響でそ個体）と生息地点数（26地点）が確認されたことも踏まうした環境は名古屋市で減少しており，名古屋市産トノえ，名古屋市のショウリョウバッタの絶滅危険度は比較

サマバッタにおける遺伝的多様性の低下と関係している的低いと考えられる．ショウリョウバッタモドキでは，可能性がある．クルマバッタも単一のハプロタイプを示

Tajima’s D，Fu’s FSはともに正値となり，統計的に有意したが，本種の生息地は周囲を樹林に囲まれた日当たりな結論ではないが，集団が減少傾向にあることが示唆さの良く，草丈が10 cmくらいの乾いたシバ草地（半自然れた（表 4 ）．ショウリョウバッタモドキの生息地はス草原とも呼ばれる）である（水野・戸田，2021）．名古スキなどの丈の高いイネ科植物がやや密に茂った環境で屋市にも半自然草原に近い環境はあり，以前は守山区東あるが（水野・戸田，2021），名古屋市では都市開発が谷山や平和公園で生息が確認されていたが（水野・戸田，

進んでいる影響で，生息に適した環境が減少していると

2021），草原の管理や利用により，環境変化に敏感なク考えられる．一斉調査で採集された個体数（44個体）とルマバッタは生息域を減らしてしまったと考えられる．

表 4 ．COI遺伝子塩基配列に基づく名古屋市産バッタ類の遺伝的多様性
Table 4. Genetic diversity of grasshoppers in Nagoya based on COI gene sequences

ハプロタイプ数 ハプロタイプ多様度
Haplotype
Number ofDiversity
Haplotypes

塩基多様度（×10-3）
Tajima’ D
Nucleotide Diversity
Tajima’ D-3（×10 ）

和名Japanese Name

個体数
Number of
Individuals

オンブバッタ

31

3

0.239

0.37

-1.04

-0.75

ショウリョウバッタ

40

5

0.192

0.30

-1.88*-3.23*

ショウリョウバッタモドキ

35

2

0.420

0.64

1.08

0.58

ヒナバッタ

13

1

0.000

0.00

─

─

トノサマバッタ

21

1

0.000

0.00

─

─

クルマバッタ

6

1

0.000

0.00

─

─

クルマバッタモドキ

25

2

0.323

0.49

0.38

0.61

イボバッタ

40

5

0.444

1.74

-0.52

-1.28

マダラバッタ

49

7

0.452

6.36

-0.09

0.13

*は有意性テスト（p < 0.05）で 0 からの有意な差がみられたことを示す
An asterisk（*）indicates significant（p < 0.05）deviation from zero― 23 ―

Fu’s FS
Fu’s FS小汐ほか（2023） 名古屋市産バッタ類のDNAバーコーディングと集団遺伝解析

現在名古屋市では小幡緑地しか生息が確認されておられる．本研究での結果が名古屋市内での生物多様性を守ず，遺伝的多様性も低く近交弱性などの影響を受けやする手がかりの一つになることを期待したい．今後は，名くなっており，個体群の存続が非常に難しい状態と言え古屋圏以外にも調査地点を拡大し，さらに系統学的・遺る．実際，一斉調査では，ヒナバッタ，トノサマバッタ，

伝学的研究を実施することが望まれる．

クルマバッタはそれぞれ20個体，39個体， 1 個体しか採集されておらず，確認された生息地数もそれぞれ 5 地

謝辞点，10地 点， 1 地 点 と 少 数 で あ っ た（ 水 野・ 戸 田，

バッタ類のサンプル採集では，なごや生きもの一斉調

2021）．これらの種が名古屋市内で絶滅する危険度は比査2020バッタ編を主催したなごや生物多様性保全活動協較的高いと考えられる．

議会，一斉調査に参加された大勢のリーダー・サブリー

クルマバッタモドキでは，統計的に有意ではないが，

ダー・一般市民の皆様から広くご協力を頂戴した．とりTajima’s D，Fu’s FSともに集団が減少傾向にあることをわけ，水野利彦氏（名和昆虫博物館）には，一斉調査の示唆した．クルマバッタモドキはトノサマバッタに比べ企画からバッタ類標本の種同定に至るまで多大なご貢献

ると草丈が低く草の生育密度の低い環境でも生息が可能

及びご指導を頂いた．また，一斉調査の企画・実施をである（水野・戸田，2021）．名古屋市に公園が造られ，担ったワーキンググループのメンバーである石原則義

植物群落の遷移が進行することで生息に適した環境が増氏，なごや生物多様性センターの西部めぐみ氏，曽根啓

えれば，遺伝的多様性を増加させられるものと期待され

子氏，星克巳氏、戸崎智文氏には様々なご尽力を頂いた．

る．イボバッタでは，Tajima’s DとFu’s FSが負で個体数

一斉調査で採集されたサンプルの一部は，なごや生物多が増加傾向にあると考えられることに加え，遺伝的多様様性保全活動協議会のご厚意により，本研究のためにご性を示す指標が比較的高かった（表 4 ）．イボバッタは提供頂いた．野外採集の許可は，なごや生物多様性セン

僅かに草が生える裸地という環境で生育できるため（水ターを通じて取得して頂いた．これらご協力頂いた機関

野・戸田，2021），名古屋市にも多くの生息環境がある

および個人に心より感謝申し上げる．本研究は，名古屋と思われ，本種の絶滅危険度はそれほど高くないと考え

市 立 大 学 特 別 研 究 奨 励 費（No. 2030008お よ びNo.

られる．マダラバッタでは，Tajima’s D，Fu’s FSはとも

2121201）による助成のもと，名古屋市立大学共用機器に 0 に近い値となっており（表 4 ），個体群の拡大・縮センターのDNAシーケンサー（3500 Genetic Analyzer）

小に関する傾向は示されなかった．一方で，本種は踏みを用いて行われた．

固められた土が露出し草本類が疎らに生える環境を好む
ため，そういった生息環境が増加しつつある名古屋圏

引

用

文

献

で，個体数が増加しつつあるのではないかとの考察もさ

Clement, M., D. Posada, and K.A. Crandall. 2000. TCS: a

れている（水野・戸田，2021）．名古屋市産マダラバッ

computer program to estimate gene genealogies.

タの遺伝的多様性が， 9 種の中で最も高かったことを踏

Molecular Ecology, 9: 1657-1659.

まえれば（表 4 ），本種の絶滅危険度はそれほど高くな

Folmer, O., M. Black, W. Hoeh, R. Lutz, and R. Vrijenhoek.

いと判断できる．実際，一斉調査でイボバッタとマダラ

1994. DNA primers for amplification of mitochondrial

バッタは比較的多くの個体数（それぞれ101個体と208個

cytochrome c oxidase subunit I from diverse体）が採集され，生息が確認された地点数も比較的多い

metazoan invertebrates. Molecular Marine Biology（ と も に26地 点 ） こ と が 示 さ れ て い る（ 水 野・ 戸 田，

and Biotechnology, 3: 294-299.

2021）．

Gaziev, A.I., and G.O. Shaikhaev. 2010. Nuclear

本研究では名古屋市内のバッタ類のDNAバーコー

mitochondrial pseudogenes. Molecular Biology, 44:

ディングと遺伝的多様性を中心に研究を行った．日本国

358-368.

内のバッタ類においてこのような試みは過去にほとんどGrant, W.S., and B.W. Bowen. 1998. Shallow population

なく，今後の生物保全に関する指標の一助になると思わ

histories in deep evolutionary lineages of marine― 24 ―

小汐ほか（2023） 名古屋市産バッタ類のDNAバーコーディングと集団遺伝解析

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