関東森林研究 68-2(2017)

論 文

東京大学千葉演習林内のコウヨウザン林分における自殖家系の検出
Detection of self-pollinated individuals in plantation forest of Cunninghamia lanceolata in the Universityof Tokyo Chiba Forest
磯田圭哉＊1 ・大塚次郎＊1・飯田啓達＊2 ・成田有美子＊1・増山真美＊1・近藤禎二＊1・山田浩雄＊1・生方正俊＊1Keiya ISODA＊1 , Jiro OTSUKA＊1 , Yoshisato IIDA＊2 , Yumiko NARITA＊1 , Mami MASUYAMA＊1 , Teiji KONDO＊1 , Hiroo
YAMADA＊1 , Masatoshi UBUKATA＊1＊１ 森林総合研究所林木育種センター
Forest Tree Breeding Center, Forestry and Forest Products Research Institute, Hitachi 319-1301＊２ 森林総合研究所林木育種センター関西育種場
Kansai Regional Breeding Office, Forest Tree Breeding Center, Forestry and Forest Products Research Institute, Kami 782-0051
要旨：東京大学千葉演習林には、中国、台湾原産のヒノキ科針葉樹であるコウヨウザンの林分が複数ある。これらについて SSR マーカーによる DNA 分析を行ったところ、2 ヶ所のコウヨウザン林（四郎治沢および前沢）において、自殖家系と思われる個体群が検出された。そこで千葉演習林清澄作業所にある古い孤立木で多くの球果を着生させている個体がその母樹ではないかと考え、SSR 分析を行ったところ、これらの個体群はこの孤立木の自殖種子から育成されたものであると推定された。前沢林分で検出された自殖個体群と血縁関係のない個体群との成長の比較を行ったところ、両者の間に差が見られず、成長形質において自殖による近交弱勢は現れていないことが示唆された。
一方、遺伝子型の分離比からは、種子成熟段階から育苗段階における致死遺伝子による淘汰があることが示唆された。
キーワード：コウヨウザン・自殖・SSR・近交弱勢・致死遺伝子
Abstract: DNA analysis of Cunninghamia lanceolata was conducted in the University of Tokyo Chiba Forest. Analysis of two sites,
Shirojizawa and Maesawa, using 27 simple sequence repeat (SSR) markers revealed that self-pollinated full-sibs are planted in thosesites. Another individual planted in Kiyosumi Branch was also analyzed, and this tree was expected to be mother tree of the selfpollinated full-sib family. Height and diameter at breathed height of the self-pollinated full-sib trees did not show significant
differences from other trees, i.e. open-pollinated trees. This result indicated no inbreeding depression on growth traits in this selfpollinated full-sib family. On the other hand, segregation ratio of genotype in each locus indicated that the selection by lethal genes
has occurred in seed maturation stage and/or early germination stage.
Key-word: Cunninghamia lanceolata, self-pollination, simple sequence repeat, inbreeding depression, lethal genes

林分が 3 か所と 100 本以下の林分が 2 か所存在する。

Ⅰ はじめにコウヨウザン（Cunninghamia lanceolata）は中国南部お林木育種センターでは、コウヨウザンが新たな造林樹

よび台湾原産のヒノキ科針葉樹で、成長が旺盛で材質も種として大きな可能性を持つと考え、センター構内に植良く、耐腐朽性や耐虫性も高いことから、中国では主要栽されているコウヨウザンを対象に材質特性を調査したな建築材として 600 万ヘクタールに及ぶ造林面積の主要ところ、建築用構造材として利用可能な高い MOE造林樹種である。このように林業樹種として優良である（Modulus of Elasticity：弾性係数）を示した（１）。平成

ことから、我が国においても、国有林、大学演習林、森

27 年度からは、農林水産業・食品産業科学技術研究推進

林公園、植物園、民有林等、複数の地域で導入され試験事業「西南日本に適した木材強度の高い新たな造林用樹植栽されている。東京大学においても、台湾演習林を保種・系統の選定及び改良指針の策定」において、国内各有していたこともあり、複数のコウヨウザン林が造成さ地に導入造林されている林分を対象に、広く成長・材質れている。特に、千葉演習林では、100 本以上からなる調査、増殖特性調査および遺伝的解析を行ってきた（２、－

145 －（受理日 2017 年 6 月 22 日）

３、５）。その中で、千葉演習林に造成されたコウヨウザ１）。PCR は Multiplex PCR Kit（QIAGEN）を用いてマニン林の遺伝的特性に興味深い点が明らかになったので報ュアルに従い反応液を調整し、GeneAmp9700（Applied告する。

Biosystems）を使用して、95℃15 分の後、94℃30 秒－60℃
1 分 30 秒－72℃30 秒のサイクルを 30 サイクル、最後に60℃30 分インキュベートの条件で行った。PCR 産物 1 ul

Ⅱ 材料と方法
調査は千葉県鴨川市および君津市にまたがる東京大学に HiDi Formamide (Applied Biosystems) 10 ul、GeneScan

千葉演習林内の、四郎治沢および前沢のコウヨウザン林

500 Liz Sizestandard 0.2 ul を加え、95℃5 分間熱変性したにて行った。また、同演習林内の清澄作業所に植栽され

後 、 キ ャ ピ ラ リ ー シ ー ケ ン サ ー ABI3130 (Appliedている個体も DNA 分析に供した。四郎治沢は 56 年生でBiosystems)で泳動、GeneMapper 5 で解析し、遺伝子型情122 個体、前沢は 58 年生（一部補植のため 52 年生）で報を得た。

144 個体が現存しており、全個体の樹高および胸高直径得られた遺伝子型から、GenAlEx6.5（６）により、遺を測定した。さらに、51 個体ずつをランダムに選び、DNA伝パラメータを算出するとともに、遺伝距離を算出し、分析用の針葉を採取した。

主座標分析を行った。

針葉約 50mg を液体窒素で凍らせ、破砕機で破砕した
後、DNeasy Plant Mini Kit (QIAGEN)を用いて DNA を抽出した。ついで、Wen ら（10）によって報告されている

Ⅲ 結果と考察
SSR 遺伝子型から対立遺伝子数、有効対立遺伝子数お28 の SSR マーカーのうち、当実験系で再現性高く分析可能であった 27 マーカーを、セット１～３に分け、それぞれをマルチプレックス化して SSR 分析を行った（表－セット1

表－１ 分析に用いたマーカー
Table 1 SSR markers used in this study
マーカー range (bp)
蛍光 元マーカー名*
clssr01
343-375
FAM contig3078_1424A
clssr07282-298
FAM contig16322_179A
clssr08258-279
VIC contig1382_349B
clssr14clssr15
clssr16
clssr19
clssr22clssr25337-349269-283348-384
126-135
153-159354-375

VICNED
NED
NED
PET
PET

contig25400_116B
contig4417_459B
contig406_1209C
contig6319_250C
contig476_526D
contig10192_1677D

clssr03
clssr04
clssr06clssr09
clssr10clssr18
clssr20186-190229-233
288-298247-255
336-354357-363
231-240

FAM
FAM
FAM
VIC
VIC
NED
NED

contig5354_691A
contig5410_1886A
contig16147_262A
contig1997_271B
contig4728_384B
contig6064_1563C
contig12886_2058C

clssr27
clssr28
clssr02
clssr05
clssr11clssr12136-148226-270273-297211-241260-281144-158

PET
PET
FAM
FAM
VIC
VIC

contig16781_913D
contig18815_185D
contig3400_101A
contig9724_201A
contig7616_683B
contig7671_1267B

clssr13clssr17
clssr21clssr24clssr26* Wen et al. 2013324-344240-258
293-297223-238280-286

VICNED
NED
PET
PET

contig20158_829B
contig2573_171C
contig16181_1285C
contig4056_974D
contig14033_236D

セット2セット3

図－１ 四郎治沢および前沢の遺伝的多様性．
Fig. 1 Genetic diversity of Shirojizawa and

図－２ 個体間遺伝距離を用いた主座標分析の結果．
Fig. 2 Principal component analysis of genetic
distances between trees.

－146 －関東森林研究 68-2(2017)

図－３ 各マーカーにおける、グループ A およびグループ B における各 SSR マーカーの対立遺伝子数
Fig. 3 Number of alleles found in group A and B in each marker.
よび平均ヘテロ接合体率を算出したところ、それぞれ、以外のアレルは見られなかった。このことから、四郎治

前沢で 4.9、3.0、0.575 であったのに対し、四郎治沢では沢および前沢にて自殖家系と思われた個体群（グループ2.1、1.6、0.321 となり、四郎治沢の多様性が低いことがA）は、清澄孤立木の自殖によるものであることが推定明らかとなった（図－１）。つぎに、主座標分析では、四された。

郎治沢の 50 個体と前沢の 6 個体が小さくまとまり（以自殖個体の割合は、四郎治沢では 98%、前沢では 12%下、グループ A）、四郎治沢の 1 個体と前沢の 45 個体がであり、両林分間でその割合に大きな違いがあった（表広がりをもってまとまった（以下、グループ B；図－２）。

－２）。前沢においては、自殖個体とそれ以外の他家受粉

このことから、グループ A の 56 個体とグループ B の 46に由来する個体（以下、他殖個体）が複数個体確認され個体では、由来が異なることが示唆された。各グループたため、それらの成長形質を比較した。平均樹高は、自の全マーカーの対立遺伝子（アレル）数を調べたところ、殖個体が 21.4 m に対し他殖個体が 19.8 m（p > 0.1, t-test）、グループ B では 2 から 10 のアレルが検出されたにもか

平均胸高直径は自殖個体が 43.2 cm、他殖個体が 34.8 cm

かわらず、グループ A では 2 もしくは 1（18 座で 2、9（p = 0.06, t-test）であり、両者の間に差がないか、自殖座で 1）しか検出されなかった（図－３）。多型の多い SSR個体の方が若干良い成長を示した。四郎治沢においてもマーカーにおいて、このようなことが起こるのは、単一良好な成長を示しており、林分密度も特に低くないこと母樹の自殖家系の場合が考えられる。自殖では、母樹のから、清澄孤立木の自殖家系は、生存能力や成長形質に保有するアレル（二倍体生物では最大 2）のみが次代に関して近交弱勢が現れていないことが示唆された。

受け継がれることから、どんなに多型の多いマーカーで針葉樹は自家不和合性のメカニズムを持たないが、強あっても、最大のアレル数は 2 となる。よって、グルーい近交弱勢が現れるとされている（７）。自殖により劣性

プA の個体は自殖由来の単一家系ではないかと推察され致死遺伝子がホモ接合体となることにより、胚発生の段た。

階で致死になることが多く、発芽しても初期に枯死する

単一母樹由来の自殖と思われる個体が多数出現したこことが多い（４、８、９）。今回検出された自殖家系におとから、清澄作業所の敷地内に植栽されているコウヨウける、致死遺伝子の影響を検証するために、自殖家系でザンの大木が母樹ではないかとの疑いが出た。この個体

アレルが 2 つ検出された 17 マーカー（母樹である清澄は、植栽年は不明であるが、演習林内で最も古いコウヨ孤立木でヘテロのマーカー）の遺伝子型の分離比を調べウザンの一つであるとともに、周囲にはコウヨウザンがた（表－３）。これらのマーカーでは、遺伝子型の比率はないにもかかわらず、樹冠全体に多数の球果を着ける多aa : ab : bb = 1 : 2 : 1 になると期待される。17 マーカーの産個体であるためである。よって、この個体（以下、清うち 7 マーカーは期待される分離比であったが、10 マー

澄孤立木）から自殖種子を採取し、播種、育苗して植栽

カーは、期待値とは有意に異なる分離比であった。このしたということは十分考えられる。そこで、清澄孤立木

分離比のずれは、ホモ接合体が少ない方向（Fis が負の値）についても DNA 分析を実施し、遺伝子型を比較したとに起きており、劣性致死遺伝子の影響であることが示唆ころ、清澄孤立木の保有する 2 つのアレルのいずれか一された。

方もしくは両方がグループ A 個体に出現しており、それ－147 －

表－３ 自殖家系における対立遺伝子（アレル）の出現頻度とメンデル遺伝からのずれ

表－２ 各林分における自殖個体の割合
Table 2 Number of selfed individual in each site.
調査
自殖個体林分
自殖他殖
個体数割合
四郎治沢
5150198%

Table 3 Segregation ratio of genotype in each marker
in selfed-family.

前沢

マーカー

5164512%

東京大学千葉演習林に植栽されているコウヨウザンの中に、単一の孤立木（清澄孤立木）由来の自殖家系が含まれることが示された。四郎治沢では、大半の個体が自殖家系であったが、成長も良く、林分密度が低いわけでもなかった。さらに前沢において、自殖家系と他殖家系間の成長を比較したところ、差がないか、自殖家系の方がやや良いという結果となった。遺伝子型の分離比の解析からは、種子の成熟段階や苗木の育苗段階において劣性致死遺伝子による淘汰が起きていることが示唆された。
これらのことから清澄孤立木は、自殖により致死遺伝子の影響を受けるものの、植栽後の生存能力や成長形質においては、
近交弱勢が現れない個体であると考えられる。

χ2†

F is

4
16812

****
****
**
ns-0.536-0.357-0.357-0.107

33
27
32
27

5
12
10
17

**
ns
ns
ns

-0.1790.036-0.143
0.036

9
10
8
5
12

39
32
36
36
28

8
14
12
15
16

**
ns
*
**
ns

-0.393-0.143-0.286-0.286
0.000

15
8
16
7

34
35
36
37

7
13
4
12

*
ns
***
**

-0.214-0.250-0.286-0.32114

28

14

clssr01
clssr07
clssr08
clssr14

92
10
13

43
38
38
31

clssr15
clssr16
clssr25
clssr0618
171412clssr09
clssr18
clssr27
clssr02
clssr05
clssr11clssr12clssr13clssr21

期待値

Ⅳ まとめ††

遺伝子型出現数aaabbb2† 分離比の期待値とのずれをχ 検定した．ns: 有意差なし，*: p < 0.1，**: p < 0.05，***: p < 0.01，****: p <0.001†† 自殖において期待される値．

謝辞：本研究を行うにあたり、調査地への現地案内や、清澄作業所の孤立木についての情報提供等の御協力をいAnt. Heredity 70: 622-627.

ただいた、東京大学大学院農学生命科学研究科附属演習（５）大塚次郎・近藤禎二・飯田啓達・飯野貴美子・磯林千葉演習林の久本洋子助教および鈴木祐紀技術主任に田圭哉・山田浩雄・木下敏・生方正俊 (2016) コウヨウ

厚く御礼申し上げる。本研究は、農林水産省農林水産技

ザンのさし木発根性および苗木の枝性について. 関東森術会議の農林水産業・食品産業科学技術研究推進事業「西林研究 67: 145-148.

南日本に適した木材強度の高い新たな造林用樹種・系統（ ６ ） PEAKALL, R. and SMOUSE, P.E. (2012)の選定及び改良指針の策定」の一部として実施した。

GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population
genetic software for teaching and research-an update.

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