同所的生息地におけるトミヨ属魚類3種の生殖的隔離機構
R eproductive isolating m echanism s am ong the three sym patricspecies of genus P ungitius○町田善康・後藤晃（北大院水産）【Introduction】
Taxonomic classification

Biological species

Pungitius tymensis

P. tymensis

P. pungitius

Brackishwater typeP. sinensis

Freshwater type

トミヨ属魚類Pungitiusは北半球の温帯から寒帯域に分布する小型冷水性淡水魚であり、日本列島では主に北海道および東北・北陸地方に分布している。
近年、アロザイムを用いた集団遺伝学的研究により、北海道に分布する本属魚類はトミヨ属汽水型、淡水型、およびエゾトミヨの3つの遺伝的集団からなることが明らかにされた(高田, 1984; Takata
et al., 1987; Niwa, 1987)。さらに、北海道東部において3種の同所的生息地が見出され、そのような場所では生殖的隔離の存在が示唆された。しかし、その詳細については明らかにされていない。
そこで本研究では、トミヨ属3種の同所的生息地においてどのような生殖的隔離機構が働いているのかを明らかにするため、河川内営巣分布調査と無選択配偶実験をおこなった。

Fig.1. Relationship between taxonomic classification and biological species of threespecies of genus Pugitius in Hokkaido. (Takahashi, 2003)

河川内営巣分布調査【Sam pling location】

無選択配偶実験【M ethods】【M ethods】
手順

調査場所：北海道東部汐見川 ( 流程 約4km )(Fig.1; 43°02′N, 144°50′E )・約20日に1度、各調査区を潜水し営巣雄の探索・採集をした。

ShiomiRiver・月周期にあわせて各調査区の物理環境を測定した。

Bay Akkeshi

Fig.5. Experimental set-up in an aquarium.

実験環境(3種が同所的に営巣していた場所)
塩分濃度0.7‰
水温15℃
明期16時間、暗期8時間

・繁殖期の雄はアロザイム解析により種判別を行った。

Fig. 2. Outline map of the Shiomi River of three sympatric species ofninespine sticklebacks.

【R esults】【R esults】

Spatial iso latio nSalinity (‰)

N=3

Brackishwater type
Freshwater type
N=21St.10

St.11

1614251220

10158610450

N=7St.9201234567891011Water temperature (℃)

30

N=23HybridP. tymensis

雄の営巣を確認↓
ボックスに雌を入れる(5分)↓5分後扉を開け雌を導入雄と接触したら記録開始↓30分間観察↓30分以内にinspectionあり inspectionなし
↓
↓
交配成功
失敗
さらに10分間観察

調査方法

Lake Akkeshi

Table 2. Courtship success of male
Courtship success
FemaleBrackishwater type 95.2% (20/21)

St.8

アロザイムを用いた種判別の結果、既報と同様に汽水型と淡水型の間の交雑は認められず、淡水型とエゾトミヨの間には雑種個体が確認された。そして、本調査において汽水型とエゾトミヨの間の雑種個体が確認された。3種の雑種の頻度は4.5 %と低い値を示した。

St.7

St.6 N=1
St.5 N=2
St.4 N=2
St.3 N=3

河川内営巣分布調査の結果、汽水型は河川全体で営巣が確認され、主にSt. 8より下流域 (塩分濃度3.4-22.3‰, 水温13.0-14.1℃) に営巣していた。一方、淡水型はSt.9, 10 (塩分濃度0.6-0.7‰, 水温11.211.5℃)に集中的に営巣しており、エゾトミヨはSt.9,10,11 (塩分濃度0.6-2.4‰,水温11.2-11.5℃)の河川上流域に営巣していた (Fig. 3, 4)。
つまり、汽水型は塩分濃度および水温の高い下流域に、他の2種は塩分濃度および水温の低い上流域に営巣していた (Mann-Whitney U test with
Monte-Carlo method, P<0.01) 。

St.2 N=9St.1 N=0500m0m

Bay Akkeshi

Fig.3. Frequency composition of nesting male of brackishwater type, freshwater type, P. tymensis
and their hybrid in the 11 sites.

Freshwater type38.1% (8/21)

P. tymensis20.0% (4/20)

Character
Distance from bottom to nest (cm)Distance from shore to nest (cm)Cover
Nest density
Distance from the nearest nest (cm)Brackishwater type
N=67.0±9.9(1‐27)21.0±34.1(0‐90)
4.5±0.5(4‐5)
0.2±0.4(0‐1)
236.0±308.6(50‐852)

P. tymensis
N=93.7±1.9(1‐7)
14.0±7.7(6‐30)
4.3±0.9(3‐5)
0.2±0.4(0‐1)
159.1±142.6(10‐350)

Kruskal-Wallis test
P
0.973
0.319

0%(9/22)＊(0/22)＊

90.9% (20/22)＊

4.8% (1/21)＊30.0% (6/20)

95.0% (19/20)＊＊
Percentage of courtship successes (denominator: number of trials, numerator: numberof courtship successes at each trial)
Fisher’s exact test adjusted using the Bonferroni correction for the number ofsignificant difference .05 level were conducted.
significant difference are shown as ＊.

Table 3. Courtship success of female
Courtship success
MaleFemale

Brackishwater type Freshwater typeP. tymensis

38.1% (8/21)

20.0% (4/20)

Brackishwater type 95.2% (20/21)＊

Table 1. Kruskal-Wallis test with Monte-Calro method for the nest site characteristics of three sympatric ninespine sticklebacks.

Mean±SD(range)
Freshwater type
N=28
3.8±2.4(1‐9)
12.6±15.7(2‐80)
4.5±0.8(2‐5)
0.5±0.6(0‐2)
179.6±240.4(10‐852)

40.9%

＊

Fig. 4. Mean salinity (‰) and water temperature (℃)
shown in 11 sites.

P. tymensis

Brackishwater type Freshwater typeMaleSite

N=2Shiomi
River

Behaviora l iso lation＊

営巣場所の各環境要素を3種で比較した結果、いずれの環境要素においても有意な差は認められなかった(Table 1)。

0.929

Freshwater type40.9%

(9/22)

P. tymensis

0%(0/22)

30.0% (6/20)

90.9% (20/22)＊＊

4.8% (1/21)

95.0% (19/20)＊＊
Percentage of courtship successes (denominator: number of trials, numerator: numberof courtship successes at each trial)
Fisher’s exact test adjusted using the Bonferroni correction for the number ofsignificant difference .05 level were conducted.
significant difference are shown as ＊.

0.363
0.646

各種について正逆あわせて9通りの組み合わせでそれぞれの配偶成功率を比較した結果、同種間で高い配偶成功率を示し、強い同類交配が存在した (Table 2)。
汽水型および淡水型の雄とエゾトミヨの雌との間の交配成功率は0- 4.8 %と低かった。しかし、他の異種間の配偶成功率は38.1- 40.9 %と高い値となった (Table 2)。
エゾトミヨの雄と異種の雌との配偶成功率は、20.0-30.0 %と高い値となった (Table 2)。
各種について正逆あわせて9通りの組み合わせでそれぞれの配偶成功率を比較した結果、同種間で高い配偶成功率を示し、強い同類交配が存在した (Table 3)。
汽水型および淡水型の雌と異種の雄との配偶成功率は20.0- 40.9 %と高い値となった (Table 3)。
エゾトミヨの雌と異種の雄との間の配偶成功率はほぼ0 %であり、雌による雄の種選択性が存在することが明らかになった (Table 3)。

【Conclusions】
トミヨ属3種の雑種

汐見川におけるトミヨ属3種の生殖的隔離機構

淡水型とエゾトミヨの雑種
P. tymensis♀

♂

♂
♀
Br ackishwater type♂

♀
Freshwater typeFig. 4. Summary of spatial and behavioral isolation.
Spatial isolation; Blue, red and yellow zone indicate brackishwater type, freshwater type and P. tymensis, respectively.
Behavioral isolation; Assortative mating is clearly shown among three sympatric ninespine sticklebacks. Assortative
mating is shown by solid red arrows. Low courtship success is shown by red arrows with a cross. Black dashed arrows
show potential courtship success between heterotypic mating.

・営巣場所が広く重複する淡水型とエゾトミヨの間には行動的隔離が生殖的隔離の一部として働いている。
・汽水型とその他の2種との間には場所的隔離と行動的隔離の双方が生殖的隔離の一部として働いている。

汽水型と淡水型の雑種

汽水型とエゾトミヨの雑種

今回の調査からも、既報と同様に2種間の今回の調査からも、既報と同様に２種間の雑今回の調査から、新たに汽水型とエゾト雑種の存在が示された。河川規模が小さく、2 種は認められなかった。
ミヨの間の雑種が認められた。
種の分布が密接している場合、交雑が起こり本来、汽水型は河川河口域に淡水型は中流
汽水型は河川河口域に、エゾトミヨは河やすい(Niwa, 1987)。汐見川も同様に河川規 〜下流域に分布し、2種が出会うことは稀であ川上流域で繁殖するという生態的特性にる。しかし汐見川において、2種の営巣場所は模が小さく、限定された流路区で2種の営巣より本来は全く出会うことがない (高田,一部で重複し、交配実験から2種が潜在的に交 1984; Takata et al., 1987)。汐見川は3種場所が大きく重複していた。そのため、交雑が起こりやすくなっていると考えられる。
配する能力を持つことが示唆された。すなわち、 の分布が凝縮したような場所であり、河また、Takahashi and Takata (2000)は、エゾ2種間の雑種個体が存在してもおかしくない状 川全体に塩分の影響を受ける特殊な環トミヨにおいて、一部の個体群で同所的な淡況にある。しかし、営巣分布の調査から、交雑 境であるために2種間の交雑域が出現し水型からのmtDNAの異種間浸透を指摘した。 域に存在する汽水型はごく少数であり、大部分 たと考えられる。
を淡水型が占めていることから、2種は潜在的また、この2種の場合、異所的種分化後交配実験から、エゾトミヨの雌には雄の種選択性が示された。一方、淡水型の雌とエゾトミ に交配しうる能力を持っているが、交雑の起こ に汽水型の分布拡大によって同所域がヨの雄との間の配偶成功率は30.0 %となり2る頻度は低いと考えられる。また、雑種一代目 形成されたと推測されている (Takahashi
種が潜在的に交配する能力を持つことを示し、 の雄が妊性を持たないことから、戻し交配の頻 and Goto, 2001)。つまり、完全な種分化に淡水型からエゾトミヨへのmtDNAの異種間浸 度が減り、雑種の検出自体が困難になってい達しなかった2種が二次的に接触したた
透を行動的に示唆する結果となっていた。
ると考えられる。
めに交雑が起こっていると考えられる。