阿波学会紀要

第54号(pp.45-48)

2008.7

キレンゲショウマ（ユキノシタ科）の遺伝的多型と遺伝的分化に関する解析

山城

＊１

考

＊２

山城明日香

要旨：キレンゲショウマ（Kirengeshoma palmata）のニホンジカの食害の保全対策を検討するために。アロザイム
分析により遺伝的多様性および集団間の遺伝的分化について研究を行った。９酵素群13遺伝子座について調査を行った結果，徳島県剣山の集団では３遺伝子座，宮崎県諸塚村の集団では２遺伝子座，高知県いの町の集団では１遺伝子座で多型が見られたが，島根県益田市の集団では変異が見られなかった。得られた結果を韓国の集団と比較すると，集団間の遺伝的分化程度（G S T ）は0.756と韓国の集団（0.373）に比べ非常に大きく，日本の集団では，集団間の遺伝的分化の程度が大きいことが明らかになった。４集団間の遺伝的距離は0.139〜0.453であり，集団間の対立遺伝子の分化が大きいことも明らかになった。

キーワード：キレンゲショウマ，アロザイム，遺伝的多様性，遺伝的分化，食害個体の移入が起こりにくく，個体数や遺伝的多様性

１．はじめにの回復が望めない種が多い。そのため，今後，ニホキレンゲショウマ（Kirengeshoma palmata）は日本，韓国，中国に分布するユキノシタ科の多年草であり，国内では紀伊半島，四国，中国，九州の温帯林の林床に生育する（ 図１）。本種はもともと個体数が少ないことと，登山客の増加や森林伐採による環境の悪化，園芸目的の採集が減少の原因とされ，環境庁のレッドデーターブックでは絶滅危惧蠡類（VU）に徳島県版レッドデーターブックでは蠢類にリストされている（環境庁，2000；徳島県，2001）。
近年，全国的にニホンジカの個体数が増加し，食害による絶滅危惧植物のさらなる減少が懸念されている（湯本・松田，2006）。キレンゲショウマを含め，剣山系に生育する希少植物種の多くは，起源を中国大陸に持ち，西日本の亜高山帯や温帯域に隔離分布する固有種が多い（前川，1977）。このような希少植物は，いったん，集団内の個体数が減少してしまうと近隣集団から隔離されているため，新しい＊１

徳島大学総合科学部自然システム学科＊２

図１

キレンゲショウマ

徳島大学大学院先端技術科学教育部知的力学システム工学

45

キレンゲショウマ（ユキノシタ科）の遺伝的多型と遺伝的分化に関する解析／草食獣班

ンジカの採食圧が高い状態で維持され続けると，絶動に用いた。電気泳動は Davis（1964）と Ornstein

滅する可能性がきわめて高い（e.g. 南谷，2006）。

（1964）の方法により平板ポリアクリルアミドゲル

これらの希少及び絶滅危惧植物をニホンジカの採食から保全するため保護柵の作成による個体の保護電気泳動を行った。泳動終了後，活性染色を行いバンドを視覚化した。

対策が行われているが（森，南谷私信），希少植物

遺伝的多様性の調査は次の９酵素群について行なを保全するには遺伝的多様性の保全も考慮されなけった；アスパラギン酸アミノ転移酵素（AAT），非ればならない（Frankham et al.，2004）。そのため，特異的エステラーゼ（EST），グルタミン酸脱水素本調査ではキレンゲショウマの遺伝的多様性と集団酵素（GDH），ロイシンアミノペプチターゼ（LAP），間の遺伝的分化について調査を行った。

メナジオンレダクターゼ（MNR），ホスホグルコー
スイソメラーゼ（PGI），ホスホグルコムターゼ

２．調査方法（PGM），パーオキシターゼ（POD），６−ホスホグ１）サンプリング方法

ルコン酸脱水素酵素（６PGD）。

徳島県剣山，高知県いの町，島根県益田市，宮崎

得られた遺伝子型のデータをもとに，各集団の遺県諸塚村の４集団から計100個体について調査を行

伝的変異量を表すパラメーター，１遺伝子座当たりった。集団の地理的位置とサンプル数は図２に示しの対立遺伝子数（ A ），多型遺伝子座の割合（ P ），た。アロザイム分析に用いた葉サンプルは各個体かヘテロ接合体の期待値（ h ）を計算した。集団間のら１枚採集した。群生し個体識別が困難な集団では遺伝的多様性と遺伝的分化については Nei の遺伝子

１〜２m間隔ごとにシュートから採集した。

分化係数（GST ）の値（Nei，1987）を計算し推定した。また，すべての集団間の遺伝的同一度（ I ）と遺伝的距離（ D ）（Nei，1987）を求め，PHILIP 3.5c（Felsenstein，1993）を用いて近隣結合法（Saitou

島根県益田市（16）& Nei，1987）によりフェノグラムを作成した。

３．結果と考察
１）キレンゲショウマの遺伝的多様性
徳島県剣山（46）

調査を行った９酵素群について，合計13の遺伝子座を検出した。このうち，Gdh，６pgd，Mnr，

高知県いの町（30）
宮崎県諸塚村（8）

表１ キレンゲショウマ４集団の９酵素13遺伝子座から検出された対立遺伝子の頻度
遺伝子座 対立遺伝子

図２

キレンゲショウマのサンプリングサイト

２）実験方法植物の葉片100mgを1000μl の抽出緩衝液中（Davis，1964）ですりつぶした。抽出緩衝液は，Tris HCl
pH 7.5（ 93mmol/L）， グ リ セ ロ ー ル （ 23.4%），

Ｇdh
6pg
Ｍnr
Pgi
Est

Aat−1
Aat−2Lap

Tween 80（0.6%（v/v）），ジチオスレイトール

Pgm−1（2.8mmol/L），2−メルカプトエタノール（0.5%）

Pgm−2の混合液を用いた（Uchida et al.，1991）。葉片のPod−1

破砕物は４℃，14000rpmで15分間遠心分離し，その上澄み10μl を取り出し酵素粗抽出液として電気泳
46

Pod−2
Pod−3aaaababcabaabcabababaabc

徳島県剣山

高知県いの町

1.00
1.00
1.00
0.97
0.03
0.00
0.54
0.46
0.75
0.25
1.00
0.60
0.40
0.00
1.00
0.00
0.00
1.00
0.00
1.00
1.000.00
0.00
1.00

1.00
1.00
1.00
1.00
0.00
0.00
1.00
0.00
1.00
0.00
1.00
0.22
0.78
0.00
1.00
0.00
1.00
0.00
0.00
1.00
1.00
0.00
0.00
1.00

島根県益田市 宮崎県諸塚村
1.00
1.00
1.00
1.00
0.00
1.00
0.00
0.00
1.00
0.00
1.00
1.00
0.00
0.00
1.00
0.00
0.00
1.00
0.00
1.00
1.00
0.00
0.00
1.00

1.00
1.00
1.00
1.00
0.00
0.00
1.00
0.00
1.00
0.00
1.00
0.75
0.13
0.13
0.00
1.00
0.00
1.00
1.00
0.00
1.00
0.69
0.31
0.00

阿波学会紀要

2008.7第54号(pp.45-48)

Aat−２，Pod−２の５遺伝子座については単型であ国のキレンゲショウマの遺伝的多様性に関する解析

ったが，Pgi，Est，Aat−１，Lap，Pgm−１，Pgm−

では酵素多型を用いた解析より高い遺伝的多様性が２，Pod−１，Pod−３の８遺伝子座においては少な検出されているため（Zhang et al.，2006），マイク

くとも一つの集団で複数の対立遺伝子が観察された。

ロサテライトなどの，より多型の検出能力が高い遺徳島県剣山の集団では３遺伝子座，宮崎県諸塚村の伝子マーカーを用いた解析を行なうことが望まれ集団では２遺伝子座，高知県いの町の集団では１遺る。

伝子座で多型が見られたが，島根県益田市の集団で２）集団の遺伝的構造と集団間の遺伝的分化は13遺伝子座すべてにおいて単型であった（表１）。

キレンゲショウマ４集団の全集団の遺伝子多様度

集団の遺伝的変異量を表すパラメーター，平均対立（HT ）は0.204で遺伝子分化係数（GST ）の値は0.756

遺伝子数（A ），多型遺伝子座の割合（P ），ヘテであった。このことは24.4%の遺伝的変異が４つのロ接合体の期待値（ h ）は表２に示した。調査を行集団で共有されており，残りの75.6%はそれぞれのった４集団のうち，徳島県剣山ですべてのパラメー集団に分割されているということである。４集団のターの値が最も高かった。キレンゲショウマの４集

遺伝子多様度（ H T ）は狭い分布域を持つ植物で知団のトータルの多型遺伝子座の割合（ P ）は38.4，られている平均値（HT = 0.215，Hamrick & Godt，平均対立遺伝子数（A ）は1.15，ヘテロ接合体の期1989）と同程度であったが，韓国のキレンゲショウ待値（ h ）は0.049であった。

マに比べると低い値であった（HT = 0.361，Chang

表２ キレンゲショウマの多型遺伝子座の割合（P ）、遺伝子座あたりの平均対立遺伝子数（A ）、ヘテロ接合体の期待値（h ）．

et al.，2007）。

集団

徳島県剣山
高知県いの町
島根県益田市
宮崎県諸塚村種 レ ベ ルPA

h0.30
0.070.00
0.150.38

1.30
1.08
1.00
1.23
1.15

0.109
0.026
0.000
0.0640.049

韓国の集団で得られている G ST の値は0.373であるが（Chang et al.，2007），今回調査を行った４集団では0.756であり，４集団間の遺伝的分化が非常に大きいことが明らかになった。固有種の平均的なGST の値は0.248であり（Hamrick & Godt，1989），この値に比べ，キレンゲショウマ４集団の遺伝子分化今回，キレンゲショウマで得られた値のうち，ヘ係数は非常に高く，琉球列島などの島嶼の固有種かテロ接合体の期待値以外は分布域の狭い固有植物でら得られている値（Suzukia luchuensis（G ST = 0.863），得られている平均値（P = 30.6%，A = 1.45，h = 0.105，

Maki et al.，2003）に近い。他殖植物の集団間の遺Hamrick & Godt，1989）よりも高かった。韓国の伝的分化は一般的に低い傾向があるが，キレンゲシ

キレンゲショウマでは，動物媒の他殖植物とほぼ同

ョウマは標高の高い温帯域に小集団として隔離分布程度の値が報告されているが（P = 36.8%，A = 1.47，しているため，集団間の地理的隔離が集団間の遺伝

h = 0.220，Chang et al.，2007），ヘテロ接合体の期的分化を大きくしたと考えられる。

待値以外はその値よりもわずかに高い値を示した。

表３ キレンゲショウマ４集団の遺伝同一度と遺伝的距離

今回調査を行なった集団のうち，剣山では比較的高い遺伝的多様性を保持していたが，島根の集団のように比較的多型が全くない集団も見られた。韓国のキレンゲショウマは非常に高い値で外交配を行なっていることが明らかにされているが（tm = 0.991，

徳島県剣山
高知県いの町
島根県益田市
宮崎県諸塚村

遺伝的距離

遺伝的同一度

徳島県剣山−0.1940.1390.394

高知県いの町0.884−0.2410.453

Chang et al.，2007），地下茎による栄養繁殖を行な

キレンゲショウマ４集団の遺伝的同一度（ I ）はっていることも知られている。そのため，島根の集0.666〜0.922で遺伝的距離（ D ）は0.139〜0.453であ団のように多型の見られなかった集団では少数個体った（表３）。Nei（1987）の遺伝的距離による近隣の個体が創始者となって栄養繁殖により集団を維持結合法を用いて作成したフェノグラムは図３に示ししている可能性が高い。しかし，ISSR を用いた中た。キレンゲショウマ４集団の遺伝的距離には地理47キレンゲショウマ（ユキノシタ科）の遺伝的多型と遺伝的分化に関する解析／草食獣班県農林水産総合技術支援センター森林林業研究所の島根県益田市

森一生氏に厚く感謝を申し上げます。また，宮崎県のサンプルを提供してくださった南谷忠志氏に心から感謝を申し上げます。
宮崎県諸塚村参考文献
Chang, C. S., Choi, D. Y., Kim, H., Kim, Y. S. and T. Y. Park.
（2007）：Genetic diversity and mating system of thethreatened plant Kirengeshoma palmata（Saxifragaceae）
in Korea. Journal of Plant Research 120：149−156.

徳島県剣山

Davis, B. J.（1964）：Disk electrophoresis. II. Method andapplication to human serum proteins. Annals of the New
York Academy of Science 121：404−427.

高知県いの町図３ 集団間の遺伝的距離から近隣結合法を用いて作成した、キレンゲショウマ４集団のフェノグラム的傾向が見られることが明らかになった。特に，宮崎の集団と他の３集団の遺伝的距離（ D ）の値が大
きく非常に遺伝的分化が大きいことが明らかになっ

Felsenstein, J.（1993）：PHYLIP（Phylogeny InferenceProgram） version 3.5c. Distributed by the author.
Department of Genetics, University of Washington, Seattle,Washington.
Frankham, R., Ballou, J. D. and D. A. Briscoe.（2004）：Aprimer of conservation genetics. Cambridge University
Press. 220pp.
Hamrick, J. L. and M. J. W. Godt.（1989）：Allozyme diversity
in plant species. In：Brown A. H. D., Clegg M. T., Kahler
A. L., Weir B. S.（eds.）Plant population genetics, breeding
and genetic resources. Sinauer, Sunderland, MA, pp.43−63.

た。このことは，キレンゲショウマの日本への侵入

樋口広芳（1996）：『保全生物学』東京大学出版会，253総頁．

経路や起源が異なっている可能性も示唆しているた

環境庁編（2000）：『改訂・日本の絶滅のおそれのある野生生物−レッドデーターブック−８．植物蠢（維管束植物）』自然環境センター，660総頁．

め，今後，韓国および中国の集団について共通の遺伝子マーカーを用いた研究を行う必要がある。

４．おわりに剣山の集団は調査を行った集団のうち，最も遺伝的多型を保持していた。しかし，群生している所では同じ遺伝子型を示す個体が多く，そのような所では個体数が多く見えても栄養繁殖により増えている可能性が高い。キレンゲショウマは栄養繁殖でパッチ状に広がるので，パッチごとに個体を確保するような保全計画を立てる必要があると考えられる。特に，遺伝的多型の低い集団では，近交弱勢が起こっている可能性が高いと思われ，将来的には他の集団の多型を導入する必要があると考えられる。しかし，地域間での遺伝的分化が大きいため異なる地域間の個体を導入することは避けるべきである。今後，同じ山系の新しい集団の発見が望まれる。

謝辞
本調査を行うにあたって，多くの助言や資料の提供をして頂いた，徳島県立博物館の小川誠氏と徳島48

前川文夫（1977）：『日本の植物区系』玉川大学出版部，180総頁．
Maki M., Yamashiro T. and S. Matsumura.（2003）：Highlevels of genetic diversity in island populations of theisland endemic Suzukia luchuensis（Labiatae）. Heredity
91：300−306.
南谷忠志（2006）宮崎の植物の現状〜特に鹿の食害について，
譖日本植物学会『第70回（熊本）大会公開シンポジウム「九州の植物が危ない」』21−34頁．
Nei M.（1987）：Molecular evolutionary genetics. ColumbiaUniversity Press. 512pp.
Ornstein N. L.（1964）：Disk electrophoresis. I. Backgroundand theory. Annals of the New York Academy of Science
18：121−133.
Saitou, N. and M. Nei.（1987）：The neighbor joining
method：a new method for reconstructing phylogenetictrees. Molecular Biology and Evolution 4：406−425.
徳島県（2001）：『徳島県の絶滅のおそれのある野生生物〈徳島県版レドデーターブック〉』徳島県環境生活部環境政策課，438総頁．
Uchida, K., Tsumura, Y. and K. Ohba.（1991）：Inheritance ofisozyme variations in leaf tissues of Hinoki, Chamaecyparis
obtusa , and allozyme diversity of two natural forests.
Japanese Journal of Breeding 41：11−24.
湯本貴和・松田裕之編（2006）：『世界遺産をシカが喰うと森の生態学』文一総合出版，212総頁．

シカ

Zhang, X. P., Li, X. H. and Y. X. Qiu（2006）：Genetic diversityof endangered species Kirengeshoma palmata（Saxifragaceae）
in China. Biochemical Systematics and Ecology 34：38−47.