総合研究「生物の相互関係が創る生物多様性の解明」
2011.5.12.
1.背景

地球上の生物は単独で存在するのではなく、その多様性が維持され、また生み出される背景には相互の関わり合い（相互関係）が決定的な役割を果たしている。また自然界に網状に広がっている相互関係（共生網）は一夜にして築かれたものではなく、変動する外部環境とも関係しながら長い歴史の中で成立してきたものである。したがって生物の相互関係を理解するためには現世のみならず、地史的な経緯を含めた進化生物学の概念に沿って考察することが必要である。しかしこれまで、生物多様性研究では分類群ごとの個別の多様性のありさまの解明に力点が置かれ、生物間にある関係性や、その成り立ちに関する時間軸を意識した研究は著しく不足していた。また現在では遺伝子の大量解析技術など、目に見えない微生物も含めた生物の関係性を網羅的に可視化するための土台も整備されつつある。このような状況下において、相互関係の研究は生物多様性研究における最も魅力的なフロンティアである。
多岐にわたる分類群の専門家が集結している国立科学博物館は、我が国においてこのような相互関係の研究を牽引する中心的存在としてふさわしい。本総合研究では外部の専門家の協力も受けながら分類群を超え、また適宜最先端の分子分類学的手法を取り入れた共同研究を行うことによって、幅広い生物の多様性を相互関係という新たな視点のもとに網羅的かつ統一的に解析することが可能となる。
2.目的種の多様性及び種間の様々な相互関係からなる多様性の実体と、それが創出される仕組みを明らかにするために、生物多様性を支える相互関係に注目し、自然史情報の統合的な解析を行う。生物種どうしの密接な関係は生物多様性を育み，支えてきた主要な原動力であるが、異なる生物種が互いにどのように関わり合っているかについての知見は著しく不足している。そこで本研究では、選定された地域環境や生物群に着目し、その生物多様性と相互関係を解明する。館内研究者の他、外部研究者、海外研究者も参画する。
3.目指すゴール
生物・生物間あるいは生物・環境間における代表的な相互関係を解明する。得られた情報を集積し、パイロット的な解析を行い、視覚化する。
4.年度計画【平成 23 年度】
調査地域および対象生物群を設定して多様性創出に関する研究に着手するとともに、研究参加者によるそれぞれの研究間の有機的連携がはかれるよう、研究体制を組織強化する。得られた生物相互関係と多様性にかかわるデータに加え、系統関係や地史などの観点も合わせてデータを解析することにより、相互関係がどのように多様性の創出と維持に関わったかを解明する。さらに本研究で得られた情報を下敷きとして、自然史データを統合的に収集、維持し、利用・解析するためのシステムのありかたについて模索する。
1【次年度以下】初年度同様に、各テーマにおける調査地および対象生物群についての相互関係をさらに追及する。
一方、各テーマの情報を共有するための「総括班」的な組織により、情報を収集し、集積した情報を蓄積するためのシステムを検討する。本研究によって直接得られたデータを集積する他、文献など外部に散在したデータを集積する方法も検討し、データの総合的な解析から種多様性ばかりでなく、関係の多様性を把握することで生物多様性を真に理解できる基盤を固める。本研究は、外部研究者、外国人研究者が入った研究なので、本研究を核に組織を充実させて、自然史のセンターとして、この分野の研究拠点を形成する方向を目指す。
6.研究組織と活動【館内】
植物：池田、岩科、海老原、大村、奥山、門田、北山、國府方、田中、堤、辻、樋口、保坂、細矢、遊川。
動物：大和田、清、倉持、並河、西海、野村、濱尾、藤田。
【館外】
相田吉昭(宇都宮大学)、伊藤優(西ハンガリー大学)、今市涼子(日本女子大)、倉島陽(東京大学)、加藤真(京都大学大学院人間)、菅原敬(首都大学東京牧野標本館)、鈴木紀毅(東北大学)、竹下俊治(広島大学)、都野展子(金沢大)、半田信司(広島県環境保健協会)、丸山宗利(九州大学総合研究博物館)、
横田昌嗣(琉球大学)、Ruey-Shing Lin(Endemic Species Research Institute, Taiwan)、Ching-IPeng(Academia Sinica, Taiwan)、Min Wang(South China Agricultural University, China)
1） おもに現在の生物相互関係のありようを研究する“相互関係多様性”班と、生物相互関係を進化的に考察する“相互関係進化”班の 2 班に分かれて、活動する。
2） 各班に代表者を設定する。各班代表者は、班内の活動活性化を促進するとともに、得られたデータの集積を促進する。
3） 研究者間交流を活発化させるため、研究発表会を年 1 回以上開催する。
4） 研究者間交流を活発化させるため、外部講師+内部代表によるセミナー形式の発表会を年 2 回開催する。
5） 中間評価前に、テーマを見直して統合や重点化できるものがないか検討し、体制を再検討（部横断化を含む）する機会を設ける。
6） 現在ない視点の新しいテーマについては、チャンスがあれば前向きに取り入れる。また、積極的に部横断化を図る。研究成果は国際誌などにて発表する。
7） 研究活動のアウトリーチ活動を企画する（企画展など）。

2

総合研究「生物相互関係」テーマまとめNO1班 1) 担当 2)【1】 保坂細矢
樋口門田

2【1】 大村3【1】 遊川4【1】 北山5【1】 田中

6

【1】 辻

7

【1】 並河

テーマ
内容
共同研究者・協力者とその分担体制 3)
動植外
ブナ・ミズナラ林にお ブナは日本の温帯の代表植生で、ミズナラから遷移することから、両者が 大村（植物）：地衣類の調査、研究
ける生物共生ネットワ 共存する。そこで、ブナ・ミズナラ系において生物の相互関係を明らかにす 大和田（動物）：訪花昆虫の同定（協力）る。①内生菌および、根系の菌類の分離と分子同定、②地域（空間的）と 都野（金沢大）：菌食性昆虫の生態解明
ークの解明
樹齢（時間的）に着目し、ブナの樹幹に着生する生物の相互関係がどのよ 堤（植物）：樹幹着生植物の調査
うに多様性の創造に関わったのかを明らかにする、③ブナ帯域の植物であ 半田（広島環保協）：気生藻類の調査、研究るコウモリソウ属植物と訪花昆虫の相互関係を明らかにする。
地衣類と共生藻・大 地衣類の多様性維持機構の解明のため、大気中に浮遊する微細藻類に 半田（広島環保協）：大気浮遊微細藻類 植外気浮遊藻との関係解 ついて調べ、陸上の地衣共生藻フロラと比較し、地衣の共生藻がどのよう の培養・同定に供給されているのかについても明らかにする。また、環境の違いによる 竹下（広島大）：地衣共生藻の培養・形析態による同定
地衣類の集団に対する選択圧について検定を行い種分化を考察する。
ラン科オニノヤガラ連 ラン科オニノヤガラ連を材料に、１）分子同定法により、できる限り多くの種 細矢・保坂（植物）：共生菌の分類学的な 植における植物・菌共 の共生菌の多様性を解明；２）自生地播種法を用いて、生活史の段階に応 帰属の推定と機能の解析
生ネットワークの解明 じた共生菌のシフトの実体を把握；３）共生菌の単離培養を行い、共生培養系を用いた実験を実施する体制を整える。
植動
海棲動物体上におけ 海産動物体表に藻類を着生させる例に注目し、カニ類とカメ類の藻類相を 小松（動物）：藻類が着生している動物
る海藻相の多様性と 網羅的に調査し、動物種によって藻種に特異性があるかどうかを明らかに 標本の提供する。
種特異性の解明
植動外
渡り鳥・海流・地史が 分断ではなく、渡り鳥による移住による隔離分布が水生植物に広く生じて 西海（動物）：渡り鳥に関する情報解析
水草の起源と分布お いる可能性を検証する。同様な現象が予測されるミクリ属を用い、分子系 伊藤（西ハンガリー大）：サンプル採集・解析
よび遺伝的構造に及 統・集団遺伝学的手法で解析する。
Changkyun Kim (Ajou Univ.)：サンプル採
ぼす影響集・解析
海洋における単細胞 海洋における単細胞生物（原生動物、藻類）の共生網(放散虫・有孔虫-藻 鈴木（東北大学）、相田（宇都宮大学）： 植外生物（原生動物、藻 類、藻類-シアノバクテリア)について、その共生メカニズムや系統における フィールドでの共同調査および、放散虫の進化的系統と共生メカニズムの解明位置を検討する。
類）の共生網解析
付着基盤特異性獲得 固着性のヒドロ虫類（刺胞動物）における付着基盤との関係の緊密さ（付着 未定（次年度以降に分子系統の研究者 動がもたらすヒドロ虫類 基盤特異性）を特定の分類群（属または科）で調べ、系統関係あるいはニッ を予定）
チの問題などを分子系統学的に解析して、付着基盤選択性のヒドロ虫類の多様性の多様化への影響を検討する。

12011.5.12.
相互関係
植物－菌類－動物

植物－菌類

植物－菌類

植物－動物

植物－動物

植物－動物

動物－動物－
環境（・植物）NO

891011121314

班* 担当** テーマ
内容
共同研究者・協力者とその分担
体制
植外【2】 海老原 環境撹乱におけるシ 分布や生殖様式が判明している胞子体を形成するシダ植物について共生 細矢・保坂（植物）：共生菌の分子同定
今市（日本女子大）：配偶体を対象にしダ植物の共生菌との 菌を調べ、共生菌の果たしている役割を明らかにする。
た現地調査
相互関係と生殖様式の進化
着生植物の樹上への さまざまな環境に進出し多様化を遂げた植物の大部分が菌と共生する。本 細矢・保坂（植物）：共生菌の分子同定、 植【2】 堤
進化に伴う共生菌の テーマでは地上から樹上へと進化した着生植物に着目し、着生植物と近縁 菌学的考察
な地生植物、周辺の他の植物との相互関係を明らかにする。おもに根茎の変化
菌根菌の単離と分子同定を行なう。
チャルメルソウなどの チャルメルソウ類、カンアオイ類といった日本固有植物をめぐる植物—送粉 岩科（植物）：植物体内の化学成分の分 植外【2】 奥山岩科
日本固有植物と動物 昆虫、植物—植食者および植物—菌類の関係を網羅的に解明し、またその 析同定（虫）、菌類、植物の 相互作用に適応した形質を特定する。特にチャルメルソウ類においては、 菅原（首都大）：カンアオイ類の訪花昆虫間の生物相互関係、 近縁種との系統関係、集団の遺伝構造、ゲノム情報が整備されている為、 の同定、分子系統解析
加藤（京都大）：日本産植物の送粉生特に花の形態・形質 より深い解析を行うことの出来るモデル系としての確立を目指す。
態、植食性昆虫の網羅的解明、情報のの変化と訪花昆虫の集積、アドバイザー共進化
微 小甲虫アリヅカ ム さまざまな自然植生と密接に関わり、アリやシロアリの巣に侵入して共生す 丸山宗利（九大総合博物館）：アリ・シロ 動植【2】 野村シをめぐる生物相互 ることもある微小甲虫アリヅカムシをアジア各地で調査し、各種植物やア アリと共生するアリヅカムシおよび関連関係と多様性の解明 リ・シロアリ群集との相互関係の解明につとめる。これまでに蓄積した分子 生物の解析
堤（植物）：着生植物生のアリヅカムシの資料や分子情報も可能な限り活用する。
着生植物の同定【2】 國府方 島嶼における生物間 島嶼における生物分布の決定因子として地理的隔離が知られているが、 横田（琉大）：琉球列島産植物の調査協 植動
西海相互作用等がもたら それ以外にも強い因子があると推測される。本テーマでは、動物－植物、 力 Ruey-Shing Lin（Endemic Spec. Res
植物－植物、生物－環境など相互作用が島嶼の生物分布に与える因子を Inst.）：台湾産鳥類の調査協力・台湾産す生物種の分布追求する。また、台湾や琉球列島で陸鳥類がどのような集団隔離と分散を サンプルの入手経てきたのかを調べ、環境の違いや島間の距離、島の大きさなどの要因を考慮して比較分析して、陸鳥の分布に与える要因を探る。
【2】 大和田 島嶼における鱗翅類 海南島でどのような隔離が起こっているかを鱗翅類で調べ、台湾や琉球列 Min Wang（South China Arg. Univ.）：中国 動外昆虫の隔離と分散 島、それに日本列島とで、環境の違いや大陸との距離など加味して比較す 東南部産鱗翅類の調査協力る。
動【2】 濱尾
種間相互作用と環境 島によって異なる他種の存在パターンによって生じるさえずりの変異が、種のもたらすさえずりの 内の生殖隔離（種分化）を促すという仮説を検証する。島ごとに各鳥種のさ変異が鳥類の生殖隔 えずりを録音・分析するほか、音声再生実験の反応も調査する。
離に及ぼす影響

2

相互関係
植物－菌類

植物－菌類

植物－動物

動物－動物

植物－動物

動物－環境動物－動物

NO

15161718

班 1) 担当 2) テーマ
内容
共同研究者・協力者とその分担体制 3)【2】 池田高山植物群落の維持 フィールド調査と分子生態学的解析に基づき、隔離分布する高山植物群落
植における生物間相互 の動態を解明するとともに、送粉昆虫などを介した生物間相互作用の群落作用の役割の解明 維持における役割を明らかにすることを目指す。
動清
東アジア島嶼域にお 琉球列島においてトンボ類やカワゲラ類、直翅系昆虫類とそれらに寄生す【2】ける昆虫類の比較系 る生物の分化パターンを分子系統学的に推定し、比較することにより、地質学的な変動が生物の分布や分化に与えてきた影響を考察する。
統地理学的研究植動【2】 岩科
数種の植物における キク属、ダイズ属、タニウツギ属などの植物への訪花動物や植食性動フラボノイド系化合 物との共進化、あるいは紫外線や低温などへの適応に関係するフラボ物による他生物ある ノイドを中心としたフェノール系化合物の機能を解明する。
いは環境に対する化学的適応に関する研究
板鰓類の寄生虫の多 黒潮流域を中心とした南日本の海域に生息している板鰓類の分類学的研 倉島陽（東京大学）：標本採集，標本処 動外【2】 藤田倉持様性－多様化におけ 究を行い寄生虫相を把握する。寄生虫の分子系統解析を行い、宿主の板 理，分子系統解析
る共進化の役割－ 鰓類の系統と比較する。寄生虫の生活史や板鰓類の生態を踏まえて寄生虫の多様性がどのように生じてきたかを、共進化の観点から議論する。

1)【1】“相互関係多様性”班、【2】“相互関係進化”班
下線付きは分子実験なし
3)体制：「動」＝動物研究部、「植」＝植物研究部；「外」＝館外
2)

3

相互関係
植物－植物－環境
動物－動物

植物－環境

動物－動物

本研究の背景と目的

A:動物 F:菌類 P:植物選定された環境における
1a 生物相と相互関係の解明

F

F

F

選定された生物周辺
1b の相互関係の解明

A
P

A“相互関係多様性”班

A

既知の相互関係

FPP
未知の相互関係PFP選定された生物相互関係
2 の変遷史を解明

過去“相互関係進化”班

PF

現在