Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
42) Yu, Y. (2014) “Finance for international transfer of mitigation technologies” UNFCCC COP20 Official Side Event “The Role of Domestic Policies in Mobilising Climate Finance” Co-organized by OECD, (December 2014).

43) Tamura, K. (2014) “Comments on Energy, Environment and Climate Change: Insights 2014” at “Key Issues in Energy, Climate Change and Environment”, International Energy Agency (IEA) Side Event at COP20, (December 2014).

44) 田村堅太郎(2014)「リマ会議（第20回締約国会議（COP20））：ダーバン・プラットフォーム作業部会の交渉結果と今後の課題」IGES地球環境セミナー「COP20 結果速報と今後の展望～リマ会議は2015年合意への道筋をつけたか～」(2014年12月).

45) 田村堅太郎(2015)「IPCC第5次評価報告書のポイントとCOP20の結果」兵庫県温暖化防止活動推進員研修会、(2015年1月).

## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はない。

## （４）「国民との科学・技術対話」の実施

1) UNFCCC SB36 サイドイベント（IGES）「ダーバンプラットホームへの軌跡：アジアにおける新たな枠組み、新市場メカニズム、MRV」（2012年6月12日、ドイツ、ボン、観客50名）

2) UNFCCC COP18 サイドイベント（IGES）「アジアにおける低炭素未来への道」（2012年11月29日、カタール、ドーハ、観客150名）

3) IGES 地球環境セミナー「COP18 結果速報と今後の展望」（2012 年 12 月 19 日、横浜：日石横浜ホール、観客 250 名）

4) 「IGES-ERI 気候変動に係る日中政策研究ワークショップ」（2012年10月18日、中国・北京、参加者50名）

5) 「IGES-TERI 政策対話」（2013 年 2 月 28 日、インド・ニューデリー、参加者 50 名）

6) IGES 公開シンポジウム「世界の交渉責任者と語る気候変動課題の将来」（2013年3月23日、東京：政策研究院大学想海樓ホール、観客200名）

7) UNFCCC SB37 サイドイベント「アジアにおける低炭素型発展へ向けた機会と課題」（2013年6月7日、ドイツ、ボン、観客50名）

8) UNFCCC COP19 ジャパンパビリオンイベント「各国の申し出と国際的協議に基づく排出削減約束の設定方法のあり方」（2013年11月16日、ポーランド、ワルシャワ、観客30名）共催：世界資源研究所（WRI）

9) UNFCCC COP19 公式サイドイベント「将来の気候変動政策に対する知識ギャップの評価」(2013年11月18日、ポーランド、ワルシャワ、観客100名)共催:Joint Implementation Network (JIN)

10) IGES 地球環境セミナー「COP19 結果速報と今後の展望」（2013 年 12 月 4 日、東京：航空会館、観客 250 名）

11) 「IGES-ERI 気候変動に係る日中政策研究ワークショップ」（2013年12月11日、中国・北京、参加者50名）
12) 「IGES-TERI 気候変動に係る日印政策研究ワークショップ」（2013年12月16-17日、インド・ニューデリー、参加者50名）

13) UNFCCC SB39 サイドイベント “Promoting actions for drastic mitigation toward 2020 and beyond from Asia”（ドイツ、ボン、観客 50 名）2014 年 6 月 6 日

14) UNFCCC COP20 公式サイドイベント “The Role of Domestic Policies in Mobilising Climate Finance”（ペルー、リマ、観客 100 名）経済協力開発機構（OECD）との共催。2014 年 12 月 5 日

15) IGES 地球環境セミナー「COP20 結果速報と今後の展望～リマ会議は 2015 年合意への道筋をつけたか～」（東京：イイノホール、観客 250 名）2014 年 12 月 25 日

16) 「IGES-ERI 気候変動に係る日中政策研究ワークショップ」（中国・北京、参加者 50 名）2014 年 9 月 2 日

17) 「IGES-TERI 気候変動に係る日印政策研究ワークショップ」（インド・ニューデリー、参加者 50 名）2015 年 1 月 6-7 日

## （５）マスコミ等への公表・報道等

1) 上記（4）で記載した弊財団主催のセミナー、シンポジウムについては、すべてプレスリリースを行いマスコミへの周知に努めた。

2) NHKニュース (2012年11月30日)

3) 電気新聞（2013年12月5日）

4) 電気新聞（2013年3月27日）

## (6) その他

特に記載すべき事項はない。

### 8 \. 引用文献

特に記載すべき事項はない。
# 2E-1201 Study on an Agreeable and Effective International Institution concerning Climate Change for Years After 2020

Principal Investigator: Yasuko KAMEYAMA

Institution: National Institute for Environmental Studies (NIES)

16-2 Onogawa, Tsukuba-City, Ibaraki 305-8506, JAPAN

Tel: +81-29-850-2430 / Fax: +81-29-850-2572

E-mail: ykame@nies.go.jp

Cooperated by: Nagoya University, University of Hyogo, Institute for Global Environmental Strategies (IGES)

## [Abstract]

The aim of this study was to develop options of outcomes of the Durban Platform, a new multilateral framework that are both agreeable and effective, which should be agreed at COP21 and come into effect by 2020. The study team consisted of four sub-themes as follows.

(Sub-theme 1) After conducting three rounds of on-line questionnaire surveys and several consultations with experts, the study resulted in two options.

The first option is a set of a relatively comprehensive core agreement and some COP decisions. Intended Nationally Determined Contributions (INDCs) will be finalized in an Annex to the core agreement. The second option is a set of a simple and concise core agreement and a list of COP decisions on detailed rules. The INDCs will only be finalized several years after COP21, after conducting ex-ante consultations.

(Sub-theme 2) Due to difficulties in achieving a comprehensive agreement for a short term, it would be better to seek an agreement on "core" fundamental rules at COP21, which would serve as the solid foundation for future rule making. A cyclic process to increase the level of ambition over time should be agreed upon among countries at COP21: starting with elaborating and submitting their commitment, subject to international consultation for finalizing it, countries shall implement it with good faith and report the progress for international verification, based on which they again shall elaborate and submit their renewed commitment on a regular basis.

(Sub-theme 3) Carbon market mechanisms which characterized the Kyoto Protocol shall be succeeded in the new agreement. The option of carbon market mechanisms in the new agreement is investigated through the survey of literature and documents in the negotiation.

(Sub-theme 4) This sub-theme contributed to the questionnaire survey in terms of differentiation between developed and developing countries, as well as financial support under the post-2020 international climate regime. This sub-theme also discussed two options that were developed under Sub-theme 1, and considered their implications for the
differentiation and financial support. This sub-theme also discussed two options for financial support under the post-2020 regime. One option is that Parties will agree on the aspirational target of mobilizing climate finance toward 2030 by 2019. The other option is that Parties will agree to review the status of developed countries' climate finance mobilization by 2018. Pros and cons of the two options were examined.

Key Words: Climate change, Durban Platform, COP21, New framework, Multilateral agreement
課題名 RF-1010 熱帯林の断片化による雑種化促進リスクと炭素収支への影響評価

課題代表者名 市榮智明 （高知大学教育研究部自然科学系農学部門准教授）

研究实施期间 平成22～23年度

累計予算額 23,480千円（うち23年度 11,439千円）

予算額は、間接経費を含む。

研究体制

(1)熱帯林断片化による雑種化促進リスクの遺伝的評価(大阪市立大学)

(2) 熱帯林断片化がフタバガキ科実生の定着過程に与える影響と雑種稚樹の生理生態特性の評価（高知大学）

(3)熱帯林断片化による林分動態予測と炭素収支の評価((独)森林総合研究所)

研究協力機関

愛媛大学

## 研究概要

### 1. はじめに(研究背景等)

東南アジア熱帯林は、高い生物多様性と炭素貯蔵機能を併せ持つ生態系として高い評価を受ける一方で、人為的攪乱によって森林の劣化や断片化が進行し、本来の生態系サービスの提供が脅かされている。森林の劣化や断片化は、多様性の高い熱帯林において同種個体の極端な密度低下を引き起こすため、生態系ネットワークの基に成り立つ樹木の繁殖や更新を阻害し、ひいては種の絶滅や、林分構造の変化による炭素貯蔵量の低下を招く恐れもある。さらに、申請者らの近年の調査結果により、150年以上前に断片化されたシンガポールの森林において、優占するフタバガキ科の巨大高木種でも雑種形成が起こっていることが遺伝的に確認された。雑種個体は、ほとんどの場合生育不良や低い環境適応能力を示し、さらに雑種第2代（F2）は不稔や死亡する確率が非常に高いため、雑種化はその種の絶滅を促進させる結果となる。特に、東南アジア熱帯林の主要な林冠構成種で、林分の炭素蓄積の大部分を占めるフタバガキ科の樹種は、同属内の種数が非常に多く、同一種の密度が低い。そのため、森林の断片化によるフタバガキ科樹種の雑種化の促進は、林分構造を大きく変化させ、熱帯林の炭素固定能力を大幅に減少させる可能性もある（図1）。熱帯林の断片化がフタバガキ科樹種の雑種化や炭素固定能に与える影響を評価し、雑種化を回避するための保全手法の開発が早急に求められている。

図1 人為的インパクトによる熱帯林断片化と雑種化進行サイクル

### 2. 研究開発目的

本研究の目的は、シンガポールの長期間断片化された状態にある林分（以下、断片化林分）と、マレーシアの半島部やボルネオ島に断片化せずに残されている林分（以下、非断片化林分）において、フタバガキ科林冠構成種の成木の雑種割合や繁殖成功率を明らかにするとともに、実生の雑種形成率や定着率、生理生態特性、林分の炭素固定能等を比較し、熱帯林の断片化が生物多様性や林分の炭素吸収能に与える影響を評価することである。具体的な研究目的としては、サブテーマ（1）では、森林の断片化によるフ

図2 各サブテーマの役割及び研究目的
タバガキ科樹木の雑種化の現状を遺伝学的見地から明らかにする。また、雑種化回避に必要な親種の個体数や森林面積を具体的に算出する。サブテーマ（2）では、フタバガキ科雑種個体の形態的・生理生態的特性、ストレス耐性能力等を評価し、雑種個体の炭素固定能や将来的な気候変動が雑種個体の成長に及ぼす影響を評価する。サブテーマ（3）では、フタバガキ科雑種個体の実生の定着過程と成長や繁殖特性、個体群動態から将来の林分動態を予測し、雑種化の進行に伴う林分レベルでの炭素収支の変化を評価する（図2）。

### 3. 研究開発の方法

## (1) 熱帯林断片化による雑種化リスクの遺伝的評価

## 1 ) 熱帯林構成種の雑種形成と森林断片化の関係

断片化の進行した孤立林としてシンガポール中心部に残存しているブキティマ自然保護区を、断片化が進行していない森林として、マレーシア連邦サラワク州のランビル国立公園を選び、調査区内の成木と稚樹からDNAを抽出した。各サンプルについて、核遺伝子座2領域と8マイクロサテライト遺伝子座を増幅した。さらに、森林面積と雑種個体の割合との関連を調べるために、マレー半島内6カ所の森林保護区で調査を行った。

## 2 ) 雑種個体の更新の可能性

ブキティマ自然保護区とランビル国立公園の成木集団について、葉の形態およびDNA情報に基づき、雑種個体を探索した。

## 3 ) 雑種個体と両親種との交配の可能性

雑種個体の種子親を特定するために、母性遺伝する葉緑体trnL-trnF遺伝子間領域の塩基配列を決定した。また、稚樹のマイクロサテライトデータから、プログラムCERVUSを用いて各稚樹個体の種子親と花粉親を特定した。

## (2) 熱帯林断片化がフタバガキ科実生の定着過程に与える影響と雑種稚樹の生理生態特性の評価

## 1 ) フタバガキ科雑種と両親種稚樹の形態的・生理的特性の評価

DNA解析により確認したShorea leprosulaとShorea curtisii間の雑種とその両親種を研究対象とした。全ての測定個体はシンガポールブキティマ自然保護区で採取し、南洋工科大学の温室で育苗したポット苗である。2009年8月および2010年10月に雑種及び両親種それぞれ15個体程度を選び、成熟葉の光-光合成曲線とA/Ci曲線を携帯式光合成蒸散測定装置(Licor, LI-6400)で測定した。また、測定に用いた葉を採取し、葉面積当りの葉重(LMA)や窒素濃度、葉厚、柵状組織厚、葉の硬度といった形態的特性についても計測を行った。窒素濃度の分析にはNCアナライザー(NC-900)を、葉硬度の測定にはAikoh製デジタルゲージRX-1を用いた。また、DNA解析により戻し交配であると確認された個体について、成熟葉を採取し、葉面積当りの葉重(LMA)や葉厚、柵状組織厚、海綿状組織厚といった形態的特定についても計測を行った。

## 2 ) フタバガキ科雑種と両親種稚樹の耐乾性評価

DNA解析により確認したShorea curtisii、S. leprosula、及びその雑種稚樹を用いて、灌水を遮断して人工的に土壌を乾燥させた状態を作り出し、各樹種の乾燥耐性能力に関する評価を行った。全ての測定個体は、ブキティマ自然保護区で採取し、シンガポール国立教育研究所内の温室で育苗したポット苗である。2011年9月に、十分灌水した状態の雑種及び両親種それぞれ4～10個体程度を選び、成熟葉の最大光合成・蒸散速度、気孔コンダクタンス、水利用効率、光化学系Ⅱの最大光量子収率（Fv/Fm）、P-V曲線法による葉の水分特性を調べた。その後、ポット苗の土壌水分含量が15%程度になるまで灌水を中止し、その後に同様の測定を行った。

## (3) 熱帯林断片化による林分動態予測と炭素収支の評価

調査はシンガポールのブキティマ自然保護区(164ha)で行った。保護区は周囲を住宅地や道路に囲まれた孤立林で、150年以上断片化された状態にあることが分かっている。この地域は熱帯湿潤気候に属し、年降水量は約2400mmで明確な雨季乾季はない。保護林の大部分はフタバガキ科樹木が優占する林分となっている。

林内に生育している稚樹の葉の形態とDNA解析により、S. leprosula × S. curtisii間のF1雑種を確認し調査対象とした。また、親種であるS. leprosulaとS. curtisiiの稚樹も調査に用いた。稚樹の定着環境を調べるため、保護林内の尾根、斜面、谷の3ヶ所に50m×50mのプロットを作成し、10m×10mのサブプロットに分割後、地形測量を行った。プロット内に出現した対象樹種の稚樹の位置情報を記録し、地際直径と樹高を測定した。稚樹の枯死率、成長量など森林動態に関する稚樹段階のパラメータを推定するために、稚樹のモニタリングを半年から1年間隔で追跡した。また、稚樹の生育場所の光、土壌水分、土性等の環境因子についてモニタリングを行
った。土壌水分環境については土壌水分計(SM-200, Delta-T)を用い、全個体の根元で午前中に測定を行なった。光環境は、10m×10mのサブプロットの格子点とサブプロット中央で魚眼レンズつきカメラ(Coolpix5400, FC-E9, Nikon)を用いて全天空写真を撮影し推定した。全天空写真の撮影はハレーションを避けるため曇天日に行った。全天空写真の測定後、画像解析ソフトCanopOn2で林冠開空度と散乱光透過率を推定した。

次にブキティマ自然保護区全域(164ha)における胸高直径30cm以上の全個体の胸高直径のデータベースを活用し、雑種のサイズ分布と雑種と親種(S. leprosulaとS. curtisii)が占める地上部バイオマスを計算した。また、2008年の測定データに加え2011年には雑種とS. leprosulaの成木の全個体の再測定を行い、枯死率や成長量など、森林動態に関係する母樹段階のパラメータを推定した。ブキティマ全域に生育する胸高直径30cm以上の全個体とShorea属の地上部バイオマスも推定した。地上部バイオマスの計算には、ボルネオ島のフタバガキ林で得られた相対成長式を用い、胸高直径から推定した。また、保護林内に設置された2ha調査区の胸高直径の毎木調査データから、雑種と親種の年平均の直径成長量を計算した。また過去15年間の毎木調査プロット（胸高直径1cm以上、2ha）のデータを用いて幼木段階の森林動態に関するパラメータを推定した。

各樹種の稚樹ステージ（DBH1cm未満）、幼木ステージ（DBH1-30cm）、成木ステージ（DBH30cm以上）の成長パラメータからマトリックスモデルを作り、現状のパラメータを用いた場合と、稚樹の雑種化率がS. curtisiiで1%、S. leprosulaで30%に上昇した場合の100年後までの個体数の増減の変化予測を行った。さらに、サブテーマ（2）の結果から乾燥耐性が最も低いと判断されたS. leprosulaについて、今後危惧される熱帯林の乾燥化を考慮し、雑種化率の上昇に加え、乾燥イベントによるS. leprosulaの稚樹や幼木段階の枯死率の上昇を加味した将来予測を行った。この予測では初期の設定として、①稚樹段階の枯死率が15年と50年間隔でそれぞれ50%、90%に上昇した場合と、②稚樹と幼木の枯死率が常に30%、10%それぞれ上昇した場合の個体数の変化を評価した。また、1993年から2008年までの過去15年間の毎木調査区（2ha）の結果から、雑種と両親種の地上部バイオマス蓄積量の変動について解析を行い、炭素固定機能の変化を推定し、モデルで求めた動態予測との比較を行った。

### 4. 結果及び考察

## (1) 熱帯林断片化による雑種化リスクの遺伝的評価

## 1 ) 熱帯林構成種の雑種形成と森林断片化の関係

ブキティマ自然保護区において、稚樹集団・成木集団いずれからも雑種個体が見つかったのに対し、ランビル国立公園では、雑種個体は見つからなかった。さらに、マレー半島内6カ所の森林保護区で調査を行った結果、雑種個体が見つかったのは森林面積が500ha以下の2カ所のみで、1000ha以上の面積を持つ森林からは見つからなかった。雑種化促進によるリスクは小面積かつ分断化の進行した森林で高いことが示唆された。

## 2 ) 雑種個体の更新の可能性

ブキティマ自然保護区において、胸高直径30cm以上の975、84、10個体がS. curtisii、S. leprosula、S. parvifoliaのいずれかに同定された。また、これら3種の種間雑種と考えられる個体が21個体見つかり、雑種は更新可能であることが示された。そのうち、18個体はS. curtisii×S. leprosulaの雑種、1個体はS. curtisii×S. parvifoliaの雑種、2個体はS. leprosula×S. parvifoliaの雑種であると推測された。

## 3 ) 雑種個体と両親種との交配の可能性

S. leprosula × S. parvifolia 雑種 (BT2698)を種子親に持つ稚樹の内、10個体はS. leprosula、あるいはS. parvifoliaとの戻し交配由来であった。また、S. curtisii、S. leprosulaのいずれかを種子親に持つ稚樹の内、54個体が雑種成木を花粉親に持つ稚樹であった。稔性のある雑種成木が自殖や親種との交配を行い、雑種F2や戻し交配に由来する個体が生じていることが明らかになった。

## (2) 熱帯林断片化がフタバガキ科実生の定着過程に与える影響と雑種稚樹の生理生態特性の評価

## 1 ) フタバガキ科雑種と両親種稚樹の形態的・生理的特性の評価

葉の飽和光合成速度はS. leprosulaで最も高く、S. curtisiiの約2倍であった。蒸散速度や気孔コンダクタンス、葉内窒素濃度もS. leprosulaで高く、S. curtisiiで低くなった。一方、葉の水利用効率はS. curtisiiで高く、S. leprosulaに比べ、約2倍の値を示した。葉の厚さの指標となるLMAはS. curtisiiで高く、厚い葉を持つことが分かった。また、雑種個体の光合成能力や蒸散速度などの特性は、両親種のほぼ中間的な値を示した。両親種の生態特性として、S. leprosulaは、谷筋など斜面下部に分布し成長速度が速いが、S. curtisiiは尾根部を中心に分布し、比較的成長速度が遅いことが知られている。S. leprosulaは光合成速度が大きく、高い成長速度の一因になっていると考えられた。また高い葉内窒素濃度が高い光合成速度の維持に貢献していると考えられた。一方、S. curtisiiは、S. leprosulaや雑種個体に比べ、葉の水利用効率が高く、厚い葉を持つため、尾根部の乾燥した環境に有利であると考えられた。雑種個体の光合成能力や水利用効率などの特性は、両親種とほぼ中間的な特徴を持っていたことから、生育適地や生態特性も両親種とほぼ中間的な位置にあると考えられた。
雑種個体と両親種との戻し交配個体の形態特性に関しても調査を行ったところ、戻し交配個体は反覆親の形質・機能が反映される傾向にあった。反覆親がS. curtisiiである個体は、F1雑種に比べて葉や海綿状組織が厚くなるなど、葉の水分保持能力に関係する形質の向上が見られた。一方、反覆親がS. leprosulaである個体はF1雑種に比べて葉厚は変化しないが、柵状組織厚が若干増加し、海綿状組織厚は逆に低下するなど、光合成機能に関係する形質が向上する傾向を示した。

## 2 ) フタバガキ科雑種と両親種稚樹の耐乾性評価

灌水を止めて人工的に土壌を乾燥させる操作実験を行ったところ、葉の耐乾性の指標となるしおれ点での葉の水ポテンシャル( $ \psi_{wtp} $ )は、実験前に比べいずれの樹種でも有意に低下し、乾燥に対して耐乾性を向上させていた。特にS. curtisiiは実験前に比べて低下の度合いが大きく、高い耐乾性を持つことがわかった。また、光合成能力の指標となる、最大光合成速度や光化学系Ⅱの最大光量子収率(Fv/Fm)は、実験前後でいずれの樹種でも低下が見られたが、特にS. leprosulaで明瞭な機能低下が見られた。水利用特性の指標となる、気孔コンダクタンスや蒸散速度、水利用効率は、S. leprosulaが乾燥に対して水利用効率を変えずに高い蒸散速度を維持していたのに対し、S. curtisiiや雑種は乾燥に対して水利用効率を高めて対応している傾向が見られた。上記の結果は、各樹種の森林内での分布特性を明確に反映していると思われる。つまり、谷部に生育し、成長速度の速いS. leprosulaは、耐乾性が低く、乾燥時に光合成系の機能が低下するものの、高い光合成・蒸散速度を維持し、水利用効率も低いままであり、強度乾燥時には死亡確率が増大する恐れがある。一方、尾根に分布し、成長速度が遅いS. curtisiiや、両親種の中間的な環境に分布し、成長速度も中間程度の雑種は、乾燥時に耐乾性や水利用効率を高め、光合成や蒸散能力の低下の度合いも低く、乾燥に対する適応能力も高いと考えられる。この結果から、今後熱帯雨林の乾燥化や降水パターンが変化すれば、耐乾性の低いS. leprosulaは生存確率が低下する恐れがあり、逆に耐乾性の高いS. curtisiiや雑種はS. leprosulaと置き換わって分布を拡大させる可能性があることが示唆された。

## (3) 熱帯林断片化による林分動態予測と炭素収支の評価

稚樹の定着場所は種間で明確な違いが見られ、S. curtisiiは斜面上部に、S. leprosulaは下部に分布していた。雑種稚樹については、両親種の分布の中間的な斜面中部に多く出現した。また、土壌水分環境と稚樹の分布にも関連が見られ、雑種の稚樹は、乾燥した場所に出現するS. curtisiiと、湿った環境に出現するS.

leprosulaの中間的な土壌水分環境に多く見られた。また、雑種は暗い環境に出現するS. curtisiiに比べ、S. leprosulaと同等程度の比較的明るい環境に多く出現した。以上の結果から、雑種稚樹は両親種との中間的な環境に定着する傾向があると考えられた。

稚樹の成長速度も種間で異なり、S. leprosulaで最も成長が早く、雑種、S. curtisiiの順に低くなった。雑種稚樹の枯死率は、最も低いS. curtisiiと最も高いS. leprosulaの中間程度であった。次に、2haの毎木調査区の過去15年間のデータから幼木段階の枯死率や成長量を推定し、動態解析に用いるパラメータを得た。最後に、ブキティマ保護区全域のDBH30cm以上の成木の成長量、枯死率を調べた。雑種の年間直径成長量は0.8cmで、S. leprosulaと同等でS. curtisii（0.6mm）より大きかった。成木の年間枯死率については雑種とS. leprosulaで2%前後と高く、S. curtisii（約1%）で低い傾向があった。

次に、2haの毎木調査区の過去15年間の地上部バイオマス量の変化を解析したところ、1993年に地上部バイオマスが約500t/haであったが、2008年には30t/haほど減少していた。1993年時のバイオマス全体に占める割合は、S. curtisiiが最も多く23.5%（125t/ha）、S. leprosulaが6.2%（33t/ha）、雑種が2.6%（14t/ha）であった。2008年ではS. curtisiiのバイオマス量が40t/ha増加し、バイオマスの33.4%（167t/ha）を占めたのに対し、S. leprosulaは13t/ha（2.6%）に減少した。雑種に関してはほぼ横ばいの15t/ha（3.0%）であった。

最後に、マトリックスモデルを用いて雑種化と乾燥化による影響が林分動態に与える影響予測を稚樹ステージ(DBH1cm未満)、幼木ステージ(DBH1-30cm)、成木ステージ(DBH30cm以上)に分けて100年後まで予測した。ブキティマ保護林で得られた現状のパラメータを用いた場合、雑種は微増傾向を示し、S. curtisiiはすべてのステージで安定して個体群を維持できたが、S. leprosulaは個体群が減少し、衰退傾向を示した。次に、現状よりも雑種化が進行した場合の予測を行った。この予測では、S. leprosulaの母樹が生産する稚樹の30%が雑種に、S. curtisiiの稚樹の1%が雑種に置き換わったと仮定した。その結果、S. curtisiiは先ほどと同様に個体群を安定的に維持できたが、S. leprosulaは個体数の減少幅が大きくなった。雑種はすべてのステージでS. leprosulaを上回り個体群が拡大し、S. leprosulaは雑種に置き換わると考えられた。最後に雑種化と乾燥化が同時に進行した場合をサブテーマ(1)で最も乾燥耐性が低いと予測されたS. leprosulaを例に予測した。まず、15年と50年間隔で稚樹の50%と90%が枯死する場合を予測した。その結果、稚樹ステージでは次の一斉結実までの間、稚樹が少ない状態が続くが、成木ステージの個体が維持されるため、次の結実で稚樹が供給され個体群が回復し、個体群全体への影響がほとんどなかった。次に、強い乾燥の影響が連続的に続くことを想定し、稚樹と幼木ステージの
枯死率を恒常的にそれぞれ30%、10%高くして予測を行った。この場合、すべてのステージで急速に個体群が減少し、絶滅リスクが大幅に高まると考えられた。以上の動態予測から、特に、雑種化や乾燥化による個体群の減少リスクに脆弱なS.leprosulaは、将来的に種の保全の必要性が出てくる可能性がある。実際、毎木調査区（2ha）の過去15年間のバイオマスの変動からもS.leprosulaのバイオマスの低下が実測値として顕著になっており、今回作成したモデルから予測される個体群の減少がすでに進行している可能性が考えられた。また、炭素蓄積量についても個体数の変化と連動し、ほぼ同じ変化傾向が見られた。しかし、雑種化によるブキティマ保護林全体の炭素蓄積量への影響は、個体群の大きいS.curtisiiが安定的に維持されることから影響は小さいと考えられた。今後、枯死率や新規加入率などの長期モニタリングやF1雑種以降の雑種の特性が明らかになれば、林分動態や炭素収支の予測精度をさらに高めることができると考えられた。

### 5. 本研究により得られた主な成果

## (1) 科学的意義

本研究は、フィールド調査とDNA分析、さらに生理生態調査を組合せ、フタバガキ科同属近縁種間での雑種形成やその生態特性を明らかにした初めての実証研究である。まず、これまで形態観察に頼っていた雑種個体の同定に対し、DNA解析を取り入れることにより、信頼性の高い判断が可能になった。その結果、雑種個体の割合は、森林面積が小さいほど高いことが明らかになった。また、雑種個体は、実生から成木のさまざまな生育段階で見つかり、雑種は更新可能であることが明らかになった。さらに、雑種は交配可能であり、雑種と親個体の間で戻し交配が起きていることが示された。以上の結果から、熱帯林の分断化は、樹木の雑種化を促進することにより、森林の種組成や遺伝子組成、更新動態に影響を与える可能性が示された。

また、生理生態学的な調査からは、これまで知見の無かったフタバガキ科の親種や雑種の生理的・形態的な耐乾性のメカニズムや、生育段階ごとのサイズ分布、枯死率、成長量など森林動態の解明に不可欠な知見を明らかにした。このことは、今後東南アジア熱帯雨林域でフタバガキ科樹木の雑種化が森林動態へ与える影響を予測する上で重要な意義がある。S. leprosulaとS. curtisiiでは、乾燥に対する応答が明確に異なっており、S. leprosulaがストレス状態に置かれても高い光合成や蒸散を維持しようとするのに対し、S. curtisiiは耐乾性や水利用効率を高めて対応していた。雑種個体はS. leprosulaよりも耐乾性が高く、更に反覆親がS. curtisiiの戻し交配個体はS. curtisiiに近い生理生態的特性を持つことから、今後雑種化が進み、更に熱帯雨林の乾燥化が進めば、S. leprosulaの分布域は雑種やS. curtisiiに置き換わる可能性があることが考えられた。

さらに、これまで知見の無かったフタバガキ雑種の稚樹段階における林内での定着環境を明らかにしたことは、今後、東南アジア熱帯雨林域でフタバガキ科樹木の雑種化の進行を予測する上で重要な意義がある。また、雑種化や乾燥化を考慮した森林動態モデルから、S. leprosulaの個体数が将来的に減少し、雑種に置き換わる危険性が明らかになり、今後、種の絶滅を回避するための対策が必要になると考えられた。一方、雑種化が進行しても、森林の炭素蓄積量は個体数の多いS. curtisiiの個体群がほぼ維持されることから、大きく減少する可能性は低いと考えられた。今後、雑種第二代などの特性が分かればさらに詳細な絶滅リスクや森林動態に与える影響を明らかに出来ると考えられた。

## (2) 環境政策への貢献

現時点で具体的な環境政策への貢献は無い。しかし、森林ごとの雑種個体の割合や雑種が見られない森林面積についての具体的な数値データや、複数種が混生の程度により雑種形成の機会が変わる可能性を示したことは、森林の開発・保護・再生に関する政策や植林方法の立案に貢献できる。また、長期断片化に伴う熱帯林主要林冠構成種の雑種化リスクや絶滅確率の増大が、今後の林分動態や炭素蓄積に与える影響を評価した本研究の成果は、生物多様性の保全施策、REDD政策への反映やIPCC報告書環境政策への貢献が可能になると思われる。今後は、研究から得られた成果や情報について、プレスリリース等で社会一般に広く情報発信することに努める。

### 6. 研究成果の主な発表状況

## (1) 主な誌上発表

## く査読付き論文>

1) K. KAMIYA, Y. Y. GAN, S. K. Y. LUM, M. S. KHOO, S. C. CHUA, N. N. H. FAIZU: Morphological and molecular evidence of natural hybridization in Shorea (Dipterocarpaceae). Tree Genet. Genom. 7:297–306 (2011)

2) K. KAMIYA, S. NANAMI, T. KENZO, R. YONEDA, B. DIWAY, L. CHONG, M. A. AZANI, N. M. MAJID, S. K.
Y. LUM, K. M. WONG, K. HARADA: Biotropica (in press)

“Demographic History of Shorea curtisii (Dipterocarpaceae) Inferred from Chloroplast DNA Sequence Variations”

3) T. ICHIE and M. NAKAGAWA: Ecological Research (in press)

“Dynamics of mineral nutrient storage for mast reproduction in the tropical emergent tree Dryobalanops aromatica”

4) T. HIROMI, T. ICHIE, T. KENZO and I. NINOMIYA: Journal of Forest Research (in press)

"Interspecific variation in leaf water use associated with drought tolerance in four emergent dipterocarp species of a tropical rain forest in Borneo"

## くその他誌上発表(査読なし)>

1）上谷浩一：森林科学、第60号、p.39（2010）

森林樹木の進化プロセスをはかるー遺伝子系統樹からわかること—,シリーズ「森をはかる」

2）上谷浩一：森林科学、第62号、pp.3-7（2011）

「特集遺伝子から読み解く森林─熱帯アジア産樹木の進化と生物多様性に関するDNA研究」

## (2) 主な口頭発表 (学会等)

1) 米田令仁、田中憲蔵、Mohamad Alias Azani、Nik Muhamad Majid: 第121回日本森林学会(2010)「フタバガキ科6種稚樹の光環境の変化に対する光合成特性の変化」

2) 田中憲蔵、市栄智明、上谷浩一、Shawn Lum: 第20回日本熱帯生態学会大会(2010)「シンガポール断片化林におけるフタバガキ科雑種苗の光合成特性」

3) 上谷浩一、原田光、名波哲、田中憲蔵、米田令仁、Bibian Diway、Lucy Chong、Mohamad Azani Alias、Nik Muhamad Majid、Shawn Lum、Wong Khoon Meng: 第20回日本熱帯生態学会大会(2010)「セラヤ（Shorea curtisii）地域集団の葉緑体DNA多型」

4) Tanaka Kenzo, Tomoaki Ichie: XXIII IUFRO World Congress, Korea, 2010 “Comparison of allometric relationships for accurate estimation of forest biomass in tropical secondary forest in Malaysia” The International Forestry Review 12:76

5) 名波哲、原田剛、松山周平、伊東明、SYLVESTER TAN、BIBIAN DIWAY、LUCY CHONG、山倉拓夫：日本生態学会第58回全国大会（2011）

「サラワク州ランビルヒルズ国立公園におけるShorea属樹種の遺伝構造と遺伝子流動」

6）田中憲蔵、米田令仁、佐野真琴、上谷浩一、名波哲、Shawn Lum、則近由貴、市栄智明：第122回日本森林学会(2011)「シンガポールの断片化された熱帯林におけるフタバガキ雑種稚樹の分布」

7) 上谷浩一、Henti Hendalastuti、原田光、名波哲、田中憲蔵、米田令仁、Bibian Diway、Lucy Chong、Mohamad Azani Alias、Nik Muhamad Majid、Shawn Lum、Wong Khoon Meng: 第21回日本熱帶生態学会(2011)「セラヤ(Shorea curtisii)地域集団の核DNA配列多型」

8) 田中憲蔵、米田令仁、佐野真琴、上谷浩一、名波哲、Shawn Lum、則近由貴、市栄智明：第21回日本熱帯生態学会大会(2011)「シンガポールの断片化熱帯林におけるフタバガキ科雑種稚樹の生育環境」

9) 市榮智明、宮本幸、井上裕太: 第21回日本熱帯生態学会(2011)「フタバガキ科林冠構成種の葉の形態に及ぼす光環境や生育段階の影響」

10）米田令仁、田中憲蔵、Mohamad Azani Alias、Nik Muhamad Majid: 第123回日本森林学会大会(2012)「施肥処理をしたフタバガキ科稚樹の光環境の変化に対する光合成特性の変化」

11) YUTA INOUE, TANAKA KENZO, TOMOAKI ICHIE: Tropical Tree Response to Climate Change. PRIM, Malaysia. (2012) "Leaf water use and xylem characteristics of canopy trees of Dipterocarpaceae in a tropical rain forest".

12）上谷浩一、原田光、名波哲、田中憲蔵、米田令仁、Shawn Lum、市栄智明：第22回日本熱帯生態学会（2012）「シンガポールの断片化林におけるショレア属種間の浸透性交雑の実態」

13）米田令仁、田中憲蔵、Mohamad Azani Alias、Nik Muhamad Majid::第22回日本熱帯生態学会(2012)「施肥処理をしたフタバガキ科稀少樹種稚樹の成長」

### 7. 研究者略壓

課題代表者:市榮 智明

1972年生まれ、京都大学大学院理学研究科博士後期過程修了、博士（理学）、現在、高知大学教育研究部自然科学系准教授
## 研究参画者

## (1) : 名波哲

1969生まれ、京都大学大学院農学研究科博士後期過程単位取得退学、博士（農学）、現在、大阪市立大学理学研究科准教授

(2): 市榮 智明（同上）

(3): 田中憲蔵

1977年生まれ、愛媛大学大学院連合農学研究科博士後期課程修了、博士（学術）、現在、森林総合研究所国際推進拠点主任研究員
RF-1010 熱帯林の断片化による雑種化促進リスクと炭素収支への評価

(1)熱帯林断片化による雑種化促進リスクの遺伝的評価

大阪市立大学・大学院理学研究科 名波 哲

<研究協力者>

愛媛大学農学部 上谷 浩一

平成22～23年度累計予算額：5,627千円

（うち、平成23年度予算額：2,503円）

予算額は、間接経費を含む。

[要旨] 異種間で起こる雑種形成は生殖隔離機構によって低く抑えられていると考えられているが、生育地攪乱によってこのような隔離機構が緩和された結果、雑種化が進行することが危惧されている。本研究では、東南アジア熱帯雨林で優占するフタバガキ科ショレア属の近縁種間で起こっている雑種形成と遺伝子移入の実態をDNA分析によって明らかにし、雑種形成と森林断片化との関係を明らかにすることを目的とした。森林断片化の影響が強いシンガポール・ブキティマでの調査から、ショレア属3種（S. curtisii、S. leprosula、S. parvifolia）間の雑種が複数個体見つかった。これらの雑種個体はDNA塩基配列やマイクロサテライト遺伝子型の情報を用いて、親種から明確に区別することができた。開花フェノロジーの観察から、S. curtisiiとS. leprosulaは一斉開花中のほぼ同時期に開花することがわかった。Shorea parvifoliaは他の2種よりも早い時期に開花したが、その開花時期は部分的に重複していた。雑種親木由来の種子を温室内で育成したところ、それらの多くが発芽、生長可能であった。また、マイクロサテライトデータを用いた親子解析の結果、雑種F2や戻し交配由来の稚樹が複数個体検出された。一方で、断片化の影響がほとんどないマレーシア・ランビル国立公園では、当該樹種間で開花フェノロジーが重複するものの、雑種形成や遺伝子移入が起こっている証拠は得られなかった。森林面積の異なる8カ所の保護区でショレア属種間雑種個体の割合を調査した結果、3カ所の保護区で雑種個体が見つかったが、それらはいずれも面積が1000ha以下の断片化の進んだ森林であった。

[キーワード] 種間雑種、フタバガキ科、ショレア属、DNA配列変異、マイクロサテライト

### 1. はじめに

現在最もよく知られている生物学的種概念によると種は「生殖的に隔離された集団の集まり」として定義される。種分化は遺伝子流動を妨げるような隔離障壁の発達によって起こると考えられているが、そのような隔離機構がどのように進化するかを解明していくことが種分化研究の中心課題である。生殖的隔離が緩和された結果、2種の中間的な形質を持つような雑種個体が見られる場所（交雑帯）の存在は古くから知られている $ ^{1} $ 。雑種形成に関連する現象として、雑種形成を介した種分化（雑種種分化）、現存種（あるいは在来種と移入種）間で起こる雑種形成による
種の融合、種内遺伝的変異への影響や地域適応性の獲得などが挙げられる。また、生育地攪乱に伴う環境の変化によって生殖隔離機構が緩和された結果、本来は起こらない雑種化が進行することも指摘されている $ ^{2} $ 。

東南アジア熱帯雨林のもつ特徴の一つは、同じ森林内に同属近縁種が多数共存していることである。主要林冠構成木として知られるフタバガキ科ショレア属も約200種知られている。フタバガキ科同属近縁種の多くはそれぞれが異なる生態学的ニッチに生育することで共存を可能にしていると考えられるが、これら近縁種間で見られる雑種形成を回避するような隔離障壁に関する実証研究はほとんどない。雑種形成は、二つのプロセスで、森林の更新維持機構に負の影響を与えることが危惧される。一つは、稔性を持たない雑種個体が増加した結果、個体群の更新が阻害され、種が絶滅に向かうことである。もう一つは、稔性を持つ雑種個体が親種と交配を繰り返すことによって、両親種が進化の過程で築いてきた種を特徴づけるような遺伝子が失われていくことである。従って、同所的に生育する同属近縁種間で起こる雑種化の実態把握は、生物多様性の観点からも重要である。

### 2. 研究開発目的

本サブテーマは、東南アジア熱帯林の主要構成種であるフタバガキ科樹木を対象に、DNA分析によって種間での雑種形成と遺伝子移入の実態を明らかにし、雑種形成と森林断片化との関連性を明らかにすることを目的とする。

### 3. 研究開発方法

## （1） 材料

シンガポール中心部に断片化の進行した孤立林として残存しているブキティマ自然保護区（164ha）内に生育するブタバガキ科ショレア属3種（Shorea curtisii、S. leprosula、S. parvifolia）について、胸高直径30cm以上の全個体を対象とした毎木調査を行い、葉形態から種間雑種であると思われる個体を抽出した。DNA分析のために、S. curtisii 84個体、S. leprosula 80個体、S. parvifolia 10個体、そして種間雑種21個体の葉標本を採取し、modified CTAB法 $ ^{3)} $ によりDNAを抽出した。

サブテーマ（3）と協力し、ブキティマ保護区内に2カ所の50×50mの調査区（プロット1およびプロット2）を設置し、上記ショレア属3種の全個体についてナンバーテープでマーキングし、それらの個体サイズと位置を記録した。それぞれの個体の葉からDNAを抽出し、DNA解析に用いた。

断片化が進行していない森林として、マレーシア連邦サラワク州のランビルヒルズ国立公園を選んだ。国立公園内に設置された52haプロット内 $ ^{5)} $ $ ^{6)} $ に生育するS. curtisii、S. leprosula、S. parvifoliaの全成木個体(胸高直径30cm以上の個体)の生葉を採集し、DNAを抽出した(ただし、S. leprosulaについては胸高直径30cm以下の個体を含む)。また、1箇所に50×50mの調査区を設置し、S. curtisiiとS. parvifoliaの全個体をナンバーテープでマーキングし、個体サイズと位置を記録した。これらの個体について、生葉を全個体から採取し、DNAを抽出した。

## （2） DNA解析手法

ブキティマで採集したS. curtisii、S. leprosula、S. parvifoliaの成木サンプルについて、
核遺伝子座2領域（GapC、PgiC）をPCR増幅し、それぞれの塩基配列を決定した。個体間で塩基配列を比較し、種特異的な塩基置換サイトを特定した。次に、これら種固有の置換サイトにおける塩基の分離を葉形態から同定した雑種21個体について調べた。また、雑種個体の種子親を特定するために、母性遺伝する葉緑体trnL-trnF遺伝子間領域の塩基配列を決定した。

ブキティマおよびランビル調査区で採集した全ての個体について、8マイクロサテライト遺伝子座（Shc03、Shc09、Sle105、Sle384、Sle392、Sle562 $ ^{7)} $ $ ^{8)} $ ）の遺伝子型を決定した。それぞれの遺伝子座を特異的に増幅するプライマーを用いてPCR増幅を行い、増幅産物のサイズをABI310 Genetic Analyzerを用いて決定した。

プログラムSTRUCTUREはベイズ法を用いた遺伝的に異なるクラスターを検出するプログラムであり、個体が各クラスターに属する確率が計算される $ ^{5)} $ 。各個体のマイクロサテライトデータからSTRUCTUREを用いたクラスター解析を行い、雑種個体の特定を行った。また、ブキティマ・プロット2の稚樹のマイクロサテライトデータから、プログラムCERVUS $ ^{6)} $ を用いて各稚樹個体の種子親と花粉親を特定した。

## 4 ．結果及び考察

## （１）DNA塩基配列解析による雑種個体の判別

ブキティマ調査地で行った毎木調査の結果、胸高直径30cm以上の975、84、10個体がS. curtisii、S. leprosula、S. parvifoliaのいずれかに同定された。また、これら3種の種間雑種と考えられる個体が21個体見つかり、そのうち、18個体はS. curtisii×S. leprosulaの雑種、1個体はS. curtisii×S. parvifoliaの雑種、2個体はS. leprosula×S. parvifoliaの雑種であると推測された。雑種個体は、葉身型、葉裏のビロード毛の有無、葉裏の葉脈分岐点に見られるダニ室(Domatia)の有無とその密度、そして托葉の形状から親種と区別することができた。これらの種の空間分布から、S. curtisiiは尾根、S. leprosulaとS. parvifoliaは谷部、そして雑種は両者の中間にある斜面を好む傾向が観察された（図(1)-1）。

S. curtisii 30、S. leprosula 34、S. parvifolia 10個体について、2核遺伝子座の塩基配列を決定し、3種の塩基配列データの比較から種特異的な塩基置換サイトを特定した。S. curtisii 6、S. leprosula 6、そしてS. parvifolia 7カ所の種特異的な置換サイトが見つかった（表(1)-1）。また薬緑体配列データから、2カ所の種特異的なサイトによってこれら3種を区別することができた。

次に、雑種21個体についてGapCとPgiC領域の塩基配列を決定し、種特異的サイトでおける塩基の分離を確認した。その結果、全ての雑種個体は種特異的な塩基サイトを全てヘテロで保有していた。例えば、S. curtisii × S. leprosula 雑種は2親種の持つ種特異的な12サイト全てをヘテロで保有していた。このように、薬形態により同定された雑種個体が2種のゲノムをヘテロで持つ雑種であることが示された。また、薬緑体ハプロタイプの違いによって、S. curtisii × S. leprosula 雑種18個体の内、7個体はS. curtisiiを、そして11個体はS. leprosulaを種子親に持つことがわかった。S. curtisii × S. parvifolia（1個体）とS. leprosula × S. parvifolia（2個体）は全てS. parvifoliaが種子親であった。

雑種個体間の交配や戻し交配が進むと種特異的な遺伝子の他種への移入が進行する（遺伝子移入）。遺伝子移入が進行すると種特異的な塩基サイト数は減少し、異種間で共有される多型サイ
ト数が増加することが期待される。そこで、ショレア属3種間での遺伝子移入の実態を明らかにするために、各種集団の塩基配列多型を調査した。その結果、種内で見つかった38多型サイトの内37サイトは1種のみで見られ、核DNA配列データからは遺伝子移入の証拠は見つからなかった（表(1)-2）。

図(1)-1 シンガポール・ブキティマ調査区内に生育するフタバガキ科ショレア属3種と種間雑種個体の空間分布（胸高直径30cm以上）

表(1)-1 ショレア属3種間で見つかった種固有な塩基置換サイト。灰色でハイライトされた箇所は種固有の塩基置換サイトである。

表(1)-2 ショレア属3種に見られる種内の塩基配列多型。灰色でハイライトされた箇所は種内で多型が観察された塩基サイトである。