景観の空間構造と環境異質性がトンボ群集の遺伝的な多様性および連結性に与える影響（平成 28年度）
Effects of landscape structure and environmental heterogeneity on genetic diversity and connectivity of dragonfly and damselfly community

研究概要

生物多様性を保全する環境として「農地」の重要性が高まる中、環境に配慮した栽培や管理方法の導入が全国的に行われている。農地を対象にした自然再生事業では、総出現種数を指標とした種多様性の評価に加え、近年では、景観環境要因と各生物種（群）の生息状況から分布を予測する景観生態学的な手法も生物多様性の評価に用いられるようになった。一方で、景観構造と種内の遺伝的多様性に基づいて保全対象地域の抽出を試みた研究はほとんどない。里地の生物多様性を理解する上では、メタ個体群の遺伝構造や遺伝的多様性の評価が不可欠である。そこで本研究では、環境保全型農法が広く導入されている新潟県佐渡島において、トンボ群集（アキアカネ、シオヤトンボ、ハラビロトンボ、キイトトンボ）を指標として景観生態学・景観遺伝学的な評価に基づいて、メタ個体群の遺伝的多様性と景観の異質性との関係から、メタ個体群間の遺伝的なネットワーク構造と遺伝的交流の障壁となる環境要因を明らかにする。これにより、遺伝的多様性が高く個体数の多い「ソース」として機能しうるメタ個体群集団と、遺伝的多様性も個体数も少ない「シンク」となっている集団間の連結性を修復することで、対象種の個体数の増加のみならず遺伝的多様性の回復にも繋がる自然再生事業の提案を目指す。

研究の性格

• 主たるもの：応用科学研究
• 従たるもの：

全体計画

(1)水田のトンボ群集を対象に、生息個体数の定量評価(現地調査)と水田内の局所環境（環境保全型農法の有無を含む）および周辺の景観環境情報(GIS)に基づいた分布予測モデル構築（マッピング）を行う。
(2)水田のトンボ群集を対象に、遺伝解析によるメタ個体群構造の解明と地理情報(GIS)を統合した遺伝的多様性マップを作成する。
(3)(1)と(2)から環境保全型農法が水田生態系における種多様性に与える影響を評価する。
(4)(1)と(2)で得られた２つのマップを統合した里地の保全と再生の候補地マップを作成する。その上で、遺伝的多様性の地理的な連続性の制約となる環境要因を特定することで、メタ個体群間の遺伝子交流の障壁となっている要因の解消に関する指針を得て、水田を中心とした里地の自然再生事業への提言を行う。

今年度の研究概要

(1)分布予測モデルの構築とマッピング［分担者：武山・大石（研究協力者）］
調査区内の景観環境要因データ（GIS データから抽出）と、前年度得られた局所環境要因に加え、環境保全型農法の有無に基づいて、種ごとの分布予測統計モデルを構築する。組み込む変数を総当たりで変化させ、得られた複数のモデル式から、赤池情報量基準（AIC）に基づき目的変数を最も良く説明するモデルを選択し、Akaike weight の和からモデルに組み込まれた各説明変数の相対重要度を算出する。最終的な「最適モデル」を、GIS 上で佐渡島全域の水田に適用し、種多様性を予測するマップを作成する。この解析は、GIS 解析を専門とする研究協力者とともに進める。
(2)マイクロサテライトマーカーの開発［分担者：武山・石庭］
マイクロサテライトマーカーが無い3種（シオヤトンボ・ハラビロトンボ・キイトトンボ）について、次世代シーケンサーを用いてゲノムの配列データを取得後、2〜4塩基のリピートを有する配列を抽出し、マーカーとしての多型性やハーディワインベルグ平衡からの逸脱などを確認し、遺伝的多様性マップの作成に必要なマイクロサテライトマーカーの整備を行う。
(3)種ごとの遺伝的多様性の評価［分担者：関島・石庭］
前年度採集したサンプルからDNA を抽出し、各種とも多型のある10 以上のマイクロサテライトマーカーを用いて、種ごとの遺伝的多様性を調査区ごとに求める。
(4)メタ個体群構造の解明とマッピング［分担者：武山・宮下・大石］
上述（3）のマイクロサテライト分析に基づく遺伝的多様性の結果をGIS 上で調査区毎に図示する。各種の遺伝的多様性が不連続性を検出するため、遺伝子情報と地理的空間情報とを組み合わせた空間的分子分散分析（SAMOVA:Spatial Analysis of Molecular Variance）を用いる。これらの結果からトンボ各種のメタ個体群構造と、地理的分布の境界（障壁）を決める環境要因を特定した上で、メタ個体群の分布とその遺伝的多様性をマッピングする。ここで得られたマップと（1）の種多様性マップとを重ね合わせることで、環境保全型農法がトンボ群集の種多様性および遺伝的多様性に与える効果を
検討する。

外部との連携

研究代表者：武山智博（岡山理科大学・准教授）
研究分担者：宮下直（東京大学・教授）
研究分担者：関島恒夫（新潟大学・准教授）