共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 北方林の更新維持機構の生態学的・遺伝学的解析
新規・継続の別 継続（平成17年度から）
研究代表者／所属 群馬大学社会情報学部
研究代表者／職名 教授
研究代表者／氏名 西村尚之

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 戸丸信弘 名大院生命農学 教授

2

 坂本圭児 岡山大院環境生命科学 教授

3

 鈴木智之 東大院農学生命科学 助教

4

 原　登志彦 北大低温研 教授

5

 隅田明洋 北大低温研 准教授

6

 小野清美 北大低温研 助教

7

 長谷川成明 北大低温研 助教

8

 中川弥智子 名大院生命農学 准教授

研究目的 北方圏の環境変動に対する北方林の役割を科学的に解明するためには，北方林の更新維持機構を生態学的・遺伝学的に把握する必要性があり，現在，これらから北方林生態系の環境適応的特性の定量評価を行うことが求められている．本研究課題では，共同研究に供される低温研の実験地である大雪山層雲峡付近（東大雪）の老齢段階や発達途中段階の林分内に設置した固定試験地において，1999年から低温研と群馬大学などとの共同により実施されてきた森林モニタリング調査・樹木群集動態解析から，北方林の樹種共存維持機構に影響を及ぼす要因について定量的に評価することを目的とする．27年度は北方林の長期生長動態を環境要因と遺伝要因から考察する．
　　
研究内容・成果 原生状態林分内面積2ha試験地の100m×100mの範囲において5月と9月に，また，過去に自然撹乱を被った遷移途中段階にある林分内の面積1haの固定試験区においては9月に，樹高≧1.3mの樹幹を対象にそれぞれ約1000本の毎木調査を行った．さらに，原生状態林分内に設置した面積2ha試験地の中央部分1ha区内においてエゾマツ400個体から生育段階別に葉や内樹皮を採取し， DNAの抽出を行った．原生状態林分では2000年9月-2004年8月，2004年9月-2008年8月，2008年9月-2013年8月，2013年9月-2015年5月，2015年6月-2015年9月の5期間の生存幹の胸高直径平均成長速度は，それぞれ1.82，1.98，1.71，1.90，1.29 mm/年であった．一方，遷移途中段階林分における2006年9月-2009年7月，2009年8月-2014年8月，2014年9月-2015年8月の3期間の胸高直径平均成長速度は，それぞれ1.79，1.21，0.77mm/年であった．各期間の間における生長速度の違いを検討するために統計ソフトRによりbootstrapサンプリングして信頼区間を算出した．原生状態林分の各期間における胸高直径成長速度の統計的な違いは不明瞭であったが，遷移途中段階林分では3期間の生長速度に違いが検出された．また，トドマツ，エゾマツ，アカエゾマツのいずれにおいても同様の傾向があった．ただし，原生状態林分，遷移途中段階林分のいずれでも2015年の生長速度が小さくなっている傾向があり，何らかの外的環境要因による影響があることが推測された．これらの現象に関して気象統計データとの対応を調べた結果，各年の成長開始期間の気温との関連性が推察されたが，今回の解析からは明確な結論は得られず，次年度に生長開始直前の気温変化や冬期間の気温，積雪などとの関連性を解析する予定である．エゾマツDNAの核マイクロサテライトの解析から成木段階と非繁殖段階の遺伝的多様性の指標となるアレリックリッチネス（AR）とヘテロ接合度の期待値（HE），近親交配の指標となる近交係数（FIS），近交化の指標となる近縁係数（Fij）を算出したところ，ARとHEは生育段階間で差は見られず，遺伝的多様性が世代を通じて維持されていた．非繁殖段階におけるFISの有意な正の値はハーディ・ワインベルグ平衡からの偏りを示した．Fijの個体間距離に対する直線回帰から非繁殖段階では空間遺伝構造が形成されており，成木世代にかけて遺伝構造が消失することが示された．つまり，非繁殖段階においてFISが正に偏ったのは空間遺伝構造に起因する二親性近親交配によるものではなく，自殖によるものであると推察された．従って，エゾマツ集団は世代を通じて遺伝的多様性を維持しており、遺伝的に健全な状態であると結論された．
　　
成果となる論文・学会発表等 西村尚之・大久保直哉・原登志彦・鈴木智之・杉田久志，異なる気候帯に成立する常緑針葉樹林の林内気温特性，日本森林学会127回大会， 日本大学， 2016年3月29日（発表決定済）.

西村尚之・菊地明日香・赤路康朗・原 登志彦・隅田明洋・長谷川成明・小野清美・加藤京子・坂本圭児・松井 淳・真鍋 徹・鈴木智之， 北方林における優占針葉樹3種の肥大生長に関する樹種特性， 日本生態学会63回大会， 東北大学， 2016年3月24日（発表決定済）．