研究内容/市野研究室

 
    ベニバナイチヤクソウに訪花するミヤママルハナバチ
 生物間の関係はどのようにして進化してきたのでしょう。市野研究室では、生物の種間相互作用による進化について、ハチ、アリ、被子植物などを材料に研究をおこなっています。研究室のメンバーは国内外でのフィールド調査、DNA解析、操作実験などをおこなうことによって、多様なテーマにとりくんでいます。

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最近の主な研究

標高間での種内遺伝分化と花サイズ変異


                ヤマホタルブクロに訪花するヒメマルハナバチ
                 (研究:長野祐介ら、撮影・描画:長野祐介)
 温暖化によって,高山植物は将来的に消失の危機にさらされるだろうといわれている。一方、高山植物だけでなく、その下方に位置する山地性植物も「高地型」と「低地型」に分化しそれぞれが独自の遺伝的固有性をもつ「保全すべき単位」である可能性がある。
 そこで高地型と低地型の聞で遺伝的分化があるか、また高地型と低地型の生殖隔離に関与する花形質が生態的に分化しているかどうかについて、4種の草本植物を対象に検討した。
 キツリフネとサラシナショウマは、遺伝的にも生態的にも標高間で生態型に分化していることが明らかになった。ウツボグサとヤマホタルブクロでは、標高が上がるにつれて花サイズがおおむね小型化していた。この小型化は、標高傾度に沿った無機環境の変化に影響されたものではなく、各標高に分布するマルハナバチ種の体サイズの違いに影響されていることがわかった。例えばヤマホタルブクロの花には標高ごとに異なるマルハナバチ種が訪れるが、小型サイズのハチ種が訪れる場所では花のサイズが小型化していた。  

主要論文
  • Itino T and AS Hirao (2016) Plant genetic diversity and plant-pollinator interactions along altitudinal gradients. In: Structure and Function of Mountain Ecosystems in Japan: Biodiversity and Vulnerability to Climate Change (Ecological Research Monographs) (eds. By Kudo G) pp. 63-88. Springer.  [総論] (pdf)
  • 市野隆雄・栗谷さと子・楠目晴花・平尾章・長野祐介(2014)中部山岳地域における標高傾度に沿った草本植物の遺伝的・生態的分化. 地球環境19:71-78.  [総論]  (pdf)
  • Toji T, Yamamoto T, Kondo H, Shinohara Y and Itino T (2023) Sympatric co-existence of two ecotypes of Impatiens noli-tangere (Balsaminaceae) with different morphology and flowering phenology. Journal of Plant Research. [キツリフネ] (pdf)
  • Toji T and Itino T (2020) Differences in sex expression and mating systems in three pollination morphs of Cimicifuga simplex. Plant Species Biology 35:112-119. [サラシナショウマ] (pdf)
  • Toji T, Ishimoto N and Itino T (2020) Seasonal change of flower sex ratio and pollinator dynamics in three reproductive ecotypes of protandrous plant. Ecosphere 11(9):e03251. [サラシナショウマ] (pdf)
  • Kuriya S, Hattori M, Nagano Y and Itino T (2015) Altitudinal flower size variation correlates with local pollinator size in a bumblebee‐pollinated herb, Prunella vulgaris (Lamiaceae). Journal of Evolutionary Biology 28: 1761-1769. [ウツボグサ] (pdf)
  • Nagano Y, Abe K, Kitazawa T, Hattori M, Hirao AS and Itino T (2014) Changes in pollinator fauna affect altitudinal variation of floral size in a bumblebee-pollinated herb. Ecology and Evolution 4: 3395-3407. [ヤマホタルブクロ] (pdf)
  • クチナガオオアブラムシ属の進化的多様化と、共生アリ・寄主植物への特異化


        ヤノクチナガオオアブラムシとクサアリ亜属
                                    (研究:山本哲也ら、撮影:小松貴)
     クチナガオオアブラムシ属は長さ2センチ以上の口吻を樹幹に刺して吸汁するため、外敵に攻撃されてもすぐには逃げられない。このため、ケアリ属と絶対共生関係をむすんでいる。一方で植物への寄主特異性も高い。
     そこで、クチナガオオアブラムシ属の進化多様性にアリと植物のそれぞれが与える影響について知るため、系統樹上を描き特異化の歴史を探った。
     日本産クチナガオオアブラムシ属の16系統のうち14系統が、特定の植物種に寄生していることがわかった。一方、共生アリへの種特異性は低かった。さらに、16系統のクチナガオオアブラムシ属は、被子植物と裸子植物を含む5目に寄生しており、進化の歴史の中で、まったく異なる分類群の植物種へ寄主転換しつつ、多様化してきたことが明らかになった。

    主要論文
  • Yamamoto T, Hattori M, Matsumoto Y, Ueda S and Itino T (2020) Evolutionary diversification of Japanese Stomaphis aphids (Aphididae, Lachninae) in relation to their host plant use and ant association. The Science of Nature 107: 14. [クチナガオオアブラムシ属の系統樹] (pdf)
  • Eurekalert!

  • Yamamoto T, Hattori M and Itino T (2020) Seasonal migration in aphid genus Stomaphis (Hemiptera Aphididae): discovery of host alternation between woody plants in subfamily Lachninae. Journal of Insect Science 20(5): 13. [クヌギクチナガオオアブラムシの植物科間での季節的寄主移住の発見] (pdf)
  • Matsuura T, Yamamoto T, Matsumoto Y and Itino T (in prep.) Evolutionary host shift across plant order despite the high host species specificity in tree stem surface living Stomaphis aphids inferred from molecular phylogeny. [クチナガオオアブラムシ属の植物の科や目を超えた寄主転換] 
  • マルハナバチ種構成の標高間変異とマルハナバチ媒植物の種多様性


          中部山岳の亜高山帯での調査
                                    (研究:江川信ら)
     中部山岳の1900m〜2,700mの高標高域において、マルハナバチ媒植物の送粉者がヒメマルハナバチにほぼ限定されていることを明らかにした。一方、そのようなハチ相の単純化が必ずしも植物の種多様性を減少させているわけではないことも示した。
     さらに、広い標高域に分布するマルハナバチ媒植物の花サイズが、高標高域におけるハチサイズの小型化に影響されて小型化していることを3つの山域で明らかにした。

    主要論文
  • Egawa S and Itino T (2020a) Contrasting altitudinal patterns of diversity between bumblebees and bumblebee-visited flowers: poverty of bumblebee diversity in a high mountain of Japan. Ecological Research 35:504-510. [マルハナバチ媒植物の種多様性] (pdf)
  • Egawa S, Hirose K and Itino T (2020b) Geographic changes in pollinator species composition affect the corolla tube length of self-heal (Prunella vulgaris L.): evidence from three elevational gradients. Ecological Research 35:819-825. [マルハナバチ媒植物の花サイズ] (pdf)
  • The 21th ECOLOGICAL RESEARCH AWARD

    アリ植物-アリ-カイガラムシ-植食性昆虫の多者間共進化


       アリ植物の幹内に共生する特殊化したアリとカイガラムシ
                          (研究:上田昇平ら、描画:加藤義和)
     東南アジア熱帯雨林のマカランガ属植物26種は幹内に特殊な共生アリと共生カイガラムシをすまわせている。これまでの我々の研究からマカランガと共生アリの間には種特異的な関係がむすばれ、両者はここ約2000万年にわたって共進化(共多様化)してきたことがわかってきた。
     現在、共生カイガラムシおよびシジミチョウなどの植食性昆虫も含めた7者がこの2000万年の間どのように種分岐してきたのか、その全体像を明らかにしつつある。

    主要論文
  • 市野隆雄 (2002) アリと植物-共生の自然史. In: ハチとアリの自然史(前田泰生・伊藤文紀・杉浦直人編), pp. 258-277, 北海道大学図書刊行会, 札幌. [総論] (pdf)
  • Quek S-P, Ueda S, Gullan PJ, Kondo T, Hattori M, Itioka T, Murase K, Itino T. (2017) Nuclear-DNA-based species delineations in Coccus (Hemiptera: Coccidae) scale insects help reveal compartmentalized preferences structured by epicuticular wax in a tripartite symbiosis of ants, plants and scales. Biological Journal of the Linnean Society120: 818-835.  [カイガラムシ] (pdf)
  • Ueda, S., Nagano, Y., Kataoka, Y., Komatsu, T., Itioka, T., Shimizu-kaya, U., Inui, Y. and Itino, T. (2015) Congruence of microsatellite and mitochondrial DNA variation in acrobat ants (Crematogaster subgenus Decacrema, Formicidae: Myrmicinae) inhabiting Macaranga (Euphorbiaceae) myrmecophytes. PLoS ONE 10: e0116602.  [アリ] (pdf)
  • Nakatani Y, Komatus T, Itino T, Shimizu-kaya U, Itioka T, Hashim R, Ueda S. (2013) New Pilophorus species associated with Macaranga trees from Malay Peninsula and Borneo (Heteroptera: Miridae: Phylinae). Tijdschrift voor Entomologie 156: 113-126.  [植食性カスミカメムシ] (pdf)
  • Ueda S, Okubo T, Itioka T, Shimizu-kaya U, Yago Y, Inui Y and Itino T (2012) Timing of butterfly parasitization of a plant-ant-scale symbiosis. Ecological Research 27: 437-443.   [チョウ] (pdf)
  • Ueda, S., Quek, S.-P., Itioka, T., Inamori, K., Sato, Y., Murase, K. and Itino, T. (2008) An ancient tripartite symbiosis of plants, ants and scale insects. Proceedings of the Royal Society B 275: 2319-2326.  [カイガラムシ] (pdf)
  • Quek, S.-P., S. J. Davies, P. S. Ashton, T. Itino and N. E. Pierce (2007) The geography of diversification in mutualistic ants: a gene's-eye view into the Neogene history of Sundaland rain forests. Molecular Ecology 16: 2045-2062.  [アリ] (pdf)
  • Quek, S.-P., Davies, S. J., Itino, T. and Pierce, N. E. (2004) Codiversification in an ant-plant mutualism: the phylogeny of host use among Crematogaster (Formicidae) inhabitants of Macaranga (Euphorbiaceae). Evolution 58: 554-570.  [アリ]  (pdf)
  • Itino, T. and T. Itioka (2001) Interspecific variation and ontogenetic change in antiherbivore defense in myrmecophytic Macaranga species. Ecological Research 16: 765-774.  [植食者] (pdf)
  • Itino, T., T. Itioka, A. Hatada and A. A. Hamid (2001) Effects of food rewards offered by ant-plant Macaranga on the colony size of ants. Ecological Research 16: 775-786. [アリ](pdf)
  • Itino, T., S. J. Davies, H. Tada, Y. Hieda, M. Inoguchi, T. Itioka, S. Yamane and T. Inoue (2001) Cospeciation of ants and plants. Ecological Research 16: 787-793.  [アリ] (pdf)

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