著者の所属・活動拠点の国は、韓国です。

掲載誌：Ecology and Evolution

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

ヤム（ヤマノイモ属、Dioscorea）は熱帯・亜熱帯で多くの人の主食となるイモ類で、薬用とされる種もあります。気候変動などで作物の強さを高める必要が増すなか、栽培作物に近い野生種「作物近縁野生種」が持つ遺伝的な多様性が、品種改良の資源として注目されています。ヤマノイモ属は約600種からなり、栽培化された種は一部で、多くの野生種が各地に自生しています。

韓国には、野生種D. coreanaを含む約8種のヤマノイモ属が報告されています。一部は昔から食用とされ、栽培ヤムの近縁野生種の可能性があります。しかし、これらの種どうしや栽培ヤムとの系統関係は十分に解明されておらず、D. coreanaの葉緑体ゲノムの全配列はこれまで報告されていませんでした。研究チームは、韓国産の種の葉緑体ゲノムを解読・比較し、ゲノムの構造、種間で配列が異なる部分と識別の目印（分子マーカー）の候補、そして栽培ヤムなどとの系統関係を明らかにすることを目指しました。

何を、どのように調べたか

対象は、韓国に自生するD. japonica、D. nipponica、D. polystachya、D. quinqueloba、D. coreana、D. tenuipesの6種です。韓国各地の自然集団から採られ、証拠標本が保管されている個体の葉を使いました。D. tenuipes以外の5種は、白頭大幹国立樹木園の種子バンクに保存された種子と対応しています。

葉から抽出したDNAをもとに、6種の葉緑体ゲノムの全配列を組み立てました。葉緑体は光合成を担う細胞内の器官で、独自の小さなゲノムを持ちます。このゲノムは構造がよく保たれ、変化が比較的ゆっくりなため、植物の系統を調べる材料として広く使われています。通常は、長い単一配列領域、短い単一配列領域、互いに逆向きに同じ配列が並ぶ2つの「逆位反復領域」の4つの部分からできています。

研究チームは6種の間で、ゲノムの構造、遺伝暗号（コドン）の使われ方の偏り、短い配列の繰り返し（SSR）や長い繰り返し配列の分布、逆位反復領域の境界の位置、遺伝子ごとの配列の多様さを比較しました。さらに、タンパク質を作る遺伝子の配列をつなげたデータから最尤法という統計的な手法で系統樹を作りました。系統樹の比較の基準には、近縁のTacca属を用いました。

主な報告結果

系統樹では、多くの分岐点が強く支持され、既存の分類のまとまりに対応するグループが得られました。Stenophora節とEnantiophyllum節という主要なグループもはっきり分かれました。栽培ヤム（D. polystachya）は、今回解析した韓国産のD. japonicaとD. polystachyaとともに、強く支持された一つのグループをつくりました。論文はこれを、栽培ヤムが2種の近縁野生種と遺伝的に近いことを示すものと報告しています。

6種の葉緑体ゲノムは、構造や遺伝子の構成がよく似ており、同じ属でこれまで報告されたゲノムとも一致していました。逆位反復領域の境界では、ycf1という遺伝子の一部が重複していたり、rps19の位置がずれていたりする小さな違いがありました。ただし、大きな構造の組み換えにはつながっていませんでした。

配列の多様さは全体に低い一方で、ndhFとycf1という遺伝子では高めでした。タンパク質を作らない部分は作る部分より種間の違いが大きく、特に単一配列領域で顕著でした。逆位反復領域はよく保たれていました。

コドンの使われ方は6種でほぼ共通でした。同じアミノ酸を指定するコドンのうち、AやUで終わるものが多く使われる傾向がありました。SSRはAやTの1文字の繰り返しが大半で、主に長い単一配列領域に集中し、逆位反復領域にはほとんどありませんでした。長い繰り返し配列は、前後対称の配列（回文型）が散在型より多く、多くは30〜39塩基対の長さでした。

この報告が示すこと

研究チームは、韓国産ヤマノイモ属の葉緑体ゲノム情報を広げ、これらの種を栽培ヤムと近縁野生種の進化の流れの中に位置づける枠組みを示したとしています。この枠組みは、保全やさらなる評価の対象とする近縁野生種の候補を選ぶ手がかりになると述べています。また、変異の多いndhFやycf1などは種の識別や系統解析に役立つ候補とされます。

一方、著者らは、今回はストレスへの強さなどの性質や農業上の特性を直接は評価していないと明記しています。系統的に近いことだけでは品種改良での価値の証拠にならず、性質や遺伝的多様性、交配できるかどうかを直接確かめる必要があるとしています。マーカー候補の有効性もこれから検証が必要です。成果を実際の保全や改良に生かすには、核ゲノムや集団レベルの変異などのデータと組み合わせることが重要だとしています。

原著論文の著者・所属：Ji Eun Kim（Wild Plant Seed Division Baekdudaegan National Arboretum Bonghwa‐gun Gyeongsangbuk‐do Republic of Korea）、Min Su Jo（Wild Plant Seed Division Baekdudaegan National Arboretum Bonghwa‐gun Gyeongsangbuk‐do Republic of Korea）、Kyung‐Bae Nam（Wild Plant Seed Division Baekdudaegan National Arboretum Bonghwa‐gun Gyeongsangbuk‐do Republic of Korea）、Jun Hyeok Kim（Wild Plant Seed Division Baekdudaegan National Arboretum Bonghwa‐gun Gyeongsangbuk‐do Republic of Korea）、Jun‐Ho Song（Department of Biology Chungbuk National University Cheongju‐si Chungcheongbuk‐do Republic of Korea）、Hyeok‐Jae Choi（Department of Biology and Chemistry Changwon National University Changwon‐si Gyeongsangnam‐do Republic of Korea）、Gyu Young Chung（Department of Forest Science Gyeongkuk National University Andong‐si Gyeongsangbuk‐do Republic of Korea）、Chae Sun Na（Wild Plant Seed Division Baekdudaegan National Arboretum Bonghwa‐gun Gyeongsangbuk‐do Republic of Korea）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Ji Eun Kim, Min Su Jo, Kyung‐Bae Nam, et al. Comparative Chloroplast Genomics Reveals Phylogenetic Relationships Among Korean Dioscorea Species. Ecology and Evolution（出版社：Wiley） 2026-11-01. DOI: 10.1002/ece3.74651. 原著ライセンス：CC BY.