2025/09/25 更新

写真a

カツハラ コウキ
勝原 光希
KATSUHARA Koki
所属
環境生命自然科学学域 助教
職名
助教

学位

  • 博士(理学) ( 2020年3月   神戸大学 )

研究キーワード

  • ツユクサ

  • 送粉

  • 植物の繁殖様式

  • 多種共存機構

研究分野

  • ライフサイエンス / 生態学、環境学

  • 環境・農学 / 自然共生システム

  • ライフサイエンス / 進化生物学

経歴

  • 岡山大学   学術研究院環境生命科学学域   助教

    2021年4月 - 現在

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  • 岡山大学   日本学術振興会特別研究員PD

    2020年4月 - 2021年3月

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  • 神戸大学   日本学術振興会特別研究員DC1

    2017年4月 - 2020年3月

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論文

  • Urbanised landscape and microhabitat differences can influence flowering phenology and synchrony in an annual herb 査読

    Hinata Fujiwara, Hiroto Yamaguchi, Kazuyoshi Nakata, Koki R. Katsuhara

    Journal of Applied Ecology   2025年9月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    Abstract

    Flowering phenology, a crucial determinant of plant reproductive success and biotic interactions, is susceptible to urbanisation. Numerous studies have shown the impact of urbanised landscapes on flowering phenology based on comparisons along urban–rural gradients. Phenological patterns among microenvironments in the urban ecosystem have received less attention, although they often offer unique habitats with varying artificial influences, such as roadsides, drainage ditches and vacant lots. If differences in microenvironments diversify flowering phenology, the urban matrix might reduce flowering synchrony with neighbouring populations, limiting outcrossing opportunities and therefore reducing reproductive success.

    We investigated the flowering phenology and synchrony of the native annual herb Commelina communis in approximately 250 populations at two rural and two urban sites over 3 years. To determine the effect of microhabitat differences, we categorised the microhabitats of C. communis populations into five types: drains, roadsides, vacant land, farmland and forest edge. In some study populations, we investigated reproductive success (seed set) to estimate the degree of outcross pollination limitation.

    Our findings revealed that populations in urban sites exhibited earlier flowering onset and longer flowering duration compared to rural locations. Besides, we did not detect consistent patterns of flowering onset, peak and duration among the different microhabitat types. For flowering synchrony, we found that the population in urban sites, growing in drain habitats, and with artificial disturbances exhibited relatively lower interpopulation flowering synchrony, suggesting their phenology differed from neighbouring populations within the same landscape. Additionally, populations in urban sites, especially those growing in drain and roadside habitats, suffered severe outcross pollen limitation compared to those in rural landscapes.

    Synthesis and applications. In conclusion, our results indicate that in addition to landscape changes associated with urbanisation, variations in local microhabitats also influence the flowering phenology and synchrony of C. communis populations. Urbanised landscapes and differences in microhabitats could contribute to the diversification of phenological patterns between populations, potentially having a negative impact on the reproductive success of native plant species. These findings highlight the need to consider not only spatial but also temporal fragmentation from diversified flowering phenology when addressing conservation in the urban matrix.

    DOI: 10.1111/1365-2664.70159

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  • The effects of anisotropic dispersal on species coexistence in a metacommunity. 査読 国際誌

    Naoto Shinohara, Koki R Katsuhara

    Biology letters   21 ( 2 )   20240537 - 20240537   2025年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Dispersal is a ubiquitous process occurring in any ecosystem, with a critical role in the regional coexistence of species that cannot coexist locally. However, previous studies have typically focused on a specific scenario where dispersal is isotropic, leaving the consequence of anisotropic, directionally skewed dispersal largely unexplored, despite its prevalence in natural ecosystems. In this study, we used simulations to study whether the anisotropy of dispersal promotes or hinders species coexistence in a metacommunity. We found that dispersal anisotropy plays a decisive role in species coexistence-with coexistence promoted when dispersal is more directed orthogonally to an environmental gradient, while it is less likely when dispersal is primarily parallel with the gradient. This occurred because dispersal directed orthogonally to the background environmental gradient transports individuals produced in 'good' habitats to other good habitats, creating conditions that favour several spatial coexistence mechanisms, such as spatial storage effects and fitness-density covariance. We conclude that the effect of anisotropic dispersal could be diverse, and therefore, it is necessary to consider the anisotropy and the distribution of environments for a better understanding of species coexistence in a metacommunity.

    DOI: 10.1098/rsbl.2024.0537

    PubMed

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  • Nationwide diversity of symbolic “city flowers” in Japan is increasing 査読

    Yoichi Tsuzuki, Haruna Ohsaki, Yawako W. Kawaguchi, Sayaka Suzuki, Shogo Harada, Yurie Otake, Naoto Shinohara, Koki R. Katsuhara

    Ecological Research   40 ( 4 )   463 - 474   2024年12月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    Abstract

    Recognizing and maintaining locally rooted human–nature interactions is essential for utilizing ecosystem services. Although the general public's awareness of biodiversity and ecosystem services has been examined using various proxies, it remains unclear how local governments—key sectors in creating conservation policies—appreciate them within a solid local context. Here, we focused on the “city flower,” an official symbolic species of Japanese cities, as a new proxy for measuring governmental attitudes toward biota and its services. We aimed to capture temporal changes in the awareness of species with locally relevant value at the city government level by examining the changes in city flowers over more than half a century. Data from the official websites of municipalities, including the names, the adoption years, and the reasons for adoption, revealed two major periods of adoption, with a notable increase in species diversity in and after 1993. This increase could be attributed to a recent reduction in bias toward popular flowers and growing interest in alternative, less popular flowers. Analysis of the reasons for adoption suggested that the temporal change in adopted flower species was related to the increasing emphasis on species with an explicit local context, especially those with instrumental value to the city. Our findings indicate the tendency for local governments to increasingly recognize their biocultural backgrounds and the ecosystem services of plants within their regions. The growing awareness of the local governments regarding their biocultural background is a positive sign for the conservation of biodiversity and ecosystem services.

    DOI: 10.1111/1440-1703.12540

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  • Predation on eggs and larvae of the Japanese brown frog Rana japonica Boulenger, 1879 by the invasive crayfish Procambarus clarkii (Girard, 1852) (Decapoda: Astacidea: Cambaridae) under laboratory conditions 査読

    Quang-Tuong Luong, Koki R Katsuhara, Kazuyoshi Nakata

    Journal of Crustacean Biology   44 ( 4 )   2024年10月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Oxford University Press (OUP)  

    Abstract

    We hypothesized that the North American invasive crayfish Procambarus clarkii (Girard, 1852) can negatively affect the populations of native frog species through predation. We conducted three laboratory experiments to examine whether P. clarkii can prey on eggs or larvae of the Japanese native frog Rana japonicaBoulenger, 1879: Experiment I crayfish + frog egg in an aquarium without a substrate or aquatic plants, Experiment II crayfish + frog larva in an aquarium without a substrate or aquatic plants, and Experiment III crayfish + frog larva in an aquarium with a substrate and aquatic plants as shelter for the larva. We used three experimental groups of crayfish individuals (small, intermediate, and large size), each of 10 individuals, and simultaneously placed one crayfish individual and one egg or frog larva in the same aquarium for 24 h and checked for predation by the crayfish. We found that 88.9% and 86.7% of eggs and larvae used in Experiments I and II were preyed upon, respectively. Predation rate of frog larvae was still high (77.8%) in Experiment III, suggesting that crayfish can potentially find and prey on frog larvae in nature. Predation on frog eggs or larvae was high regardless of the crayfish body size. Our results indicate that P. clarkii can potentially have a marked effect on the population of R. japonica by preying on eggs and larvae.

    DOI: 10.1093/jcbiol/ruae059

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  • When is lethal deceptive pollination maintained? A population dynamics approach 査読

    Takefumi Nakazawa, Tetsuya K. Matsumoto, Koki R. Katsuhara

    Annals of Botany   134 ( 4 )   665 - 682   2024年10月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/aob/mcae108

    Scopus

    PubMed

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  • Negative legacy effects of past forest use on native plant diversity in semi-natural grasslands on ski slopes 査読

    Yuki A. Yaida, Takuma Nagai, Kazuya Oguro, Koki R. Katsuhara, Kei Uchida, Tanaka Kenta, Atushi Ushimaru

    Journal of Environmental Management   368   122120 - 122120   2024年9月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.jenvman.2024.122120

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  • Allopolyploidy enhances survival advantages for urban environments in the native plant genus Commelina 査読

    Hina Shimomai, Nakata Taichi, Koki R Katsuhara, Seiji Kato, Atushi Ushimaru, Nobuko Ohmido

    Annals of Botany   134 ( 6 )   1055 - 1066   2024年8月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Oxford University Press (OUP)  

    Abstract

    Background and Aims

    Urbanization-induced environmental changes affect the geographical distribution of natural plant species. This study focused on how polyploidization, a dynamic genome change, influences the survival and distribution of Commelina communis (Cc) and its subspecies C. communis f. ciliata (Ccfc), which have variable chromosome numbers (e.g. Cc, 2n = 88 for Cc; Ccfc, 2n = 46 for Ccfc). The aim was to investigate polyploidization effects on natural plant distribution in urban environments.

    Methods

    The geographical distribution across urban–rural gradients was investigated at a total of 218 sites in Japan. Stomata size and density were measured and compared between Cc and Ccfc. Flow cytometry determined genome size and polyploidy. Chromosome karyotyping was performed using the genomic in situ hybridization (GISH) method.

    Key Results

    Urban areas were exclusively dominated by Cc, while Cc and Ccfc coexisted in rural areas. Cc had larger and fewer stomata and a genome size more than twice that of Ccfc. GISH results indicated that Cc possesses Ccfc and another unknown genome, suggesting allopolyploidy.

    Conclusions

    Our results show that the ploidy difference affects the geographical distribution, stomata traits and genome size between two distinct taxa in the genus Commelina, C. communis as a neo-tetraploid and C. communis f. ciliata, the diploid. Cc is an allopolyploid and is therefore not only polyploidy but also has an additional genome that provides new sets of genes and alleles, contributing to Cc having enhanced survival potentials in urban environments compared with Ccfc. This is the first investigation to clarify the distribution difference related to urban environments, the difference in stomata traits and genome size, and to study chromosome composition in Commelina species.

    DOI: 10.1093/aob/mcae141

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    その他リンク: https://academic.oup.com/aob/article-pdf/134/6/1055/59215246/mcae141.pdf

  • Does a coexisting congener of a mixed mating species affect the genetic structure and selfing rate via reproductive interference? 査読

    Koki R. Katsuhara, Atushi Ushimaru, Yuko Miyazaki

    Oecologia   206 ( 1-2 )   37 - 45   2024年8月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    Reproductive interference is defined as an interspecific interaction that reduces fitness via mating processes. Although its ecological and evolutionary consequences have attracted much attention, how reproductive interference affects the population genetic structures of interacting species is still unclear. In flowering plants, recent studies found that self-pollination can mitigate the negative effects of reproductive interference. Selfing-biased seed production is expected to increase population-level inbreeding and the selfing rate, and limits gene flow via pollinator outcrossing among populations. We examined the population genetics of the mixed-mating annual herb Commelina communis f. ciliata, focusing on reproductive interference by the sympatric competing congener C. communis using microsatellite markers. First, we found that almost all C. c. f. ciliata populations had relatively high inbreeding coefficients. Then, comparing sympatric and allopatric populations, we found evidence that reproductive interference from a competing congener increased the inbreeding coefficient and selfing rate. Allopatric populations exhibit varied selfing rates while almost all sympatric populations exhibit extremely high selfing rates, suggesting that population selfing rates were also influenced by unexamined factors, such as pollinator limitation. Besides, our findings revealed that reproductive interference from a competing congener did not limit gene flow among populations. We present the first report on how reproductive interference affects the genetic aspects of populations. Our results suggested that the high selfing rate of C. c. f. ciliata promotes its sympatric distribution with C. communis, even in the presence of reproductive interference, although it is not clear whether reproductive interference directly causes the high selfing rate.

    DOI: 10.1007/s00442-024-05607-x

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    その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/s00442-024-05607-x/fulltext.html

  • Sensitive and efficient surveillance of Japanese giant salamander (Andrias japonicus) distribution in western Japan using multi-copy nuclear DNA marker 査読

    Shunsuke Hidaka, Toshiaki S. Jo, Satoshi Yamamoto, Koki R. Katsuhara, Sei Tomita, Masaki Miya, Makihiko Ikegami, Atushi Ushimaru, Toshifumi Minamoto

    Limnology   25 ( 2 )   189 - 198   2024年2月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    Japanese giant salamander (Andrias japonicus) is one of the largest amphibian species in the world and an iconic species in Japan. However, as its distribution has recently declined across the country, rapid and extensive monitoring of the distribution is urgently needed for its efficient conservation. Here, we used environmental DNA (eDNA) analysis to assess the Japanese giant salamander’s distribution in western Japan and, for that purpose, we collected 410 water samples from 12 rivers. We then developed a new eDNA assay for multi-copy nuclear DNA (nuDNA) of the giant salamander and compared the eDNA detectability of the nuDNA marker with that of a previous mitochondrial DNA (mtDNA) marker. Throughout the survey, we detected target eDNA from 162 water samples using either of the markers, which generally corresponded to the known natural distribution of the species. Additionally, the use of the nuDNA marker allowed for higher detection rate of target eDNA than the mtDNA marker. Moreover, the detection rate of target eDNA decreased substantially in water samples with higher conductivity and also partly in those with higher pH, suggesting their negative impacts on the salamander’s ecology. Our results demonstrated that eDNA analysis with multi-copy nuDNA marker is highly useful for efficient and sensitive surveillance of Japanese giant salamander’s distribution. Our study provided the methodology for efficiently monitoring the Japanese giant salamander’s distribution via eDNA analysis and facilitating conservation activities for them.

    DOI: 10.1007/s10201-023-00740-7

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    その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/s10201-023-00740-7/fulltext.html

  • Reproductive biology of the introduced red-swamp crayfish Procambarus clarkii (Girard, 1852) (Decapoda: Astacidea: Cambaridae) in western Japan 査読

    Quang-Tuong Luong, Rika Shiraishi, Tadashi Kawai, Koki R Katsuhara, Kazuyoshi Nakata

    Journal of Crustacean Biology   43 ( 4 )   2023年10月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Oxford University Press (OUP)  

    Abstract

    The red swamp crayfish Procambarus clarkii (Girard, 1852) has been responsible for negative impacts on native benthic fauna and flora in invaded freshwater ecosystems around the world, including Japan. We need to clarify the reproductive biology in the invaded habitats as basic information to effectively control the introduced populations, but the reproductive biology of P. clarkii in Japan (especially in western Japan) has not been well studied. We conducted monthly samplings of P. clarkii from November 2015 to November 2016 in a pond (which does not freeze, even in winter) in Okayama, western Japan, both by using shrimp cage traps and by hand nets to examine aspects of the reproduction, including a form alternation (i.e., Form I and II). We also reared spawning females in the laboratory and calculated the accumulated water temperature during the period to Stage-3 juveniles after spawning. The total number of individuals caught throughout the study period was 6,319 (2,601 males and 2,777 females, with eight of unknown sex and 933 juveniles). The males were all Form I with a breeding status from September to November 2016. We first found ovigerous females in July 2016 and females carrying hatchlings in October 2016, even in January 2016. The form alternation in males was confirmed not only in the cheliped length, but in the hook length. In laboratory observations, approximately 52 days with approximately 1,222 °C degree-days of the accumulated water temperature were necessary to Stage-3 juveniles after spawning. Our results indicate that P. clarkii can reproduce within approximately five months of hatching.

    DOI: 10.1093/jcbiol/ruad063

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  • アメリカザリガニによる2種のトンボ類幼虫に対する捕食 査読

    水井 颯麻, 勝原 光希, 中田 和義

    CANCER   32   19 - 27   2023年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本甲殻類学会  

    DOI: 10.18988/cancer.32.0_19

    CiNii Books

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  • Intersexual flower differences in an andromonoecious species: small pollen‐rich staminate flowers under resource limitation 査読

    K. Murakami, K. R. Katsuhara, A. Ushimaru

    Plant Biology   24 ( 2 )   259 - 265   2022年3月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1111/plb.13383

    Web of Science

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    その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1111/plb.13383

  • The eco-evolutionary dynamics of prior selfing rates promote coexistence without niche partitioning under conditions of reproductive interference 査読

    Koki R. Katsuhara, Yuuya Tachiki, Ryosuke Iritani, Atushi Ushimaru

    JOURNAL OF ECOLOGY   109 ( 11 )   3916 - 3928   2021年11月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1111/1365-2745.13768

    Web of Science

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  • Covering and shading by neighbouring plants diminish pollinator visits to and reproductive success of a forest edge specialist dwarf species 査読

    A. Ushimaru, I. Rin, K. R. Katsuhara

    Plant Biology   23 ( 5 )   711 - 718   2021年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1111/plb.13267

    Web of Science

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    その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1111/plb.13267

  • The effects of temporal continuities of grasslands on the diversity and species composition of plants 査読

    Taiki Inoue, Yuki A. Yaida, Yuki Uehara, Koki R. Katsuhara, Jun Kawai, Keiko Takashima, Atushi Ushimaru, Tanaka Kenta

    ECOLOGICAL RESEARCH   36 ( 1 )   24 - 31   2021年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1111/1440-1703.12169

    Web of Science

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  • Prior selfing can mitigate the negative effects of mutual reproductive interference between coexisting congeners 査読

    Koki R. Katsuhara, Atushi Ushimaru

    FUNCTIONAL ECOLOGY   33 ( 8 )   1504 - 1513   2019年8月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1111/1365-2435.13344

    Web of Science

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  • Development of microsatellite markers for the annual andromonoecious herb Commelina communis f. ciliata (Commelinaceae) 査読

    Koki R. Katsuhara, Naoyuki Nakahama, Taketo Komura, Masaya Kato, Yuko Miyazaki, Yuji Isagi, Motomi Ito, Atushi Ushimaru

    GENES & GENETIC SYSTEMS   94 ( 3 )   133 - 138   2019年6月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1266/ggs.18-00058

    Web of Science

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  • Ski runs as an alternative habitat for threatened grassland plant species in Japan 査読

    Yuki A. Yaida, Takuma Nagai, Kazuya Oguro, Koki R. Katsuhara, Kei Uchida, Tanaka Kenta, Atushi Ushimaru

    Palaearctic Grassland   42   16 - 22   2019年6月

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  • Functional significance of petals as landing sites in fungus-gnat pollinated flowers of Mitella pauciflora (Saxifragaceae) 査読

    Koki R. Katsuhara, Shumpei Kitamura, Atushi Ushimaru

    FUNCTIONAL ECOLOGY   31 ( 6 )   1193 - 1200   2017年6月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1111/1365-2435.12842

    Web of Science

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  • Environmental DNA reflects spatial and temporal jellyfish distribution 査読

    Toshifumi Minamoto, Miho Fukuda, Koki R. Katsuhara, Ayaka Fujiwara, Shunsuke Hidaka, Satoshi Yamamoto, Kohji Takahashi, Reiji Masuda

    PLOS ONE   12 ( 2 )   2017年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1371/journal.pone.0173073

    Web of Science

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 都市環境が在来植物集団の存続を脅かすリスク:開花フェノロジーの環境応答に着目して

    研究課題/領域番号:25K15523  2025年04月 - 2028年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    勝原 光希

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    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

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  • 送粉者を介した競争関係にある植物の多種共存メカニズム

    2025年04月 - 2026年03月

    公益財団法人 稲盛財団  稲盛研究助成金 

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    担当区分:研究代表者 

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  • 送粉者を介した繁殖干渉下での共存機構:野外生物群集を模した競争実験

    2024年04月 - 2025年03月

    京都大学生態学研究センター  共同研究a 

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    担当区分:研究代表者 

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  • 都市環境下における在来植物集団の遺伝的多様性と存続可能性の評価

    研究課題/領域番号:21K17914  2021年04月 - 2026年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    勝原 光希

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    配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

    現在世界中で進行している都市化に伴う人口地の増加は、在来植物の生育地の喪失、縮小化や分断化を引き起こし、生物多様性に負の影響を与えることが知られている。都市環境下の在来植物種集団においては、特に遺伝的多様性が低下していることが多く報告されており、今後そのような集団では局所絶滅のリスクが増加していくことが懸念される。本研究では、里山域から都市域にかけて分布している在来一年生草本ツユクサを用いて、都市化に伴う集団の遺伝的多様性及び存続可能性の低下の関係について調査を行う。さらに、野外データや栽培実験を組み合わせ、遺伝的多様性の低下が都市集団の絶滅リスクを増加させるメカニズムについて明らかにし、保全生態学の基礎を担う知見を得ることに加え、生態系の保全や管理に関する新たな示唆を得ることを目的とする。
    計画の初年度となる本年度は、岡山市北区の中山間地域と都市地域から調査対象集団を選定し、開花量調査・結実率調査・来年度以降に向けた種子のサンプリングを行った。特に、都市地域におけるツユクサの繁殖生態の実態を明らかにすることを目的に、2つの中山間地域から約200集団、2つの都市地域から約40集団について全開花期間(7~10月)にわたる経時的な開花量調査を精力的に行い、開花フェノロジーの集団間比較に取り組んだ。これらの結果から、都市環境下におけるツユクサの開花フェノロジーには、それぞれの地域の違いだけでなく、側溝内の集団や道路脇の集団、あるいは農地の集団かといった、局所的な成育環境の違いが大きな影響を与えることを明らかにした。これらの成果は、繁殖成功や集団の存続性に対しても周辺の景観要素と局所的な成育環境が同時に影響を与えることを示唆しており、多様な局所環境を内包する都市生態系での植物のふるまいを理解するうえで重要な知見であるといえる。

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  • 繁殖干渉下の共存を可能にする進化的救済のメカニズム

    研究課題/領域番号:20J01271  2020年04月 - 2023年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    勝原 光希

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    配分額:4810000円 ( 直接経費:3700000円 、 間接経費:1110000円 )

    本研究課題「繁殖干渉下の共存を可能にする進化的救済のメカニズム」では、従来の理論からは共存困難であると考えられる近縁植物種の共存機構について、繁殖様式の進化による進化的救済が共存を促進するという仮説の検証を目的としている。具体的には、送粉者を介した繁殖干渉(他種の花粉が柱頭に運ばれてくることによる種子生産量の低下)が存在するにも関わらず、野外で同所的に分布している在来近縁草本2品種ツユクサとケツユクサを用いて、自動自家受粉の進化に伴う自殖率の増加が進化的救済をもたらすかどうかについて調査を進めている。
    本課題では、実際に野外集団で繁殖干渉が自殖の進化を引き起こしているかどうかを検証することを目的に、岡山県・兵庫県のケツユクサが単独で生育する野外集団(単独集団)とツユクサとケツユクサが同所的に分布する野外集団(共存集団)のケツユクサを対象に調査を行った。結果、自殖率については単独集団と共存集団で統計的に有意な差がみられなかったが、単独集団には自殖率が低い集団から高い集団まで幅広く存在した一方で、共存集団では比較的高い自殖率の集団しか見られなかった。このことは、ケツユクサは単独で存在する場合にも幅広い自殖率を示し、もともと保持していた自殖率のバリエーションが繁殖干渉をもたらすツユクサとの共存を可能にしているというアイデアを支持しているかもしれない。今後は、自殖率の高い集団と低い集団において、その違いをもたらす環境条件や花形態等について明らかにしていく必要がある。

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  • 繁殖干渉下における在来近縁植物種の共存機構の解明‐ツユクサ・ケツユクサ系を用いて

    研究課題/領域番号:17J01902  2017年04月 - 2020年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    勝原 光希

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    配分額:2800000円 ( 直接経費:2800000円 )

    植物の多種共存機構の解明は生態学における中心的議題であり、伝統的には、それらは異なる送粉者に適応した花形態や開花期のずれといった、ニッチ分割理論によって説明されてきた。本研究では、「先行自家受粉率の進化が繁殖干渉下の2種共存を可能にする」という仮説の検証を目的とし、本年度はツユクサ・ケツユクサ野外集団における集団遺伝学的な調査及び、数理モデルを用いたシミュレーションによる共存条件の模索を行った。
    まず、繁殖干渉が集団の遺伝構造や自殖率に与える影響について検証を行った。昨年度までに開発したケツユクサに適応可能なマイクロサテライトマーカーを用いて、ツユクサとケツユクサの共存集団とケツユクサの単独集団から採取した葉のDNAを抽出しジェノタイピングを行い、集団間の遺伝構造や自殖率の比較を行った。結果から、共存集団では、単独集団と比較し、遺伝的多様性は変化しない一方で、近交係数や推定自殖率が増加する傾向があることが明らかになった。このことは、繁殖干渉の存在下で自殖的な個体が増加していることを示唆している。
    さらに数理モデルを用いたシミュレーションから、、送粉者量や近交弱勢等のパラメータについて、共存を可能にするパラメータ領域について詳細な解析を行った。結果から、中程度の送粉者制限があること、及び、近交弱勢の強度が集団の自殖率の増加に伴って減少すること条件では、2種で先行自家受粉が共進化することによって長期的な共存が可能になることが示唆された。これらの結果は、繁殖干渉下での近縁種の共存機構を、従来の理論であるニッチの分割や空間構造を伴う棲み分け等とは異なる視点から説明するものであり、植物の多種共存メカニズムだけでなく、植物の多様な繁殖様式の進化に関する知見を深める重要な発見である。

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担当授業科目

  • 実践型水辺環境学及び演習Ⅰ (2024年度) 第1学期  - 木5~8

  • 実践型水辺環境学及び演習Ⅱ (2024年度) 第2学期  - 木5~8

  • 実践型水辺環境学及び演習I (2024年度) 第1学期  - 木5~8

  • 実践型水辺環境学及び演習II (2024年度) 第2学期  - 木5~8

  • 応用生態学 (2024年度) 後期  - 月5~6

  • 応用生態学演習B (2024年度) 通年  - その他

  • 植生管理学 (2024年度) 第3学期  - 月3~4,木3~4

  • 環境生物学実験 (2024年度) 第1学期  - 火5~7,金5~7

  • 環境生物学実験 (2024年度) 第1学期  - 火5~7,金5~7

  • 統計・数値解析演習 (2024年度) 通年  - その他

  • 保全植物学 (2023年度) 後期  - 木6~7

  • 実践型水辺環境学及び演習Ⅰ (2023年度) 第1学期  - 木5~8

  • 実践型水辺環境学及び演習Ⅱ (2023年度) 第2学期  - 木5~8

  • 実践型水辺環境学及び演習I (2023年度) 第1学期  - 木5~8

  • 実践型水辺環境学及び演習II (2023年度) 第2学期  - 木5~8

  • 応用生態学 (2023年度) 後期  - 月5~6

  • 応用生態学演習 (2023年度) 前期  - その他

  • 応用生態学演習 (2023年度) 後期  - その他

  • 応用生態学演習B (2023年度) 通年  - その他

  • 植生管理学 (2023年度) 第3学期  - 月3~4,木3~4

  • 環境マネジメントコース演習 (2023年度) 第1学期  - 火3~4,金3~4

  • 環境・社会基盤系概論 (2023年度) 第3学期  - 水1~2

  • 環境・社会基盤系概論 (2023年度) 第3学期  - 水1~2

  • 環境・社会基盤系概論 (2023年度) 第3学期  - 水1~2

  • 環境・社会基盤系概論 (2023年度) 第3学期  - 水1~2

  • 環境生物学実験 (2023年度) 第1学期  - 火5~7,金5~7

  • 環境生物学実験 (2023年度) 第1学期  - 火5~7,金5~7

  • 統計・数値解析演習 (2023年度) 通年  - その他

  • Laboratory in Environmental Biology (2022年度) 第1学期  - 火5~7,金5~7

  • 保全植物学 (2022年度) 後期  - 木6~7

  • 実践型水辺環境学及び演習Ⅰ (2022年度) 第1学期  - 木5~8

  • 実践型水辺環境学及び演習Ⅱ (2022年度) 第2学期  - 木5~8

  • 実践型水辺環境学及び演習I (2022年度) 第1学期  - 木5~8

  • 実践型水辺環境学及び演習I (2022年度) 第1学期  - その他

  • 実践型水辺環境学及び演習II (2022年度) 第2学期  - 木5~8

  • 応用生態学演習 (2022年度) 前期  - その他

  • 応用生態学演習 (2022年度) 後期  - その他

  • 植生管理学 (2022年度) 第3学期  - 月3~4,木3~4

  • 植生管理学 (2022年度) 第3学期  - 月3~4,木3~4

  • 環境生物学実験 (2022年度) 第1学期  - 火5~7,金5~7

  • 保全植物学 (2021年度) 後期  - 木6~7

  • 応用生態学演習 (2021年度) 前期  - その他

  • 応用生態学演習 (2021年度) 後期  - その他

  • 環境・社会基盤系入門 (2021年度) 第1学期  - 水1~2

  • 環境生物学実験 (2021年度) 第1学期  - 火5~7,金5~7

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