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ニホンミツバチ(Apis cerana japonica)の遺伝的多様性に影響する景観要因と遺伝構造
*永光輝義, 安田美香, 滝久智, 岡部貴美子(森林総研), 五箇公一(国環研)
目的と結論
採取地と方法
各採取地の遺伝的多様性を予測する要因
周辺の森林面積の増加とともに、農地を訪花するミツバチの数は増えることが知られている。景観要因は、ニホンミツバチの局所遺伝的多様性にどのように影響するのだろうか？
女王が交配した雄の多様度と花パッチを利用するコロニーの多様度は、周辺の森林面積ではなく水田や市街地の面積の増加、降水量の減少、気温の上昇とともに高まる。日本列島におけるニホンミツバチの核SSRの遺伝構造は弱く、中央部で遺伝的多様性が高い。
本州、四国、九州、隠岐、壱岐の島々の標高0～967mに139採取地を設定した。それらのうち、76採取地のそれぞれで同じコロニーの巣に出入りする20ワーカーを、63採取地のそれぞれで花パッチを訪れた20ワーカーを、2011年10月から2012年9月に採取した。
128 130 132 134 136 138 140 142
3032
3436
3840
42
Longitude (˚E)
Latit
ude
(˚N)
27
76
32
90
115
26
647369
51
454238
5
41
75
504830
6
915
17
39
81
49
7983
80
108
103
132
16
138137
33
95100
122106
139
77
3631
86
124
105
87
128
28
24 20
8596
43
67
111
118
44
47
135
5699
4066
97
120
37
114
129
13
19
98
8
134
21
7274
2225
84
2935
6561
59
18
7068
71
101
7432
1
141210
63
46
5760
53
52
110
102
34
23
5558
54
82109112
116117119
62
113
11
94919293
125
88
121123
126130
133131
127136
89104107
78
Fig. 1
Table 1. Genetic diversity in father and mother populations at each and multiple loci
Locus Father*
Heterozygosity Heterozygosity Heterozygosity Fixation
within population within individual within population index
(HE) (HO) (HE) (FIS)
Ac2 0.571 0.604 0.552 -0.094
Ac27 0.356 0.396 0.414 0.045
Ac3 0.653 0.676 0.632 -0.071
Ac30 0.613 0.669 0.632 -0.058
Ac35 0.695 0.532 0.690 0.228
Ap049 0.295 0.360 0.327 -0.101
Multilocus 0.530 0.540 0.541 0.003
*Father population consists of 278 haploids (2 frequent genotypes in each site).
**Mother population consists of 139 diploids (1 frequent genotypes in each site).
Mother**
Table 2. Effects of geography, climate, season, and land use on logistic-linked genetic diversity
Explanatory variable*
Diversity Heterozygosity Diversity Heterozygosity
Most predictable scale 5 km 5 km 1 km 1 km
Longitudinal periphery -0.138 -0.173 -0.294 -0.094
Altitude 0.089
Slope angle 0.129
Slope south-facing 0.074
Percipitation -0.184 -0.103 -0.181
Mean temperature 0.153 0.172
Maxinum snow depth 0.126
Mean solar radiation 0.105
Season (max: Jun, min: Dec) 0.291 0.123
Season (max: Sep, min: Mar) 0.132 0.226
Paddy field 0.149 0.145
Farmland
Urban area 0.224 0.070
Natural forest -0.091
Artificial forest
Grassland
Landuse diversity
Random effect of site (SD) 0.553 0.325 0.534 0.183
Father Mother
��1"
��2"
1 3 5
-2400
-2200
-2000
-1800
-1600
1 3 5
-2100
-2000
-1900
-1800
-1700
-1600
Sm$LnPd
��1"
��2"
No. of clusters
Log
likel
ihoo
d
a) b)
c) d)
e) f)
Site
1
139
50
100
10 10
��1"
��2"
��1"
��2"Fst = 0.135Fst =
0.073
��1"
��2"
��1"
��2"
Fst = 0.318
Fst = 0.025
Inferred ancestry
Fig. 2
130 134 138
0.3
0.5
0.7
0.9
Longitude (˚E)
130 134 138
0.1
0.3
0.5
Longitude (˚E)
130 134 138
0.0
0.4
0.8
Longitude (˚E)
130 134 138
0.30
0.45
0.60
1000 2000
0.3
0.5
0.7
0.9
Annual perceptation (mm)
Diff
eren
cy in
fath
ers
1000 2000
0.1
0.3
0.5
Annual perceptation (mm)
Het
eroz
ygos
ity in
fath
ers
1000 2000
0.0
0.4
0.8
Annual perceptation (mm)
Diff
eren
cy in
mot
hers
1000 2000
0.30
0.45
0.60
Het
eroz
ygos
ity in
mot
hers
6 8 12 16
0.3
0.5
0.7
0.9
Annual mean temperature (˚C)
Diff
eren
cy in
fath
ers
6 8 12 16
0.1
0.3
0.5
Annual mean temperature (˚C)
Het
eroz
ygos
ity in
fath
ers
10 12 14 16
0.0
0.4
0.8
Annual mean temperature (˚C)
Diff
eren
cy in
mot
hers
10 12 14 16
0.30
0.45
0.60
Het
eroz
ygos
ity in
mot
hers
2 4 6 8 12
0.3
0.5
0.7
0.9
Month
Diff
eren
cy in
fath
ers
2 4 6 8 12
0.1
0.3
0.5
Month
Het
eroz
ygos
ity in
fath
ers
4 6 8 10
0.0
0.4
0.8
Month
Diff
eren
cy in
mot
hers
4 6 8 10
0.30
0.45
0.60
Het
eroz
ygos
ity in
mot
hers
0 20 40
0.3
0.5
0.7
0.9
Paddy field in 5-km radius (km^2)
Diff
eren
cy in
fath
ers
0 20 40
0.1
0.3
0.5
Paddy field in 5-km radius (km^2)
Het
eroz
ygos
ity in
fath
ers
0.0 1.0 2.0
0.0
0.4
0.8
Paddy field in 1-km radius (km^2)
Diff
eren
cy in
mot
hers
0.0 1.0 2.0
0.30
0.45
0.60
Het
eroz
ygos
ity in
mot
hers
0 20 40 60
0.3
0.5
0.7
0.9
Urban area in 5-km radius (km^2)
Diff
eren
cy in
fath
ers
0 20 40 60
0.1
0.3
0.5
Urban area in 5-km radius (km^2)
Het
eroz
ygos
ity in
fath
ers
0.0 1.0 2.0
0.0
0.4
0.8
Urban area in 1-km radius (km^2)
Diff
eren
cy in
mot
hers
0.0 1.0 2.0
0.30
0.45
0.60
Het
eroz
ygos
ity in
mot
hers
Fig. 3
a
b
c
d
Longitude(˚E)
Percepitation (mm)
Month(Jan:1-Dec:12)
Paddy field (km2)
Urban area (km2)
Het
eroz
ygos
ity
Fath
erM
othe
r
Div
ersi
tyH
eter
ozyg
osity
e
f
g
h
i
j
k
l
q
r
s
t
m
n
o
p
Div
ersi
ty
Temperature (˚C)
u
v
w
x
それらのワーカーの核SSR6座の遺伝子型を決定し、Colony 2.1をもちいて各採取地のワーカーの父母の遺伝子型を推定した。 母（女王）が交配した父（雄）の多様度とそれらの雄のアリルの異型接合度を139採取地で算出し、花パッチあたり母（コロニー）の多様度とそれらの母のアリルの異型接合度を63採取地で算出した。
採取地の位置、地形、気候、採取季節、景観の要因から、それらの多様度と異型接合度（ペアが異なる頻度）を、採取地のランダム効果を含む統計模型により予測した。景観要因は、半径1～5kmのスケールを評価した。 各採取地から、最高頻度の1母あるいは2父からなる集団の遺伝構造を推定した。
遺伝構造 母の集団の固定指数は0に近く、父母の遺伝子型はひとつのクラスターにまとめる場合が最も尤度が高い。 日本列島中央部において、遺伝的多様性の高いクラスターが高頻度で、各採取地の遺伝的多様性も高い。
