転座した植物個体群の遺伝学的モニタリングの実践

Genetic monitoring of translocated plant populations in practice.

• Fabienne Van Rossum
• Olivier J Hardy
• Sarah Le Pajolec
• Olivier Raspé

抄録

植物の転座は、交配した個体群と繁殖していない個体群の遺伝的多様性の回復を可能にし、危機的な絶滅危惧種の絶滅を防止するのに役立つ。しかし、遺伝的に生存可能な個体群の回復における植物転座の成功と、それに関連して考えられる重要な要因については、まだ十分に評価されていない。このギャップを埋めるために、私たちはベルギー南部の2つの大規模な自然源個体群の種子から得られた植物の転座によって作られた、あるいは強化されたアルニカ・モンタナの3つの個体群の徹底的な遺伝学的モニタリングを実施しました。9つのマイクロサテライトマーカーをジェノタイピングし、2世代（移植株、F1種子子孫、新設のF1幼苗）にわたってフィットネスの定量的形質を測定した。転座から2年後には、世代をまたいで高い遺伝的多様性と低い遺伝的分化、広範な現代花粉の流れ、F1世代での種子源間の混交、種子からの新しい個体のリクルートなど、遺伝的修復が効果的に行われていた。植物の体力に対する部位、種子源、母体植物の効果を検出した。この結果はまた、表現型の可塑性が短期的な個体の生存と長期的な適応能力に寄与し、環境条件の変化に対する個体群の進化的回復力を高める可能性を示唆している。また、F1世代の初期の生命段階では、ヘテロシスやアウトブリード抑制の兆候は見られなかった。本研究で得られた知見は、転作の成功のためには、転作の設計（700株の混合種を高密度に植栽）と、転作後の最初の数年間に開花、無作為交配、種子からのリクルートを最大化した転作準備地の管理が重要であることを強調するものであった。

Plant translocations allow the restoration of genetic diversity in inbred and depauperate populations and help to prevent the extinction of critically endangered species. However, the successes of plant translocations in restoring genetically viable populations and the possible associated key factors are still insufficiently evaluated. To fill this gap, we carried out a thorough genetic monitoring of three populations of Arnica montana that were created or reinforced by the translocation of plants obtained from seeds of two large natural source populations from southern Belgium. We genotyped nine microsatellite markers and measured fitness quantitative traits over two generations (transplants, F1 seed progeny and newly established F1 juveniles). Two years after translocation, the genetic restoration had been effective, with high genetic diversity and low genetic differentiation across generations, extensive contemporary pollen flow, admixture between seed sources in the F1 generation and recruitment of new individuals from seeds. We detected site, seed source and maternal plant effects on plant fitness. The results also suggest that phenotypic plasticity may favour short-term individual survival and long-term adaptive capacity and enhance the evolutionary resilience of the populations to changing environmental conditions. We found no sign of heterosis or outbreeding depression at early life stages in the F1 generation. Our findings emphasize the importance of the translocation design (700 transplants of mixed sources, planted at high density) as well as the preparatory site management for the successful outcome of the translocations, which maximized flowering, random mating, and recruitment from seeds in the first years after translocation.

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