カタバミ（Oxalis corniculata）には緑葉型と赤〜赤紫葉型があります。2023年の Science Advances 研究は、このleaf-color polymorphismが都市heat islandへの適応と関係するかを、local・landscape・global observation、growth experiment、photosynthesis、population genomicsで検証しました。
都市では赤葉、緑地では緑葉が多い
東京周辺の<500 m scale、<50 km scaleに加え、iNaturalist由来のglobal observationsを解析すると、urban habitatほどred-leaved individualsの頻度が高く、green habitatではgreen-leaved typeが優勢でした。
赤葉はheat stressで有利、緑葉は平常条件で有利
25℃などnonstress条件ではgreen-leaved plantsのdry biomassやseed pod数が高い傾向でした。
一方、35℃ growth chamberやbrick pavementを使ったheat-stress experimentではred-leaved plantsのsurvival・growth・reproductionが有利になりました。photosystem IIのFv/Fmもheat stress後にred leafで保たれました。
つまり赤葉にはstress tolerance benefitがある一方、穏やかな環境ではcostがあるtrade-offです。
anthocyaninは多いが、因果mechanismの全てではない
red leavesではanthocyaninとchlorophyll contentが高く、red pigmentのspectrumもanthocyaninと整合しました。anthocyaninによるlight attenuationやROS scavengingは有力mechanismですが、この研究だけで「anthocyaninが全ての耐熱性を生む」と因果を完全に切り分けたわけではありません。
5282 SNPは赤葉が複数回進化した可能性を示す
東京周辺136 individualsから5282 SNPを解析。phylogenyとleaf color distributionから、red-leaf phenotypeがancestral greenから複数回独立に生じた可能性が示されました。
都市は人間が作った新しいselection environmentです。この身近な雑草は、urban heat islandがrapid adaptive evolutionを起こし得ることを見せる好例です。
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参考文献
- Fukano Y et al. From green to red: Urban heat stress drives leaf color evolution. Science Advances. 2023;9:eabq3542. https://doi.org/10.1126/sciadv.abq3542
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