シンポジウム「生物資源の数理モデリング：遺伝子から水産資源まで」
日時
2005年8月19日（金） 13時20分から17時まで
場所
遠洋水産研究所 大会議室（1F正面入口すぐ） 静岡市清水区折戸5-7-1
JR清水駅より静鉄バス三保山手線20分「東海大学海員学校前」下車、徒歩5分
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講演
13:20-13:30 黒田啓行（遠洋水産研究所）
「企画趣旨説明」
13:30-14:00 金岩稔（遠洋水産研究所・JANUS）
「メイン州におけるホクヨウオオバフンウニの資源評価と資源管理」
14:00-14:45 原田泰志（三重大学生物資源学部）
「変動に対して頑健な管理方策」
14:45-15:15 休憩
15:15-15:45 石濱史子（国立環境研究所）
「絶滅危惧植物サクラソウの種子繁殖に対する空間構造の影響」
15:45-16:30 嶋田正和（東京大学総合文化研究科）
「遺伝子組換え作物から近縁野生植物への遺伝子浸透過程
−中立説モデルの拡張」
16:30-17:00 総合討論 （座長：岡村寛）
非公式セッション
17:00-17:30 参加者の研究紹介（一人5分間、希望者5名ほど）
18:30-20:30 懇親会（清水中心街での予定）
≪講演要旨≫
メイン州におけるホクヨウオオバフンウニの資源評価と資源管理
金岩稔（遠洋水研・JANUS）
金岩稔（遠洋水研・JANUS）
アメリカ合衆国東海岸、カナダ国境付近に位置するメイン州では1987年からホクヨウオオバフンウニ（Strongylocentrotus droebachiensis）の漁業が本格化し、1993年には18000トンを超える漁獲があった。しかしながらその後資源状態の悪化から漁獲高は落ち込み、2004年には2700トンを下回る漁獲に留まっている。資源の悪化により資源評価の必要性が望まれたため、DMR（Department of Marine Resources in Maine）は2001年にトロール調査を開始しホクヨウオオバフンウニの資源評価、資源動態の解析を開始した。こういったトロール調査で得られるデータが最終的な資源評価に与える影響は資源管理方策を決定する上で重要であるとともに、一般的に水産資源評価に使われるモデルの客観的な頑健性を見ることは興味深い。本講演ではこのホクヨウオオバフンウニを想定したモンテカルロシミュレーションモデルを用い、ベイズ推定法を用いた資源評価モデルの頑健性を計る。
頑健性の評価は、データの損失（ある年のデータが無い、漁業依存、非依存のデータどちらかしか得られないといった量的な損失）や誤差の有無・大小に注目したいくつかのシナリオを作成し、理想的状態（全ての誤差が無く全ての入力データが揃っている場合）での各資源評価パラメータ（自然死亡率・再生産・総資源量・資源利用率）の推定誤差と比較することによって行う。
その結果1)調査データによって結果の精度が向上するかは、含まれる誤差に依存する。2)今回のモデルの場合モデルの構造上漁獲データに誤差がある場合最も精度が悪くなる。3)サイズ頻度データは少なくとも一系列以上精度の良いデータが必要。1)と3)をあわせて考えると、漁業依存データでは精度を上げにくいサイズ頻度データを埋めるために調査漁獲は有効であると考えられる。
変動に対して頑健な管理方策
原田泰志（三重大学生物資源学部）
原田泰志（三重大学生物資源学部）
産卵量や親魚量と加入量の関係（再生産関係）に海洋環境の変動などを反映した時間変動がある状況での漁獲管理方策について，数理的手法を用いた議論を紹介する。
再生産関係に時間変動がある場合、それを将来にわたって完全に予測でき、漁獲強度を完全にコントロールできるならば、最適な（たとえば漁獲量の長期間平均を最大にする）漁獲をすることができる。しかし、完全な予測が不可能であるだけでなく、漁獲強度の完全なコントロールも不可能であることから、最適をめざすことは非現実的であり、より現実的な漁獲管理方策を検討することが重要である。
環境変動のもとでの漁獲管理方策について、以下のようなことが知られている。
１：変動が時系列相関をもたずランダムであるなら、平均的な再生産関係のもとで最適となるとり残し量や漁獲率を保つことで最適に近い漁獲をあげられる。また以下のようなことが主張されている。
２：とくに、漁獲率を一定に保つ方策は、環境変動に対して「頑健」で、最適な方策と大きく異ならない漁獲をもたらすことが多い。逆に予測に頼る方策は、予測がはずれたときの問題があり、頑健性に欠ける可能性がある。
３：漁獲管理方策策定のために、変動予測や変動機構の理解は重要ではない。漁獲管理のためには、環境の調査研究より、適正な漁獲率の実現のために、より大きな努力を注ぐべきである。これらのことをふまえると、数理的手法により検討できる課題として、以下のようなものは重要と考えられるだろう。
ア：現実には、平均的な再生産関係も正確にはわからない。その状況で適切な漁獲率をどのようにして求めるか本講演では、このような問題意識に基づき，例として、我が国周辺海域の資源評価（平成１６年度版）をもとに，マイワシ太平洋系群を想定したモデルを構築解析した結果を紹介し，議論する。
イ：漁獲率一定方策のような単純な方策が不適当になる現実的状況はないのか？逆に、単純な方策と最適方策の差が小さくなるのはどのような状況か。
検討の結果，「若齢魚の漁獲をへらし」、「低水準期に漁獲率が高まらないようにする」ということが実行できれば、変動環境においても最適に近い漁獲をあげられることが示唆された。
絶滅危惧植物サクラソウの種子繁殖に対する空間構造の影響
石濱史子（国立環境研究所）
石濱史子（国立環境研究所）
絶滅危惧植物の衰退には、生息地破壊や撹乱パターンの改変などによる個体群の空間構造の変化が関与している場合が多い。しかし、空間構造が影響するメカニズムには複数の遺伝的・人口学的要因が含まれ、これらの相互作用も含めた影響の全体像を野外調査のみで明らかにすることは困難である。野外で推定したパラメータを空間構造化モデルによって統合するアプローチが効果的と考えられる。このようなアプローチにより、絶滅危惧植物サクラソウの種子繁殖に対する空間構造の影響を予測した。
サクラソウは、異型花柱性という繁殖様式(2タイプの花型が個体群内に存在し、異なるタイプ間の交配のみ和合)をもち、主にマルハナバチが花粉を媒介する。強い近交弱勢があることが知られている。生息地破壊などで個体群のサイズが縮小したり密度が低くなれば、送粉昆虫の訪花行動の変化・偶然による花型比の偏り・近親交配などによって種子生産が低下する可能性がある。花型の配置と個体数密度を制御した実験個体群での送粉者の行動、花粉流動、自然個体群での血縁個体の分布を実測した。これらに基づいた花粉流動モデルによる予測の結果、異なる花型の個体が近傍に存在するかどうかが、種子繁殖成功に最も強く影響することが示唆された。個体群サイズの影響は限定的で、極端に小さい場合にのみ種子生産が低下し、交配相手数（異なる花型個体の数）を介した影響と考えられた。また、近交弱勢の影響は個体群のサイズと関係がなかった。
遺伝子組換え作物から近縁野生植物への遺伝子浸透過程−中立説モデルの拡張
嶋田正和（東京大学総合文化研究科）
嶋田正和（東京大学総合文化研究科）
GM作物は、日本では農林水産省・環境省合同の総合検討会議・農作物分科会において審査され、競合上の優位性／有害物質の産生性／交雑性の3点から評価されている。前者2つは温室や隔離圃場の試験によって数年の期間で定量的評価が可能である。それに比べて交雑性は、自然生態系での調査が広い地域に渡って長期間かかり、さらに確率過程の問題がいっそう困難にさせている。それは、近縁野生植物がGM作物との交雑により導入遺伝子を受け取ると、やがて野生植物個体群に遺伝的浮動（確率過程）が絡むので、条件が同じでも時には導入遺伝子が消滅したりあるいは蔓延したりと、現象が揺らぐことである。
その場合に、選択的優位性が付与され野生種が強雑草化する、あるいは有毒物質産生性が付与され周囲の野生植物を駆逐する可能性が懸念される。この場合、作物と近縁野生種とでどのくらい雑種の稔性が発揮され、どのくらい迅速にその野生植物の集団に遺伝子浸透していくかは、既存のデータが非常に乏しい。さらに、誤った考えとして、その遺伝子を受け取った野生植物が自然界で選択上の有利性を発揮する可能性はないので、遺伝子浸透が広く拡大することはない、といった意見が一部に見られる。しかし、仮に組換え遺伝子が自然生態系で中立であったとしても、Kimura(1968)の中立説を引くまでもなく、万が一にはその近縁野生種個体群に広く浸透していく可能性がある。これは遺伝的多様性の保全の観点からも看過できない。
このような状況で、農林水産省や環境省の研究機関は、GMダイズやGMセイヨウナタネについて交雑性の調査を開始している。この調査と並行して、我々は木村の中立説モデル（反応拡散方程式による遺伝子頻度の確率分布動態）を拡張して、自然生態系としてのメタ個体群を模倣した二次元格子モデルの数値シミュレーションを紹介する。このモデルは、１つの局所個体群の内部に遺伝子頻度の拡散近似（木村の中立説のモデル）を利用し、さらにメタ個体群へと伝播する過程で格子モデルを使う。さらに、虫媒花か風媒花かの２つの花粉流動モードを持っている。その結果、わずか選択係数１％の増減によって、やがて遺伝子頻度は大きな差異を示すことが分かった。
交雑性と遺伝子浸透の研究は、大規模長期の野外モニタリング、交雑性の圃場実験、数値シミュレーション等によって、多方面からの総合的な研究戦略が必要である。そして、交雑性の観点からGM作物の許認可はどのような社会的合意をもって判断すべきかを探りたい。