Development of a framework for controlling aquatic ecosystem dynamics using host-parasite systems as a model system
| Project/Area Number |
20H03323
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 45040:Ecology and environment-related
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| Research Institution | Ryukoku University (2022-2023)
Kyoto University (2020-2021) |
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Principal Investigator |
潮 雅之 龍谷大学, 公私立大学の部局等, 研究員 (40722814)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鏡味 麻衣子 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (20449250)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | 生態系制御 / 宿主-寄生者系 / 非線形時系列解析 / ツボカビ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では研究代表者が取得した世界的に見ても非常に貴重な「高頻度かつ網羅的な生物群集時系列データ」と「先進的な非線形時系列データの解析手法」を利用して、野外生態系での生物個体数の増減やその要因を予測し、その予測を野外における操作実験によって証明することを目的とする。野外の系として閉鎖淡水系 (例えば人工的に生成した小型水槽) を対象とし、その中の宿主-寄生者系の操作を試みる。具体的にはツボカビと藻類を対象にしてその個体数増減の制御を試みる。本研究を通して、複雑な野外生態系動態の予測と制御を可能にするための枠組み構築を行いたいと考えている。
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度となる４年目はこれまでの野外モニタリングで取得したサンプルの定量的環境DNAメタバーコーディングを実施し、得られた配列データの解析、解釈を行った。
まず昨年度不具合のあった定量環境DNAメタバーコーディングの実験系の改善を行った。定量用の標準DNAを新規に発注し、使用する標準DNAの数を従来の5種類から3種類に減らし、サンプル内にもともと含まれるDNAから得られる配列数の割合を増やす方策を取った。その後再度ITS領域のシーケンスを行った結果、シーケンス後に各サンプルから得られた標準DNAの濃度と配列数はきれいな線形関係を示し、野外実験の前後で取得したサンプルの定量的環境DNAメタバーコーディングデータを取得することに成功した。得られたデータを解析した結果、ツボカビ添加3時間後と１日後において、ツボカビDNA濃度の顕著な上昇がみられ、野外操作実験により系内のツボカビ密度の上昇を引き起こすことに成功したことが判明した。また、直接操作を施していないツボカビ以外の生物についても変化がみられた。例えば、Naemateliaceae科の菌類はツボカビ添加区では添加後13日を経ても相対優占度が非添加区に比べて低いままであった。また、Sporidiobolaceae科の菌類は添加直後に顕著な相対優占度の低下が見られた。これらは、ツボカビの系への導入が生物間相互作用を介して群集構造を変化させた可能性を示唆する。
研究発表成果としては、定量的な環境DNAメタバーコーディングを用いて水域サンプルの解析を行った研究成果２本がeLife誌から出版され、新規なニューラルネットワークを用いた近未来予測手法に関する論文がRoyal Society Open Science誌から発表された。また、2023年5月の国際eDNA学会と2024年3月の日本生態学会で関連成果の発表を行った。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(44 results)
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[Journal Article] Single dominant diatom can host diverse parasitic fungi with different degree of host specificity2021
Author(s)
Kagami, M., Seto, K., Nozaki, D., Nakamura, T., Wakana, H., & Wurzbacher, C.
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Journal Title
Limnology and Oceanography
Volume: -
Issue: 3
Pages: 667-677
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Parasitoid chytridiomycete Ericiomyces syringoforeus gen. et sp. nov. has unique cellular structures to infect the host2021
Author(s)
Karpov, S. A., Vishnyakov, A. E., Rene, A. R., Seto, K., Alacid, E., Paloheimo, A., Kagami, M., Kremp, A. & Garces, E.
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Journal Title
Mycological Progress
Volume: 20
Issue: 2
Pages: 95-109
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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