淡水魚の食性解析による食物網を介した放射性セシウム移行経路の解明

• Project/Area Number: 20K12141
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
• Research Institution: National Institute for Environmental Studies
• Principal Investigator: 石井 弓美子 国立研究開発法人国立環境研究所, 福島地域協働研究拠点, 主任研究員 (00620402)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 和田 敏裕 福島大学, 環境放射能研究所, 准教授 (90505562)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
• Keywords: 放射性セシウム / 淡水魚 / DNAメタバーコーディング / 食性解析 / ヤマメ / ヒゲナガカワトビケラ / 水生昆虫 / 生物利用性

Outline of Research at the Start

淡水魚の放射性セシウム濃度は、同一地点の同一種であっても個体間で非常にばらつきが大きく、濃度推移の予測が難しい。本研究では、どのような餌から放射性セシウムが取り込まれるのかを調べるために、ヤマメ等のDNAメタバーコーディングによる食性解析を行い、餌生物の組成と放射性セシウム濃度の関係を明らかにする。さらに、餌に含まれる放射性セシウムは、食性によって生物の体組織に吸収される生物利用性が大きく異なると考えられる。生物利用性の指標として、各生物間の栄養段階間移行係数を明らかにする。餌生物の組成と放射性セシウムの生物利用性を考慮して、淡水魚への放射性セシウム取り込みに重要な餌生物と移行経路を評価する。

Outline of Annual Research Achievements

福島県においては淡水魚の放射性Cs汚染が長期化しており、原発近傍では出荷制限が続いている。環境内から淡水魚に取り込まれる放射性Csの由来を明らかにすることは、淡水魚の放射性Cs 濃度推移の予測精度を向上させ、内水面漁業再開の将来展望を得るために重要である。本研究では、淡水魚のDNAによる食性解析により、餌となる生物からの放射性Cs移行を明らかにし、淡水魚への放射性Cs 取り込みに重要な餌生物と移行経路を評価する。

2023年度の成果として次のことが明らかになった。2017-2022年に福島県真野川、太田川、猪苗代湖、はやま湖において採集したヤマメ・ウグイ・アユ・ギンブナ・ウグイなど複数の魚種の淡水魚を解剖し、筋肉部と消化管内容物の放射性セシウム濃度を測定した。この結果、淡水魚の消化管内容物と筋肉部の放射性セシウム濃度は正の相関を示したが、同じ流域で採取された淡水魚であっても、消化管内容物の放射性セシウム濃度は、淡水魚の食性によって大きく異なることが分かった。さらに、消化管内容物と筋肉部の放射性セシウム濃度の比を、被食捕食関係における栄養段階間の放射性セシウム移行係数（Trophic transfer factor, TTF）として計算したところ、この値は淡水魚の体サイズと正の相関があった。このことは、大きな魚ほど魚食の傾向があり、餌に含まれる放射性セシウムの生物利用性が高いこと、また体サイズに依存した淡水魚の代謝がTTFに大きな影響を与えていると考えられた。

Research Products

• [Journal Article] Contrasting radiocesium transfer in the river and lake food webs: Importance of trophic level and food source (2023)
  • Author(s): Yumiko Ishii, Megumi Nakagawa, Shin-ichiro S. Matsuzaki, Jaeick Jo, Seiji Hayashi
  • Journal Title: Journal of Environmental Radioactivity Volume: 263 Pages: 1-12
  • DOI: 10.1016/j.jenvrad.2023.107184
• [Presentation] Seasonal- and Size- dependent foraging by the masu salmon (Oncorhynchus masou) revealed by DNA metabarcoding. (2023)
  • Author(s): 4.Ishii Y., Jo J., Kanasashi T., Wada T., Kondo N., Nakajima N., Saito R., Tamaoki M., Hayashi S.
  • Organizer: The eDNA Society International Meeting 2023
• [Presentation] DNAメタバーコーディングによるヤマメ食性解析. (2022)
  • Author(s): 石井弓美子
  • Organizer: 日本陸水学会・水生昆虫談話会共催公開シンポジウム「水生昆虫における環境DNAのいま」
  • Invited
• [Presentation] Radiocesium bearing microparticles cause a large variation in 137 Cs concentration in the aquatic insect, Stenopsyche marmorata in the Ota River, Fukushima, Japan. European Geoscience Union 2021 (2021)
  • Author(s): Ishii Y., Miura H., Jo J., Tsuji H., Saito R., Koarai K., Hayashi S
  • Organizer: European Geoscience Union 2021 (vEGU21: Gather Online)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 福島県太田川における DNA メタバーコーディングによるヤマメ食性解析. (2021)
  • Author(s): 石井弓美子, 趙在翼, 斎藤梨絵, 今藤夏子, 玉置雅紀, 中嶋信美, 金指努, 和田敏裕, 難波謙二, 舟木優斗, 寺本航, 小荒井一真, 林誠二
  • Organizer: 環境DNA学会第4回大会（オンライン）
• [Presentation] DNAによるヤマメ食性解析手法の検討 (2021)
  • Author(s): 石井弓美子, JO Jaeick, 今藤夏子, 玉置雅紀, 中嶋信美, 林誠二, 金指努, 難波謙二, 舟木優斗, 寺本航, 早乙女忠弘, 小荒井一真, 斎藤梨絵, 和田敏裕
  • Organizer: 第68回日本生態学会
• [Presentation] 水生昆虫において発見された高線量放射性セシウム粒子 (2021)
  • Author(s): 石井弓美子, 三浦輝, 辻英樹, JO Jaeick, 和田敏裕, 金指努, 難波謙二, 寺本航, 舟木優斗, 早乙女忠弘, 斎藤梨絵, 小荒井一真, 林誠二
  • Organizer: 2020年度ERAN年次報告会
• [Presentation] 福島県南相馬市の太田川河川生態系における無脊椎動物類への放射性セシウムの移行 (2021)
  • Author(s): JO Jaeick, 石井弓美子, 斎藤梨絵, 和田敏裕, 難波謙二, 金指努, 舟木優斗, 寺本航, 早乙女忠弘, 小荒井一真, 林誠二
  • Organizer: 第22回環境放射能研究会