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Investigation of radiocesium transfer using metabarcoding diet analysis in freshwater fish

Research Project

Project/Area Number 20K12141
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
Research InstitutionNational Institute for Environmental Studies

Principal Investigator

Ishii Yumiko  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 *help
¥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淡水魚 / ヤマメ / 放射性セシウム / 食物網 / DNAメタバーコーディング / 食性解析 / 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 Final Research Achievements

We analyzed the diet of Oncorhynchus masou contaminated with radiocesium after the Fukushima Daiichi nuclear power plant accident using DNA metabarcoding method. The diet composition varied with the season and the size of the O. masou, with larger O. masou having a higher proportion of terrestrial insects in their diet. Additionally, to evaluate the bioavailability of radiocesium (the transfer rate from the digestive tract content to body tissues) in the diet, we examined the radiocesium concentrations in digestive tract contents and muscle tissues of various freshwater fish species, including O. masou. The results indicated that larger fish had higher 137Cs concentrations in their muscle compared to their digestive tract contents, suggesting that they consume prey containing 137Cs with higher bioavailability.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の結果は、福島県において放射性セシウム汚染により利用が制限されているヤマメの陸域・水域からの放射性セシウム取込み経路を推定するための基礎的な知見を提供するものであり、ヤマメ淡水魚の放射性セシウム濃度の将来推定や汚染管理につながると期待される。また、DNAメタバーコーディングを用いたヤマメ食性解析手法の開発により、消化管内容物の形態観察に比べより幅広い分類群、高い解像度で餌生物の季節や体サイズ依存性が明らかになり、生態学的にも興味深い結果が得られた。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Contrasting radiocesium transfer in the river and lake food webs: Importance of trophic level and food source2023

    • 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

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [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
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [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」
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • 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 20212021

    • Author(s)
      Ishii Y., Miura H., Jo J., Tsuji H., Saito R., Koarai K., Hayashi S
    • Organizer
      European Geoscience Union 2021 (vEGU21: Gather Online)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • 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)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [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
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [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
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [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
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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