| Project/Area Number |
23K18145
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
荒木 仁志 北海道大学, 農学研究院, 教授 (20707129)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂田 雅之 北海道大学, 農学研究院, 助教 (90909904)
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| Project Period (FY) |
2023-06-30 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | ナノポアシーケンシング / イトウ / 環境DNA |
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| Outline of Research at the Start |
近年、野外で水を汲むだけの非侵襲的な手法で水圏生物の分布を推定する環境DNA研究が盛んにおこなわれている。本技術を用いた我々の先行研究により、日本最大の淡水魚イトウは少なくとも国内7水系にはまだ生息しているものの、うち5水系では生物量が非常に少ないことが分かってきた。彼らの現状と絶滅リスクをより的確に把握するため、本研究では環境DNAに加え環境RNAを同時解読可能なナノポア技術に着目し、これを河川水中の環境核酸に応用することで、上記生態情報を入手するための技術開発に取り組む。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は長鎖環境DNAの検出を目的とした第三世代シーケンシング技術（ナノポア技術）の開発を目指した解析を行うとともに、対象魚イトウの生息域における環境DNA採集を実施した。ナノポア技術についてはまず、イトウと同じくサケ科に属するアメマス、オショロコマの組織DNAを使った分析を行い、解読エラー率の推定とミトコンドリアゲノム全長配列の解読に基づく種内多型の実践的検証を実施した。その結果、ナノポアシーケンシングのエラー率は想定の範囲内に収まる一方、種内多型の正確な識別にはカバレッジを上げたコンセンサス配列の作成が不可欠であることが明らかとなった。ただし本年度後半に発売された新しいフローセルと演算能力の高いワークステーションを用いたアルゴリズム解析を組み合わせることで精度の高い解読が可能になることも示唆されており、今後はこれらを用いた種内多型検出を目指す予定である。
野外調査についてはイトウの遡上期にあたる春に道北のイトウ生息河川において１回、夏と秋には道東のイトウ生息河川でそれぞれ１回ずつの調査を実施したほか、研究協力者の協力により石狩川水系でイトウの生息が確認されている雨竜川水系からも上記解析に供することの出来る環境DNAサンプルを入手した。これらの河川では過去にも複数回、同様の手法で環境DNAサンプルを採集しており、夏の高水温等によって個体群サイズの減少が懸念される河川を含め、気象イベントの前後比較が可能なサンプルセットが揃いつつある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究代表者らが所属・運営する研究室でのナノポア技術の使用は初めてだったが、少なくとも組織DNA分析に関しては想定された範囲内のシーケンス解読エラー率が認められており、改善の余地はあるもののスキルレベルの問題は限定的とみなせる結果が得られている。またフローセルも年度内にバージョンアップしたことで、今後より高い精度で長鎖環境DNAの検出が可能となることが期待される。また野外調査は予定通り実施済みで、今後も同様の調査を継続予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
抽出済みのサケ科魚類組織由来DNAを用い、ナノポアの新しいフローセルにおけるシーケンス解読エラー率を推定するとともにミトコンドリアゲノム中の種内多型の検出を行う。同時に高濃度・多個体由来のDNAを含むことが分かっているサケマスふ化場由来の環境DNAサンプルについてもナノポア技術を用いた解析を行い、環境DNAベースの種内多型解析の実現可能性を模索する。
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