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Why does diarrheal shellfish poisoning occur only in northern Japan?

Research Project

Project/Area Number 23K21233
Project/Area Number (Other) 21H02274 (2021-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 40030:Aquatic bioproduction science-related
Research InstitutionFisheries Research and Education Agency

Principal Investigator

長井 敏  国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(長崎), 主幹研究員 (80371962)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 宮園 章  地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 水産研究本部 中央水産試験場, 専門研究主幹 (00536625)
安田 仁奈  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (00617251)
栗林 貴範  地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 法人本部, 主査 (10536634)
中山 奈津子  国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(廿日市), 主任研究員 (20612675)
松嶋 良次  国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(長崎), グループ長 (80371847)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Keywords下痢性貝毒 / 有毒渦鞭毛藻 / Dinophysis fortii / Dinophysis acuminata / 集団遺伝学 / DTX-1 / オカダ酸 / 海水流動モデル / 粒子追跡
Outline of Research at the Start

ここ30年間、北日本では、ほぼ毎年のように下痢性貝毒が発生し、漁業被害が出ているが、 西日本では、ほとんど発生は見られず、貝類養殖への被害は皆無である。これまで、北海道沿岸から単離した下痢性貝毒原因渦鞭毛藻であるDinophysis fortii株は、広島湾産の株と比べて、高毒成分であるDTX-1の生産能が高く、生産量は平均50倍以上高い値を示した。本研究では、北日本と西日本に分布する本種集団の毒分析と集団遺伝学解析により、北日本でのみ下痢性貝毒が発生する原因を究明し、加えて、北海道周辺海域における海水流動モデルを用いた解析により、北日本の高毒株の起源や海流による分散過程を解明することを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

本年度も昨年度と同様に、Dinophysis属の培養株の確立を行い、D. fortiiでは、北海道厚岸湾(30株)、京都舞鶴湾(30株)において、D. acuminataでは、広島湾(20株)、大分県猪串湾(24株)から単離した培養株の確立に成功した。これらの株について、LC/MSを用いて毒分析を行う予定である。加えて、拡大培養を行い、D. fortiiの各培養サンプルについてはMIG-seqによる集団遺伝学解析を行い、現在、詳細な解析を行っている最中である。昨年度から、下痢性貝毒高毒集団の発生起源を明らかにするため、海水流動モデルを用いた逆粒子追跡実験や過去32年間のモニタリングデータなどを用いて検討したところ、冷水性株の出現条件として4月に日本海中層系水の勢力が強いことが必要条件であることが示され、高毒株の起源が日本海中層水系であることを明らかにした。本研究に関しては、論文の初稿が完成している状況にあり、今年度の早い段階での投稿を目標にしている。加えて、これまで北日本(噴火湾、増毛、能取湖、網走、陸奥湾)および西日本(播磨灘、広島湾、伊万里湾)から単離したD. fortiiの合計400株の分離株について毒組成、毒量の分析結果を取りまとめた結果は、北日本の個体群が高毒成分であるDTX1を西日本の個体群より平均50倍の高濃度で生産することを突き止めた。5月14日に論文を国際誌に投稿した。以上、D. fortiiの北日本集団がより高毒成分を大量に生産すること、その起源は日本海中層系水にあることを解明することができ、下痢性貝毒が北日本でのみ発生する理由については長年の謎であったが、本研究の進展により、その大部分を明らかにできた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

下痢性貝毒高毒集団の発生起源を明らかにするため、北海道周辺海域において、海水流動モデルを用いた逆粒子追跡実験や過去32年間のモニタリングデータなどを用いて検討したところ、冷水性株の出現条件として4月に日本海中層系水の勢力が強いことが必要条件であることが示され、高毒株の起源が日本海中層水系であることを明らかにした。加えて、これまで北日本および西日本から単離したD. fortiiの合計400株の分離株について毒組成、毒量の分析結果を取りまとめた結果は、北日本の個体群が高毒成分であるDTX1を西日本の個体群より平均50倍の高濃度で生産することを突き止めた。現在、これらのデータを用いて論文として取りまとめた。以上、D. fortiiの北日本集団がより高毒成分を大量に生産すること、その起源は日本海中層系水にあることを解明することができ、下痢性貝毒が北日本でのみ発生する理由については長年の謎であったが、本研究の進展により、その大部分を明らかにできた。

Strategy for Future Research Activity

北日本(噴火湾、増毛、能取湖、網走、陸奥湾)および西日本(播磨灘、広島湾、伊万里湾)から単離したD. fortiiの合計400株の分離株について毒組成、毒量の分析結果を取りまとめた結果を2024年5月14日に論文を国際誌に投稿したので、この受理・公開を目指す。また、北海道周辺海域において、海水流動モデルを用いた逆粒子追跡実験や過去32年間のモニタリングデータなどを用いて検討したところ、冷水性株の出現条件として4月に日本海中層系水の勢力が強いことが必要条件であることが示され、高毒株の起源が日本海中層水系であることを特定した結果を論文としてとりまとめ、年度内の受理・公開を目指す。加えて、現在、MIG-seqによる集団遺伝学解析に関する結果を取りまとめており、論文としてとりまとめることを今年度(最終年度)の目標とする。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2024 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 7 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results,  Invited: 2 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] NOAA/Virginia Institute of Marine Science/Woods Hole Oceanographic Institution(米国)

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  • [Int'l Joint Research] Antaphagasta University/La Frontera University/Los Lagos University(チリ)

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  • [Int'l Joint Research] Instituto de Fomento Pesquero (IFOP)/Antofagasta University/La Frontera University(チリ)

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  • [Int'l Joint Research] University of Technology Sydney(オーストラリア)

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  • [Int'l Joint Research] Virginia Institute of Marine Science/NOAA/Woods Hole Oceanographic Institution(米国)

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  • [Journal Article] Exploring small eukaryotes by eDNA analysis in marine sediments in the Arctic region2024

    • Author(s)
      Satoshi Nagai S,Masaomi Arai, Minori Kobayashi,Masanobu Yamamoto
    • Journal Title

      Proceedings of the 38th International Symposium on the Okhotsk Sea & Polar Oceans 2024

      Volume: 38 Pages: 263-265

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  • [Journal Article] Eight years of weekly eDNA monitoring in the North‐Western Pacific2023

    • Author(s)
      Sildever Sirje、Nishi Noriko、Tazawa Satoshi、Kasai Hiromi、Hirai Junya、Shiomoto Akihiro、Kikuchi Taisei、Katakura Seiji、Nagai Satoshi
    • Journal Title

      Environmental DNA

      Volume: 5 Issue: 6 Pages: 1202-1215

    • DOI

      10.1002/edn3.452

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Growth, Toxin Content and Production of Dinophysis Norvegica in Cultured Strains Isolated from Funka Bay (Japan)2023

    • Author(s)
      Nagai Satoshi、Basti Leila、Uchida Hajime、Kuribayashi Takanori、Natsuike Masafumi、Sildever Sirje、Nakayama Natsuko、Lum Wai Mun、Matsushima Ryuji
    • Journal Title

      Toxins

      Volume: 15 Issue: 5 Pages: 318-318

    • DOI

      10.3390/toxins15050318

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A survey of Dinophysis spp. and their potential to cause diarrhetic shellfish poisoning in coastal waters of the United States2023

    • Author(s)
      Ayache Nour、Bill Brian D.、Brosnahan Michael L.、Campbell Lisa、Deeds Jonathan R.、Fiorendino James M.、Gobler Christopher J.、Handy Sara M.、Harrington Neil、Kulis David M.、McCarron Pearse、Miles Christopher O.、Moore Stephanie K.、Nagai Satoshi、Trainer Vera L.、Wolny Jennifer L.、Young Craig S.、Smith Juliette L.
    • Journal Title

      Journal of Phycology

      Volume: 00 Issue: 4 Pages: 1-23

    • DOI

      10.1111/jpy.13331

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The holobiome of marine harmful algal blooms (HABs): A novel ecosystem-based approach for implementing predictive capabilities and managing decisions2023

    • Author(s)
      Gajardo Gonzalo、Moron-Lopez Jesus、Vergara Karen、Ueki Shoko、Guzman Leonardo、Espinoza-Gonzalez Oscar、Sandoval Alondra、Fuenzalida Gonzalo、Murillo Alejandro A.、Riquelme Carlos、Cameron Henry、Nagai Satoshi、Maruyama Fumito、et al.
    • Journal Title

      Environmental Science & Policy

      Volume: 143 Pages: 44-54

    • DOI

      10.1016/j.envsci.2023.02.012

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      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Toxic Dinophysis acuminata in southern Chile: A comparative approach based on its first local in vitro culture and offshore-estuarine bloom dynamics2022

    • Author(s)
      Paredes-Mella Javier、Mardones Jorge I.、Norambuena Luis、Fuenzalida Gonzalo、Labra Gissela、Nagai Satoshi
    • Journal Title

      Progress in Oceanography

      Volume: 209 Pages: 102918-102918

    • DOI

      10.1016/j.pocean.2022.102918

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      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Mapping the development of a Dinophysis bloom in a shellfish aquaculture area using a novel molecular qPCR assay2022

    • Author(s)
      Ajani Penelope A.、Henriquez-Nunez Hernan F.、Verma Arjun、Nagai Satoshi、Uchida Hajime、Tesoriero Matthew J.、Farrell Hazel、Zammit Anthony、Brett Steve、Murray Shauna A.
    • Journal Title

      Harmful Algae

      Volume: 116 Pages: 102253-102253

    • DOI

      10.1016/j.hal.2022.102253

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      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Seasonal genotype dynamics of a marine dinoflagellate: Pelagic populations are homogeneous and as diverse as benthic seed banks2021

    • Author(s)
      Jerney Jacqueline、Rengefors Karin、Nagai Satoshi、Krock Bernd、Sjqvist Conny、Suikkanen Sanna、Kremp Anke
    • Journal Title

      Molecular Ecology

      Volume: 31 Issue: 2 Pages: 512-528

    • DOI

      10.1111/mec.16257

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dinophysis norvegica が産生する下痢性・脂溶性貝毒2024

    • Author(s)
      内田 肇・長井 敏・小澤真由・浅沼 聡・渡邊龍一・松嶋良次・鈴木敏之
    • Organizer
      令和6年度日本水産学会春季大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Exploring small eukaryotes by eDNA analysis in marine sediments in the Arctic region2024

    • Author(s)
      Satoshi Nagai S,Masaomi Arai, Minori Kobayashi,Masanobu Yamamoto
    • Organizer
      Proceedings of the 38th International Symposium on the Okhotsk Sea & Polar Oceans 2024
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Toxicity of Dinophysis spp.: Conventional toxin productions and negative impacts on bivalves from monoclonal cultures and feeding experiments2023

    • Author(s)
      Leila Basti, Satoshi Nagai
    • Organizer
      ICHA20
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Eight years of weekly eDNA monitoring in the north-western Pacific: an overview of the HAB species detected2023

    • Author(s)
      Sirje Sildever, Noriko Nishi, Satoshi Tazawa, Hiromi Kasai, Jyunya Hirai, akihiro Shiomoto, Taisei Kikuchi, Seiji Katakura, Satoshi Nagai
    • Organizer
      ICHA20
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  • [Presentation] Comparative genome and transcriptome analyses in the cosmopolitan diatom genus, Skeletonema2023

    • Author(s)
      Satoshi Nagai, Ryuhei Minei, Ikuyo Takemura, Hiromasa Tabata, Mats Tapel, Matthew Pinder, Olga Kourtchenko, Kang Lee-Kuo, Nguyen Van Nguyen, Sirje Sildever, Atsushi Ogura, Takashi Gojobori
    • Organizer
      ICHA20
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Population genetic studies of worldwide populations in the toxic dinoflagellate Alexandrium catenella and A. pacificum2023

    • Author(s)
      Satoshi Nagai
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      International Conference on Algal Research, Application and Management
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] How to integrate the qPCR method into HABs monitoring? First results of an international workshop promoted by GlobalHAB2023

    • Author(s)
      Raffaele Siano, Karl B. Andree, Holly Bowers, Silvia Casabianca, Catarina Churro, Dave Clarke, Anette Engesmo, Haifeng Gu, Bengt Karlson, Kerstin Klemm, Uwe John, Chui Pin Leaw, Po Teen Lim, Arturo Lluisma, Shauna Murray, Satoshi Nagai, et al.
    • Organizer
      ICHA20
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] First culture of Dinophysis acuminata from southern Chile: Ecophysiology, toxin production and phylogeny2021

    • Author(s)
      Javier Paredes-Mella, Jorge I. Mardones, Luis Norambuena, Gonzalo Fuenzalida and Satoshi Nagai
    • Organizer
      19th International Conference on Harmful Algae
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ichthyotoxicity of mixed blooms of Dinophysis, Alexandrium and Cochlodinium2021

    • Author(s)
      Leila Basti, Jiyoji Go, Satoshi Nagai, Kyohito Nagai
    • Organizer
      19th International Conference on Harmful Algae
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mapping the development of Dinophysis spp. HABs using a novel molecular qPCR assay2021

    • Author(s)
      Hernan F. Henriquez-Nunez, Penelope A. Ajani, Arjun Verma, Satoshi Nagai, Matthew J. Tesoriero, Hazel Farrell, Anthony Zammit, Steve Brett and Shauna A. Murray
    • Organizer
      19th International Conference on Harmful Algae
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Monitoring harmful algal bloom species and their appearance in the Tokyo Bay, Japan, based on metabarcoding and high-throughput sequencing2021

    • Author(s)
      Sirje Sildever, Noriko Nishi, Nobuharu Inaba, Taiga Asakura, Jun Kikuchi, Yasuhito Asano, Satoshi Nagai
    • Organizer
      19th International Conference on Harmful Algae
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 有毒渦鞭毛藻 Dinophysis 属の盗葉緑体・増殖生理生態について2021

    • Author(s)
      長井 敏
    • Organizer
      日本共生生物学会
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    • Invited
  • [Presentation] Development of an absolute quantification method for ribosomal RNA gene copy numbers per eukaryotic single cell by digital PCR2021

    • Author(s)
      Satoshi Nagai
    • Organizer
      1st International Congress of Biotechnology and Bioengineering in Peru
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] Advances in Phytoplankton Ecology2022

    • Author(s)
      Mardones JI, Krock B, MArcus L, Alves-de-Souza C, Nagai S, Yarimizu K, Clement A, Correa N, Silva S, Paredes-Mella J, Dassow PV
    • Total Pages
      36
    • Publisher
      Elsevier
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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