Assessment of metal impacts on aquatic insects using environmental DNA by developing a database of highly reliable DNA references
| Project/Area Number |
23K21763
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| Project/Area Number (Other) |
21H03624 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 64010:Environmental load and risk assessment-related
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| Research Institution | National Institute for Environmental Studies |
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Principal Investigator |
今藤 夏子 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物多様性領域, 室長 (10414369)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩崎 雄一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (00748840)
倉西 良一 神奈川工科大学, 工学部, 客員教授 (10250143)
内田 典子 東北大学, 災害科学国際研究所, 助教 (50876464)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 水生昆虫 / DNAバーコード / メタバーコーディング / 休廃止鉱山 / 重金属汚染 |
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| Outline of Research at the Start |
河川にどのような種類の水生昆虫が生息しているかを調べることで、その河川の環境を知ることができる。近年、水生昆虫の新しい調査法として水中のDNA（環境DNA）を解析する方法が検討されている。本研究では、重金属で汚染された河川において、環境DNAを使って水生昆虫の調査する手法を検討する。環境DNAに含まれる情報がどの昆虫種を表すのかを照らし合わせるデータベースを拡充し、それにより検出される種数がどれ位増えるのかを調べる。また、従来の捕獲調査と環境DNAによる調査の結果を比較し、環境DNA調査の実用性を検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、水生昆虫の参照DNA塩基配列の収集と、前年度に調査を実施した廃鉱山下流のコドラート調査結果の解析、環境DNAによる多様性解析を中心に研究を進めた。水生昆虫標本の収集を主に東日本において進め、引き続き形態同定と、昆虫において標準的なDNAバーコード配列であるミトコンドリアCOIの塩基配列解析を行った。また、本年度は新たにミトコンドリア16S rRNA領域の配列取得も開始した。本年度得た標本のほか、前年度までにCOIを解析した標本についても対象とした。この16S rRNA領域については、2022年度に新たに発表されたユニバーサルプライマーが多様性検出に有効であることが報告されつつあり、データベースの拡充が期待されている。種名が確定した配列については、国際塩基配列データベースに登録し、塩基配列を公開予定である。また、隠ぺい種など分類学上の整理が必要な種については、形態と塩基配列による検討を進めた。
コドラート調査で得られた底生動物の種数や個体数は、廃止鉱山下流では参照地点に比べて顕著に減少していた。また、コドラート調査と同じ地点において得られた環境DNA解析も進めた。リファレンス地点1箇所を含む5箇所の調査地点について、新たにCOIの2種類、16S rRNAの1種類、合計３種類のプライマーセットによる解析を進めた。2種類のCOIプライマーセットについて、得られた塩基配列は、既存国際データベースに基づく相同性検索により生物分類名を同定した。検出された水生昆虫の多様性の比較を行ったところ、両プライマーセットで概ね同様の結果が得られた。今後、本研究で得られたリファレンス配列に基づくデータベースを用いることで、同定精度の向上が見られるかについて検証する。コドラート調査と環境DNAで得られる多様性の比較、COI領域と16S領域における検出多様性の比較も引き続き進める。
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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
参照DNAデータベースを拡充するための水生昆虫標本について、当初の予定通りに入手できている。標本の収集・同定とリファレンス配列取得については、本年度からは分担者として分類学者の参画を得ることとなり、より効率よく、高い精度で進められた。また、2023年度以降、新たに同定済みの標本やDNAの提供を受ける予定もあり、今後も参照塩基配列を解析する種数が増えると考えている。
鉱山下流における環境DNAによる水生昆虫の多様性検出について、その手法や定性・定量性を検討していくにあたり、本年度は前年度に岩手県において行った調査によって得られた水試料の環境DNAとコドラート採集昆虫標本の解析を進めてきた。今後は、これまで本研究で整備してきたデータベースの拡充によるメタバーコーディング解析の精度向上について検証を開始する。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究実施計画に沿って着実に進んでおり、今後も申請書の計画通りに研究を進めていく。昆虫のユニバーサルプライマー開発については、既に有用な新規プライマーが他研究により開発されたことから中止とし、代わりにその新規プライマーについて有効性を検証する。本年度得られた塩基配列については速やかに国際データベースへの登録と公開を進めつつ、環境DNA解析などの研究成果についても、速やかに論文化し、公表する。
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Report
(2 results)
Research Products
(13 results)
