Environmental DNA explores fish community under Arctic sea ice
| Project/Area Number |
23K23680
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| Project/Area Number (Other) |
22H02415 (2022-2023)
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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 (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 40030:Aquatic bioproduction science-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
笠井 亮秀 北海道大学, 水産科学研究院, 教授 (80263127)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野村 大樹 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (70550739)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
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| Keywords | 環境DNA / 海氷 / 魚類群集構造 / オホーツク海 / 北極海 / 流氷 |
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| Outline of Research at the Start |
IPCC第6次報告書によれば，北極海の海氷は2019年の夏季には従来の40%も減少するなど，地球温暖化の影響は高緯度域ほど顕著に現れている。このような高温化と海氷の減少は，海洋生態系に大きな影響を与えていると予想される。しかし氷の張った海域では曳網できないため，海氷下に生息する魚類の情報は極めて限定的である。これに対し我々が開発した環境DNA手法は，環境水を採水してそれに含まれるDNAを分析することで魚類相を推定できるそこで本研究では，環境DNA手法を用いて海氷の下にどのような魚類がどれくらい生息しているのかを明らかにすることを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
氷上から氷下の水を適切に採水できる方法を検討した。その結果，バンドン型採水器を用いて採水する方法が最も効率が良かった。また零下の屋外環境でろ過を行うことは，長時間サンプル水を屋外に置いておくと水が凍ったり，濾過機器が正常に作動しなかったりするため，適切ではないと判断された。できるだけ速やかに屋内に移動し，屋内でろ過を行うのが安全である。
上記の結果に基づき，冬季に流氷が到来するオホーツク海において，砕氷船を用いて流氷の中に分け入り，バンドン採水器によって流氷下の海水を採集した。
またカナダビクトリア島のケンブリッジベイに赴き，定着氷の下の環境DNAをサンプリングした。
さらに，それぞれの海氷や湖氷の下の水だけでなく，氷も採集した。一部の氷については環境DNAの分析を行い，氷が形成された時期すなわち観測時期よりも前の時期のDNAが氷に含まれており，その時の魚類相を推定できる可能性があることが示された。
環境DNAの検出に及ぼすサンプリング手法の影響を調べるために、亜熱帯・亜寒帯の北西太平洋および北極海において、孔径の異なるフィルター（0.22μmと0.45μm）を用いた反復サンプリングを行い、メタバーコーディングに基づく魚類環境DNA検出結果を比較した。その結果、検出された分類群の蓄積曲線はほとんどの場合飽和しないと予測された。そして、通常のサンプリングでは外洋での種多様性を十分に評価するには不十分であり、数十サンプルまたはかなりのろ過量が必要であることがわかった。濾過レプリカ間のJaccard非類似度は、どのサイトでもフィルターのタイプ間の非類似度と同程度であった。亜熱帯と亜寒帯の地点では、ターンオーバーにより非類似度が決まっていた。一方、チュクチ海ではネスティングが非類似度を支配し、0.22μmフィルターが0.45μmフィルターよりも効率よく環境DNAを収集できることが示された。
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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
2022年度に計画していた調査やサンプリングは，予定通り行うことができた。さらに，水だけでなく，氷も採集し，氷の中にDNAが含まれていることを確認できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度に採集した海水や湖水，そして海氷に含まれる環境DNAの分析を行う。さらに2023年度も，2022年度の調査に準ずるサンプリングを行う。
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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
