2015 Fiscal Year Annual Research Report
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15H02380
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| Research Institution | National Institute for Environmental Studies |
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Principal Investigator |
高村 典子 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, フェロー (80132843)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今藤 夏子 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 主任研究員 (10414369)
山口 晴代 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 研究員 (20722672)
中山 剛 筑波大学, 生命環境科学研究科(系), 准教授 (40302369)
辻 彰洋 独立行政法人国立科学博物館, その他部局等, その他 (40356267)
角谷 拓 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 主任研究員 (40451843)
松崎 慎一郎 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 主任研究員 (40548773)
牧野 渡 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (90372309)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 生態学 / 湖沼生物モニタリング / 次世代DNAシーケンス / 因果関係推定解析 / 生態系観測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
霞ヶ浦流域から魚類を採集し、ミトコンドリアDNAのCOI領域および12S領域の塩基配列を決定した。COI領域について42種（157個体）、12S領域について42種（172個体）の配列情報を得た。また、霞ケ浦湖内で採集した動物プランクトン51タクサ、貧毛類11種、軟体動物1種、ユスリカを除く節足動物15種についてCOI塩基配列を取得し、データベース作成を進めた。霞ヶ浦から1ヶ月おきに採水した湖水を用いて、シアノバクテリアを対象とした16S rRNA遺伝子アンプリコン解析を行った。得られた配列を用いて非計量多次元尺度法に基づく解析を行った結果、シアノバクテリアの組成、存在量は6-11月、12-5月の2パターンに大別され、5-6月、11-12月のあいだに、その組成、存在量が大幅に変化することが示唆された。この傾向は真核藻類、従属栄養性プロチスタを対象とした18SrRNA遺伝子アンプリコン解析でも同様であった。また、霞ヶ浦から得られた藻類培養株のDNAバーコーディングを進めた。
湖沼の主要な生物間相互作用である生食食物連鎖を、魚類の胃内容物のDNAシーケンシングから詳細に明らかにするため、本年度は、夏季に3回、霞ヶ浦の高浜入りにおいて、プランクトン類、ベントスと魚類を採集した。また、補足的に、霞ヶ浦に出現する底生無脊椎動物種についても採集を行った。食性解析のため、ワカサギの消化管内容物から抽出したDNAについて、新たに設計したブロッキングプライマーを用いて18S rDNAを次世代シーケンサーで予備解析を行った。
安定同位体比データにもとづいた食物網構造モデル(IsoWeb)の改良を行い、データにもとづいた食物網構造選択をより簡便に行えるようにした。時系列因果関係解析の最新の手法であるCCM（Convergent Cross Mapping）を用いて、国立環境研究所の霞ヶ浦長期モニタリングデータの一部を試行的に解析した。
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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
サブテーマ１（バーコーディング）魚類は、霞ヶ浦流域の生息種の90%をバーコーディングし、採集可能性のある種についてはほぼ終了した。動物プランクトンも、採集可能性のある種についてはほぼ終了した。貧毛類については新種の発見などもあり、形態分類と分類の整理から開始する必要があるが、概ね順調に進んでいる。昨年度に取得した藻類培養株のDNAバーコーディング情報は日本DNAデータバンクに登録を行った。rRNAに基づくアンプリコン解析から、霞ヶ浦の主要な藻類のうち、培養株がいまだ確立されていない藻類の存在が明らかになった。
サブテーマ２（相互作用解明）消化管内容物の解析の鍵となるブロッキングプライマーの動作について、ワカサギでは良好に動作することが確認でき、餌生物種の組成が季節変動する予備的なデータも得られている。
サブテーマ３（モデル他）因果関係解析に必要な長期データセットについて収集・整備が終了した。因果関係解析が十分な可能な時系列データであること、前提条件となる非線形性を満たしていることを確認した。また、サブテーマ１、２からのデータセットを速やかに解析するため、手法の確立を進めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
サブテーマ１（バーコーディング）引き続き、入手できていない種についてバーコーディングを進める。得られた塩基配列データについては、霞ヶ浦の生物データベース（仮）として公開する準備を進める。環境DNAからの検出を効率化するために、動物についてもCOIに加えて、18S rDNAのバーコーディングを進める。藻類についてもバーコーディングが終わっていない培養株について、バーコーディングを進めるとともに、培養株が確立されていない種については培養株の確立をおこなう。
サブテーマ２（相互作用解明）引き続き、複数魚種の採集を行う。霞ヶ浦の主要なプランクトン食魚であるワカサギについて、その消化管内容物の遺伝子の予備分析をした結果、季節的に大きな違いが認められたため、採集努力を高め個体間の違いや季節の違いを綿密にみていく必要があることがわかった。イサザアミと動物プランクトンについても、同様の解析を行う予定であるが、DNA抽出時における捕食者自身のDNA混入割合が多いことが予想され、DNA抽出部位の検討など慎重に進める必要がある。
サブテーマ３（モデル他)一次生産量を決めるトップダウン要因とボトムアップ要因に加えて、一次生産量が高次捕食者の現存量に与える影響とそのプロセスについて、因果関係分析によって明らかにする。また、食物網全体の安定性に強い影響を持つ種を特定するための手法を開発する。
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