2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel biological survey method using environmental DNA/RNA: estimating the behavior and states of underwater organisms
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17H03735
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
源 利文 神戸大学, 人間発達環境学研究科, 准教授 (50450656)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山中 裕樹 龍谷大学, 理工学部, 講師 (60455227)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 環境DNA / 環境RNA / オオサンショウウオ / コイ / ゼブラフィッシュ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、環境DNA濃度の時間変化、環境RNA、環境DNAのメチル化状態の3つのマーカーを用いて水中生物の行動や状態を知る手法の開発を目的としている。平成29年度は、特に環境DNA濃度の時間変化および環境RNAをマーカーとした研究が進展した。
環境DNA濃度の時間変化を用いてオオサンショウウオの繁殖期および繁殖地を推定することを目的とした研究では、当初計画よりも大幅に進展して、当初計画のミトコンドリアDNAの濃度変化だけでなく、核DNAの濃度変化もあわせて利用することで、オオサンショウウオの繁殖期および繁殖地に固有のシグナルと考えられるデータを得ることに成功した。これにより、調査河川における主要な繁殖期および繁殖地の情報情報を得た。この手法は、水中生物の繁殖期や繁殖地を捉える新たな手法として利用できる可能性が高い。
環境RNAを用いた研究では、コイ及びゼブラフィッシュを用いた水槽実験を行った。コイの繁殖期に行った実験の結果、いわゆるハウスキーピング遺伝子の他に、卵や稚魚の段階でのみ発現することが知られる遺伝子のmRNAに由来すると考えられるRNAが検出されるなどの結果を得た。ゼブラフィッシュを用いた実験では、主に鰓で発現することが知られている遺伝子のRNAを検出することが出来たほか、いくつかのマーカー候補遺伝子の検出に成功した。これらの結果から、繁殖行動といった生物の行動や、イオンチャネル活性や筋収縮といた生物の状態を、環境RNA分析で解析可能であることが示唆された。
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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
本研究課題では環境DNA濃度の時間変化、環境RNA、環境DNAのメチル化状態の3つをマーカーとして水中生物の行動や状態を知る手法の開発を行うことを計画していた。予備的検討から、これらのうち環境DNAのメチル化状態は適切なマーカーでない可能性が出てきたため、環境DNA濃度の時間変化と環境RNAに注力することとした。その結果、環境DNA濃度時間変化については、当初計画にはなかった、ミトコンドリアDNAと核DNAの量比を用いることでより高感度なマーカーとなりうることを見出し、オオサンショウウオでの野外適用に成功した。この部分は、当初計画以上に進展したと評価している。環境RNA解析については、環境RNA解析が可能であることを2種の魚種を用いて明らかにすることが出来た。これは、当初の計画通りです。上記の理由により、プロジェクト全体としては「おおむね順調に進展している」と評価する。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの進捗状況の欄でも述べたように、3つの計画のうち、環境DNAのメチル化状態については一旦保留し、環境DNA濃度の時間変化と環境RNAに注力することとする。とくに、環境DNA濃度の時間変化については、ミトコンドリアDNA／核DNA量比がマーカーとして有用であることがわかったため、当初計画を変更し、ミトコンドリアDNAだけでなく核DNAも同時に測定することとする。
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