陸水域環境評価に資する指標生物DNAタクソノミー情報基盤の確立

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K07541
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 加藤 幹男 大阪府立大学, 高等教育推進機構, 教授 (30204499)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 種判別 / DNAタクソノミー / DNAバーコード / メタバーコーディング / ヒストンH3 / チトクロムｃ酸化酵素サブユニット１ / リボソームRNA / 電子博物館

Outline of Annual Research Achievements

本年度当初における実施目標は、試料個体の収集、DNA配列解析、公開用（webなど）資料の準備を効果的に推進することであった。本年度は、主として奈良・和歌山にまたがる紀ノ川水系、京都府の由良川から生体試料を収集し、個体全体および種判別に特徴的な形態部分の写真撮影と、DNA抽出、標的遺伝子の配列解析へと進めてきた。標的遺伝子として、18S rNA, histone H3, COIを選んで解析し、得られた結果は順次国際データベース（GenBank, ENA, DDBJ）に登録している。これまでに、26分類群（18S rRNAを29配列、COIを4配列、H3を70配列）について登録し、さらに23分類群（18S rRNAを21配列、COIを36配列、H3を31配列）が準備中である。
現状の種判別DNAデータ（DNAタクソノミー情報基盤）を評価する目的で、奈良県東吉野村を流れる高見川から得たマスコレクション試料（未分別採取）についてhistone H3遺伝子領域を標的とするハイスループットDNAシークエンシング（次世代シークエンサー解析）を行った。その結果を用いたメタバーコーディング（生物相調査）解析によると、カゲロウ目昆虫に関するDNAタクソノミー情報に比べて、その他の水生昆虫類はデータ量が貧弱（次世代シークエンサー解析によって得られた配列のうち、参照データベース配列に登録されていないものが多数であること）であった。その一方で、histone H3遺伝子領域は、汎用プライマーによる網羅的検出能が充分に高く、今後DNAタクソノミー情報の充実が進めば、メタバーコーディングの標的遺伝子として有望であると思われた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

DNA配列データの収集状況については【研究実績の概要】に記したとおりである。
接写レンズあるいは顕微鏡を介して撮影した画像は、個体標本ごとに整理し、画像とDNA配列データを大学のサーバーにおいてweb公開（デジタルリファレンス）する準備が整ってきている。平成30年度中には試験的公開へと進められるものと考えている。並行して、実物標本（フィジカルリファレンス）を保管する場所の整備を進めている。本研究の推進によって、種判別、生物相調査に資するDNAタクソノミー情報の蓄積が期待される。

Strategy for Future Research Activity

本研究において主要な対象としている水生昆虫類において、カゲロウ目、トンボ目、トビケラ目に比べて、カワゲラ目の種特異的DNA配列情報（バーコード情報）は現状では少ない。形態による種判別が困難なグループも多いと思われるが、実物標本と対応付けたDNAタクソノミー情報を整備することで、将来的な分類キー情報の確立が期待できる。今年度はさらに採集回数を増やし、多種多様な試料を網羅的に収集し、DNAタクソノミー情報基盤の充実につとめる。
また、デジタルリファレンスの試行的なweb公開を進める予定である。