2017 Fiscal Year Research-status Report
Development of coral reef monitoring method using environmental DNA technology
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17K07949
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
新里 宙也 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (70524726)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 豪 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 西海区水産研究所, 主任研究員 (30533319)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | サンゴ / 褐虫藻 / 環境DNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
サンゴ礁は地球上で最も生物多様性豊かな場所の一つである。しかし地球規模の環境変動や地域レベルでの影響を受けてサンゴ礁の状況は刻々と深刻化しており、そのきめ細かいモニタリングは極めて重要である。そこで海水中に存在するサンゴと褐虫藻のDNA(環境DNA)に注目し、海水を汲むだけでサンゴと褐虫藻の同時検出を可能にする、簡単かつ精細な環境DNA技術を用いたサンゴ礁生態系の新たなモニタリング手法の開発を行う。
まず、実際に海水中の環境DNAは褐虫藻を含むサンゴの種組成を反映するのか、水槽実験を行い検証した。太平洋・インド洋で最も普遍的なサンゴであり、種数が最も多い仲間であるミドリイシ属サンゴ19種を石西礁湖で採取し、２日間水槽で飼育した。環境DNAの結果と比較するため、実験に使用した全てのサンゴ個体の水中重量、共生している褐虫藻タイプ、ミトコンドリアゲノムを測定・決定した。既知の報告を参考にして3L 程度の海水をフィルター濾過し、そこから DNAを抽出した。そしてミドリイシ属サンゴ、そして褐虫藻由来のDNAをPCRによりそれぞれ増幅し、Illumina社MiSeqによりDNA配列を解読した。
ミドリイシ属サンゴについては、それぞれの水槽に存在する全てのタイプ（ミトコンドリアの調節領域）の配列を検出することができた。サンゴ由来の環境DNAは、それぞれのサンゴの水中重量・種組成と相関していることも確認された。つまり、海水中の環境DNAを解析することで、その海域でのサンゴの状況を把握できると考えられる。また褐虫藻については、ほぼ全ての共生褐虫藻タイプを検出することができた一方、実験に使用したサンゴからは検出されなかった、おそらく自由遊泳型の褐虫藻タイプも海水から検出された。これらの成果は、オープンアクセスの国際学術誌に公開した。
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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
海水中の環境DNAから、サンゴと共生褐虫藻の同時検出に成功したという成果を、オープンアクセスの国際学術誌で発表することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
魚類などとは異なり、ミドリイシサンゴのミトコンドリアゲノムは変異が極めて少なく、種レベルでの種判別に使用することは難しいことが明らかになった。そこで、複数のミドリイシサンゴの全ゲノムを比較することで、種間で変異が多く種判別に適したゲノム領域を特定し、より検出感度の高い新規マーカーを作成することを計画している。
データベースの充実度は環境DNAからの種判別の精度に直結する。沖縄周辺には造礁サンゴは400種以上生息するとされる。現在DNAデータベース（NCBI）に登録されている造礁サンゴの全ミトコンドリアゲノムは、日本に生息している種はほとんど網羅されていない。そこで実際に日本に生息しているサンゴ種の完全長ミトコンドリアゲノムを網羅的に解読し、データベースとして使用する。日本で最もサンゴ種の多様性が高い八重山諸島を中心に、出来る限り多くのサンゴ種を網羅するように、潜水調査により採捕する計画をしている。採捕した後にDNAを抽出し、次世代シーケンサーを用いてDNAの解読を行い、そこから完全長のミトコンドリアゲノムを得ることを計画している。
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| Causes of Carryover |
当該年度に得られた成果を、国際誌に学術論文として報告するため、その執筆作業に集中する必要があり、材料採集や実験にかかる費用が予定よりも少なくなった。次年度以降は、より実験やサンプリングを重ねる予定である。
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