Development of environmental DNA metabarcoding method for aquatic organisms in agricultural canal systems

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K08010
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 小出水 規行 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, 室長・調整監・技術支援センター長等 (60301222)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡部 恵司 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, 主任研究員 (50527017)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 環境DNA / メタバーコーディング / 水生生物 / 農業水路系

Outline of Annual Research Achievements

水や土壌等の環境サンプルからDNAを抽出し、そこに生息している生物種を推定する環境DNA分析が注目されている。本研究では、環境DNAの塩基配列を決定し、その塩基配列をDNAデーターベースに照合することにより、農業水路系における魚類や甲殻類等の水生生物種を網羅的に検出可能な環境DNAメタバーコーディング手法を開発する。本成果は、これまで負担となっている生物調査における個体採捕や種同定作業等を必要とせず、現行の生物調査法に代替する簡便かつ効率的な手法として、今後、関連分野における広い普及が期待されている。
平成30年度においては、当該年度の研究実施計画にしたがって以下の取り組みを行った。
魚類を対象とする環境DNA分析を実施した。分析ではユニバーサルPCRプライマーMiFishを使用して、ミトコンドリアDNAの12S rRNA領域における約150塩基をPCR増幅した。得られたDNAを精製し、次世代シークエンサーで塩基配列を決定後、MiFish解析パイプラインを利用して、DNAデーターベースに基づく種名検索を行った。分析結果の一例として、中国地方の農業水路から得られた環境DNAサンプルから年間通じて41魚種が特定された。同時に漁具による個体採捕では2/3魚種しか確認できず、環境DNA分析の高精度性を確認した。さらに、半定量的ではあるがDNA量にも季節変化が認められ、この変化は個体の繁殖と成長に関連するものと推察された。平成31年度も引き続き、解析精度を上げるための分析を実施する予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

平成30年度の計画に相当する環境DNAを利用した魚類の網羅解析を実施することができた。

Strategy for Future Research Activity

平成31年度は前年度に継続して魚類の環境DNA分析を行う。また、甲殻類についても魚類と類似の解析ができないか検討を進める。

Causes of Carryover

平成30年度に発生した次年度使用額262,755円は、分析を効率的に行ったために、試薬購入量が予定よりも少なかったことによる。この使用額については、引き続き次年度の試薬購入費にあてる予定である。