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

2019 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, 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 – 2021-03-31
• 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、その中に含まれている生物種のDNAの存否を通じて，そこに生息している生物種の生息の有無や分布を推定する環境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、これまで負担であった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。
令和元においては、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。
本手法の有効性について現地検証するため、茨城県の農業水路系において採水試料を採取した。この水路系では水位操作（水位低下）によって人為的に環境変動を起こし、それに対する環境DNAの応答関係を調べた。水位操作前、操作中、操作後の分析結果を見ると、コイ、フナ類、ヨシノボリ類、外来種ブルーギルをはじめ全体で2～15魚種（計41魚種）が検出され、操作前と操作後に比べ、操作中の検出魚類種数は大きく減少した。この現象は、水位操作前と操作後の採水試料には、水路系の用水源に生息する魚類の環境DNAが含まれていたのに対し、操作中はそれら系外の環境DNAは含まれなくなり、水路系に生息する魚類の環境DNAのみが検出された結果と考えられた。環境DNA分析のモニタリング手法としての有効性が示された一方で、水を循環利用する農業水路系特有の課題も明らかにできた。本研究ではこのような現地適用における課題も抽出されたことから、令和2年度も引き続き延長して実施する。

Current Status of Research Progress

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

Reason

令和元年度の計画に該当する環境DNAメタバーコーディング手法の有効性について現地検証できた。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度は前年度に継続して環境DNAメタバーコーディング手法の現地検証を進める。

Causes of Carryover

令和元年度に発生した次年度使用額538,461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。