2023 Fiscal Year Final Research Report

Development of a new assessment method using environmental DNA to elucidate the impact of global warming countermeasures on lake ecosystems

Research Project

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Project/Area Number	21K12273
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 63040:Environmental impact assessment-related
Research Institution	Matsuyama University
Principal Investigator	Tsugeki Narumi 松山大学, 法学部, 教授 (20423618)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	鏡味麻衣子横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (20449250) 土居秀幸京都大学, 情報学研究科, 教授 (80608505) 本庄三恵京都大学, 生態学研究センター, 准教授 (30450208) 加三千宣愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 准教授 (70448380)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	堆積物DNA / 動物プランクトン / 琵琶湖 / 過去100年 / 遺伝的多様性 / 外来種 / 植物プランクトン / 古陸水学
Outline of Final Research Achievements	We applied environmental DNA (eDNA) techniques to sediment samples in Lake Biwa to reconstruct the historical dynamics of copepods (Eodiaptomus japonicus) and Daphnia (Daphnia galeata, D. pulicaria), which are important zooplankton as key food resources for fish but their long-term dynamics over several decades remains largely limited due to the lack of long-term monitoring data. Copepod eDNA in the sediments (sedDNA) was continuously detected over the past 100 years, with concentrations varying over time. The sedDNA concentration correlated significantly with in situ production, biomass but not with resting eggs or specific growth rate. While Daphnia sedDNA concentrations correlated significantly with their resting egg production rather than the biomass. These results provide evidence that zooplankton sedDNA can be an effective tool for tracking past population dynamics while biological information for the reconstructed sedDNA concentrations differs among species.
Free Research Field	水域生態学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	堆積試料に残る環境DNA（堆積物DNA）の活用は、これまで得られなかった過去の生物相を含めた生態系変化の実態解明につながるもので、過去から現在を俯瞰する新たなモニタリング手法としての展開が期待される。本課題は、従来の古生物学的手法では過去情報が得られなかった魚類の餌資源として重要な動物プランクトンのカイアシ類について、堆積物DNAを活用することで現存量を捉えるツールとしての有効性を示し、本分野の進展に大きく貢献した。またミジンコ類に関しては、休眠卵量の変遷を迅速かつ簡便に捉えられることを示し、堆積物DNAによる動物プランクトンの新たなモニタリング手法の実現可能性を示すことができた。