2021 Fiscal Year Annual Research Report
陸域負荷の実態解明を基盤としたサンゴ礁保全に関する研究
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21J01671
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
飯島 真理子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | サンゴ / 陸域負荷 / 底質 / メタゲノム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
陸域由来の栄養塩流入がある海域でサンゴの生育が良好な場所は存在しないが，その因果関係はこれまで明らかにされてこなかった。これまで栄養塩流入は，植物プランクトンや底生生物の増殖を招いて海水透明度の低下や海底被覆などによりサンゴの光合成を妨げたり，幼生の着底を妨げたりするなど間接的な要因として考えられる場合が多かったが，1）稚ポリプの骨格形成をリン酸塩が阻害すること，2）リン酸塩の骨格阻害メカニズムが骨格表面への吸着によって起こること，3）陸域由来のリン酸塩は沿岸域の石灰質の底質に蓄積していること（蓄積型栄養塩の提唱），4）採取した石灰質の底質からは海水中に高濃度のリン酸塩が脱着することを明らかにしてきた。
本研究では「陸域負荷がサンゴの生育に及ぼす影響の実態解明」を目的とし，［研究課題1］リン酸塩が稚サンゴの骨格形成に及ぼす影響の分子機構の解明，［研究課題2］蓄積型栄養塩をはじめとする陸域負荷のより詳細な実態解明，［研究課題3］底質に含まれる稚サンゴに対して急性毒性を有する物質の探索などの分析の3課題を実施する。
本年度は遺伝子解析に用いるサンゴの飼育条件，及び抽出条件の検討等を行った。より多くの地域で蓄積型栄養塩等測定するために，市街地や農地が比較的多い，八重瀬町港川，米須，玻名城などの沖縄県南部沿岸域や多良間島で底質や海水，湧水や河川水のサンプリングを行った。底質からの影響を評価するために，底質共存下でサンゴ稚ポリプを飼育し，骨格形成や生残率を評価した。底質に含まれる急性毒性物質を調べるために，ICP-MSを用いて重金属の測定も行なった。重金属やリンが多く含まれていた底質と共にサンゴを飼育すると，生残率が低下し，骨格形成が阻害されていた。また，次世代シーケンサーによる沿岸海水および底質中のメタゲノム解析についても抽出条件の検討を行なった。
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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
本研究において実施予定である内容は以下の３つの内容を実施する。［研究課題1］リン酸塩が稚サンゴの骨格形成に及ぼす影響の分子機構の解明，［研究課題2］蓄積型栄養塩をはじめとする陸域負荷のより詳細な実態解明，［研究課題3］底質に含まれる稚サンゴに対して急性毒性を有する物質の探索などの分析を実施する。
遺伝子解析に用いるサンゴの飼育条件，及び抽出条件の検討や次世代シーケンサーによる沿岸海水および底質中のメタゲノム解析についても抽出条件の検討を行うことができ，条件の検討段階ではあるが一通り実施することができた。またさまざまな地域の蓄積型栄養塩等を測定するために，市街地や農地が比較的多い，八重瀬町港川，米須，玻名城などの沖縄県南部沿岸域や沖縄県多良間島，鹿児島県与論島においても底質や海水，湧水や河川水のサンプリングを行うことができた。これらの底質の蓄積型リンを測定し，サンゴがいない地域の底質には高濃度のリンが吸着していることが明らかとなった。多くの地域でサンプリングを行い，地域間比較を行うことができた。底質がサンゴに及ぼす影響を評価するために，さまざまな地域でサンプリングした中のいくつかの地域の底質と共にサンゴ稚ポリプを飼育し，骨格形成や生残率を実体顕微鏡や電子顕微鏡を用いて評価することができた。また，生残率に影響が見られたため，底質に吸着している急性毒性物質を調べるために，誘導結合プラズマ質量分析法（ICP-MS）を用いて重金属の測定も行なった。重金属やリンが多く吸着していた地域の底質と共にサンゴ稚ポリプを飼育すると，生残率の低下や，骨格形成の阻害を引き起こすことを確認することができた。サンゴを用いた実験はプラヌラ幼生を用いるため実験期間が限られるが，多くの条件で実施することができ，順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究において実施予定である内容は以下の３つの内容を実施する。［研究課題1］リン酸塩が稚サンゴの骨格形成に及ぼす影響の分子機構の解明，［研究課題2］蓄積型栄養塩をはじめとする陸域負荷のより詳細な実態解明，［研究課題3］底質に含まれる稚サンゴに対して急性毒性を有する物質の探索などの分析を実施する。
［研究課題1］リン酸塩が稚サンゴの骨格形成に及ぼす影響の分子機構の解明：これまでは遺伝子解析に用いるサンゴの飼育条件，及び抽出条件の検討や次世代シーケンサーによる沿岸海水および底質中のメタゲノム解析を行ってきた。これをもとに，サンゴ飼育時のリン酸塩濃度の変更や飼育期間の変更，抽出条件の決定を行っていく予定である。
［研究課題2］蓄積型栄養塩をはじめとする陸域負荷のより詳細な実態解明：さまざまな地域で底質や海水，湧水や河川水を採取し，地域間の比較を行ってきた。今年度においては特徴が見られた地域を重点的にサンプリング，測定し地域間の比較を行う予定である。また，サンプリングした底質と共にサンゴを飼育し，底質が及ぼす影響評価を行う。
［研究課題3］底質に含まれる稚サンゴに対して急性毒性を有する物質の探索などの分析：これまでの実験でICP-MSで検出されたそれぞれの重金属成分において，サンゴの飼育海水へ添加し，生残率等を調べ，影響評価を行っていく。今年度サンプリングした底質からも重金属の測定を行い，地域間比較を行っていく予定である。
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Research Products
(11 results)
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[Presentation] 沿岸域底質がシラヒゲウニに及ぼす影響について2021
Author(s)
下川花也, 紫波俊介, 安元純, 飯島真理子, 廣瀬美奈, 井口亮, 安元剛, 水澤奈々美, 天野春菜, 神 保充, 渡部終五
Organizer
マリンバイオテクノロジー学会
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[Presentation] サンゴからのEndozoicomonas 属細菌の単離と稚サンゴに対する感染実験2021
Author(s)
廣瀬(安元)美奈, 湯瀬水葵, 水澤奈々美, 飯島真理子, 安元剛, 安元純, 井口亮, 天野春菜, 神保充, 笠井宏朗, 渡部終五
Organizer
マリンバイオテクノロジー学会
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[Presentation] 沖縄県南部地下ダム流域における細菌叢解析2021
Author(s)
丸山莉織, 飯島真理子, 水澤奈々美, 安元剛, 安元純, 井口亮, 廣瀬美奈, 新城竜一, 細野高啓, 澤 田和子, 天野春菜，神保充，渡部終五
Organizer
マリンバイオテクノロジー学会
