Balancing conservation of biodiversity and production of high-quality rice: developing agrochemical-free, low-input practice in rice agriculture

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22H03792
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 西川 潮 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 准教授 (00391136)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 勝見 尚也 石川県立大学, 生物資源環境学部, 准教授 (40769767) ; 岸本 圭子 龍谷大学, 先端理工学部, 准教授 (80525692)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: 環境配慮型農業 / 有機農業 / 食物網 / 窒素 / DNAメタバーコーディング

Outline of Annual Research Achievements

DNAメタバーコーディングによってクモ類の食性を明らかにするため、メタバーコーディング手法の確立を目指して予備実験を実施した。予備実験には、広域調査を実施した際に、出穂期のイネ上を徘徊・造網しているクモ類と、地表を徘徊しているクモ類を採集・使用した。クモ類の胃に残された被食者DNAとたまたま体表に付着したDNAとを分離するため、既存の研究で実施されていた方法を試行し、洗浄方法を見直した。胃内に残された被食者DNAを増幅するためのプライマーは最初の計画では一般的に使われている無脊椎動物COI領域を増幅するためのミニバーコーディング用プライマーを使う予定だったが、COIはプライマー領域に変異が生じることも多く、種によっては配列決定が困難な場合も少なくないといった問題が考えられた。そのため、ミトコンドリアDNAの16S領域や12S領域がDNAバーコーディングとしてより適切であるという議論もあり、実際にプライマーが開発された。予備実験では、その新規のプライマーと、ミニバーコーディング用のプライマーとを併用した。その結果、被食者の配列は前者でより多く検出されたことを確認し、本実験では16S領域を増幅するプライマーを使用することを決定した。一方で、一部のクモ類では、クモ類自身の配列が被食者DNAより多く検出されることもわかり、グループによってプライマーを変える必要があることもわかった。論文調査をした結果、グループによって、クモ自身を増やさず被食者DNAだけを増幅させるプライマーが開発されているため、今後はそれらの採用も検討する。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究と実験内容が近い他の研究グループにより節足動物における新しいメタバーコーディングプライマーに関する研究成果が発表されたため、当初の実験計画を見直す必要が生じた。2023年度はそれらの手法をもとにプロトコルを再検討し、予備実験用の個体と、広域調査で収集した個体の一部を使ってクモ類の胃内容物分析を実施することができた。

Strategy for Future Research Activity

広域調査で収集したクモ類を対象に、地表性コモリグモ類、植物上造網性アシナガグモ類、植物上徘徊性クモ1種、植物上造網性1種の4グループに分類し、それらの餌生物をDNAメタバーコーディングによって明らかにする。これまでに確立した実験方法を用いて食性解析を実施するとともに、一部のグループはメタバーコーディング実験の諸条件を確立するための実験を継続して行う。