2013 Fiscal Year Annual Research Report
ＤＮＡバーコーディングを適用したユスリカ科昆虫の水質指標性と多様性の研究
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24241078
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| Research Institution | National Institute for Environmental Studies |
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Principal Investigator |
高村 健二 独立行政法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, フェロー (40163315)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今藤 夏子 独立行政法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 研究員 (10414369)
平林 公男 信州大学, 繊維学部, 教授 (20222250)
河合 幸一郎 広島大学, 生物圏科学研究科, 教授 (30195028)
上野 隆平 独立行政法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 研究員 (60168648)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ユスリカ / DNAバーコーディング / 生物多様性 / 水質指標 / 分子系統 / OTU / DNAバーコード / CO1遺伝子 |
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| Research Abstract |
DNAバーコーディングの基礎となる種固有DNA塩基配列(DNAバーコード)を国内収集ユスリカ標本からミトコンドリアCO1領域について決定し、地点・年月日等の採集情報を付記してユスリカ標本DNAデータベース（http://www.nies.go.jp/yusurika/index.html）として公開した。公開時点で43種267件のデータが収録された。
ため池については、平成24年度採集幼虫標本をDNAバーコードにもとづいて統計的に種判別した。その結果、最尤法により種分化過程と種内混交過程とを区分する手法の有効性が確認された。ただし、判別された種単位の半数以上は、DNAバーコードに対応する学名が見当たらなかった。学名判定を進めるためには、調査池ため池ユスリカ相の精査が必要なため、今年度9月に幼虫採集を行い、形態同定及び遺伝子解析の可能な成虫標本を飼育羽化により集めた。
湖沼調査のうち、諏訪湖では平成25年3月に湖内全域17地点から採集を行い、湖沼富栄養化指標種であるオオユスリカとアカムシユスリカの分布・現存量を明らかにした。本湖産オオユスリカは核型分析から新種記載されているため、本湖標本の分子系統学的再検討を行った。標本中に7ハプロタイプが認められ、2タイプは琵琶湖と霞ヶ浦産と共通であったが、残りは未知であった。高山湖沼の上高地大正池と一時的な水域である仙台空港周辺の水溜りで調査を行い、各水域に特有なユスリカ類の採集種数を増やした。
北海道から沖縄県に至る22道県内の54水系河川において、ユスリカ幼虫を含む底質サンプルを採取して実験室内飼育羽化で成虫を得る方法およびスゥイーピングや灯火採集で成虫を得る方法によって、少なくとも4亜科51属76種の雄成虫を得て、DNAバーコードを決定した。
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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
DNAバーコーディングによる種判別の基礎情報となるDNAバーコードは、平成24年度から今年度にかけて収集された資料を改めて精査した結果、43種の信頼度が高いと判断された。種によっては複数標本から信頼度の高いDNAバーコードが得られたため、それを含めると43種267件のデータが整った。データベースとして公開され、DNAバーコーディングを適用した種判別基準の作成・提供の第1段階を達成できた。
ため池の平成24年度採集幼虫標本についてDNAバーコード決定を進めたが、基礎的なDNAバーコード情報不足により対応種名が判明しない標本が多数あった。そのため形態同定可能なオス成虫標本を集める目的で7月と9月に灯火採集および幼虫飼育羽化を実施した。また、いなみ野ため池ミュージアム運営協議会主催のため池生物多様性保全にかかる研究成果報告会(7月加古川市開催)において、ポスター発表を行い、本研究目的と成果に関する広報を実現した。
湖沼富栄養化指標種オオユスリカの分布する諏訪湖では、湖産オオユスリカに新種としての位置づけが提案されているため、遺伝的検討のための調査を行った。湖内環境を網羅して諏訪湖オオユスリカを採集し、系統的実体を明らかにしてこの分類的課題を解決するための標本が整った。また、高度環境の湖沼ユスリカ相への影響も、新たな高山湖沼において採集が実施できたため、解析用標本が充実した。
河川では、全国的に採集地点を増やし、環境条件、特に水質と各種の分布との関係については、Polypedilum akisplendens, Stempellinella属各種等が貧栄養水域にのみ棲息し、Polypedilum surugense, Dicrotendipes pelochloris等は富栄養化が進行した水域にのみ棲息することがわかり、種特異的な水質指標性が明らかになってきた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ユスリカ標本採集をため池・湖沼・河川で並行して進める。過去2年間では十分に調査できていない環境の調査とDNAバーコード充実のための成虫標本採集に重点を置く。これまでのDNAバーコード解析により存在が明らかとなった隠蔽種は、生物顕微鏡レベルでの種固有形態の有無をあらためて探索し、記載報告の資料を作成する。ため池では採集幼虫に対応した成虫標本が充分ではないため、成虫標本に焦点をあてた調査を追加で実施する。そのうえで、DNAバーコードの統計的種判別により多様性解析を行う。湖沼では、採集済の湖沼深底帯幼虫標本を確実に種同定するために、成虫羽化期に近い春期に幼虫採集し、飼育羽化させる。栄養段階の異なる湖沼をさらに複数調査する。富栄養湖沼指標種オオユスリカを諏訪湖以外の湖沼(例、中綱湖、河口湖)で採集し、諏訪湖との類縁度を明らかにする。河川では、種毎の遺伝子・棲息環境データを充実させるために、緯度・標高・水質に関してさらに幅広い環境条件、特にこの３要因についてこれまでに組み合わせのないような水域を選定し、幼虫サンプルの採集を実施するとともに、自動販売機等の灯火も利用したより効率の良い雄成虫採集法を取り入れる。
これまでに蓄積されたDNAバーコードについては、国外産標本のDNAバーコードとの比較により、国内記録種の地球規模での系統的位置づけを再検討する。例えば、同学名にもかかわらず、DNAバーコードが一致しない例、あるいは異なる学名にもかかわらず、DNAバーコードが酷似する例を抽出し、その形態的・遺伝的再検討によりDNAバーコード情報の正確化を図る。同時に、標本の地理的由来とも照合して、種内系統あるいは種間の地理的変異を明らかにする。そのためには、国外研究者、とくに東アジア地域の研究者との交流を図る。
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