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Integration of DNA metabarcoding and stable isotope analyses for disentangling below-ground ecosystem processes

Research Project

Project/Area Number 18H04009
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Toju Hirokazu  京都大学, 生態学研究センター, 准教授 (60585024)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中森 泰三  横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (50443081)
馬場 友希  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境研究部門, 上級研究員 (70629055)
木庭 啓介  京都大学, 生態学研究センター, 教授 (90311745)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥44,200,000 (Direct Cost: ¥34,000,000、Indirect Cost: ¥10,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥13,780,000 (Direct Cost: ¥10,600,000、Indirect Cost: ¥3,180,000)
Fiscal Year 2019: ¥13,650,000 (Direct Cost: ¥10,500,000、Indirect Cost: ¥3,150,000)
Fiscal Year 2018: ¥13,910,000 (Direct Cost: ¥10,700,000、Indirect Cost: ¥3,210,000)
Keywords群集 / 食物網 / 地下生態系 / クモ / ネットワーク / 時系列変動 / 相互作用ネットワーク / 生物間相互作用 / 炭素循環 / DNAメタバーコーディング / 生態系
Outline of Final Research Achievements

By analyzing data on as many as 1,000 different prey species arthropods detected in 50 spider species, we were able to elucidate which seasons each spider species relies on mycophagous (underground-derived) food and which seasons it shifts to terrestrial (e.g., herbivorous insects) food. Stable isotope analysis also revealed that the trophic levels of each spider species differed significantly based on data on the ratio of 14N to 15N. Data on the ratio of 12C to 13C also revealed that variation, which may originate from energy channels originating from C3 and C4 plants (different energy channels via host-plant specificity of plant-eating insects), is found not only among spider species, but also among individual spiders.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

陸上植物によって生産された有機物(純一次生産)のうち、地上の食物網に直接流れるのは1割ほどである。大半の炭素は地下生物圏に流入するか、微生物や土壌動物の圧倒的多様性に研究が阻まれ、生物間相互作用網の構造はブラックボックスのままであった。 本プロジェクトでは、本研究グループが世界的な技術的優位性をもつDNAメタバーコーディングと安定同位体解析を融合し、地上生態系と地下生態系が、クモを中心とする食物網によって連結されていることを実証した。食物網の構造が季節の変化に伴ってダイナミックに変化していくさまを、世界に先駆けて解明することができた。

Report

(5 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 5 results)

  • [Presentation] 多様な生態系をみつめることで多種システムの共通駆動原理に到達できるか?2022

    • Author(s)
      東樹宏和
    • Organizer
      第69回日本生態学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 多種生物システムの動態理解に向けたゲノム科学と群集生態学の融2022

    • Author(s)
      東樹宏和
    • Organizer
      ERATO共生進化機構先端セミナー
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 生物群集をまるごと捉えて見えてくるもの2021

    • Author(s)
      東樹宏和
    • Organizer
      京都大学生態学研究センターワークショップ
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] むし・きのこ・植物:生物どうしのつながりを読み解く科学2021

    • Author(s)
      東樹宏和
    • Organizer
      京都府立大学新自然史科学創生センター設立記念シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 異分野融合で解き明かす生物間相互作用と生態系動態2021

    • Author(s)
      東樹宏和
    • Organizer
      高遠分子細胞生物学シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 農業生態系の総合的管理による持続可能な食糧生産に向けて2021

    • Author(s)
      東樹宏和
    • Organizer
      農林水産省 講演
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 食物網、共生ネットワーク、そして生態系の再生へ2021

    • Author(s)
      東樹宏和
    • Organizer
      第68回日本生態学会シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 節足動物群集のDNAメタバーコーディングから被食ー捕食ネットワークの季節動態へ2021

    • Author(s)
      鈴木紗也華・馬場友稀・東樹宏和
    • Organizer
      第68回日本生態学会ポスター発表
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] DNAメタバーコーディングを用いた草原性クモ群集の被食ー捕食ネットワークの季節変動と種特異性の評価2021

    • Author(s)
      鈴木紗也華・馬場友稀・東樹宏和
    • Organizer
      第65回日本応用動物昆虫学会 ポスター発表
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Does informatics of microbiomes revolutionize agriculture?2020

    • Author(s)
      Hirokazu Toju
    • Organizer
      Keynote lecture. The Joint Meeting of The eDNA Society & The Society of Population Ecology
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 草原性クモ群集における餌利用の季節動態:DNAメタバーコーディングによる食性解析2020

    • Author(s)
      鈴木紗也華, 東樹宏和
    • Organizer
      日本生態学会第67回全国大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] DNAメタバーコーディングによるクモ群集の食物網解析2019

    • Author(s)
      鈴木紗也華、馬場友希、東樹宏和
    • Organizer
      第66回日本生態学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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