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魚類の大量死イベントの予測手法の開発:水中の環境mRNAとストレス物質を用いて

研究課題

研究課題/領域番号 17K00581
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 環境影響評価
研究機関島根大学

研究代表者

高原 輝彦  島根大学, 学術研究院農生命科学系, 准教授 (10536048)

研究分担者 土居 秀幸  兵庫県立大学, シミュレーション学研究科, 准教授 (80608505)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード環境DNA / 環境RNA / ストレスホルモン / 水生動物 / コルチゾール / 環境mRNA / 環境DNAメタバーコーディング / 宍道湖 / DNA断片長 / 魚介類 / 大量死 / 環境技術 / 環境分析 / 環境変動 / 生態学
研究成果の概要

本研究では、島根県の宍道湖を主要な調査フィールドとして、環境中に放出するDNAやRNA、ストレスホルモン(コルチゾール)に着目して、水域における生物大量死のリスク評価、及び、予測モニタリング手法の開発を進めた。研究期間3年を通して、毎月14箇所の環境DNA・環境RNA・ストレスホルモン用のサンプルを集積すると共に、環境DNA用の水サンプルの最適な保存方法を明らかにした。加えて、環境RNAの回収・濃縮・精製の手法を確立した。また、ストレス実験条件下において、対象生物のコルチゾールの放出量変化の評価に成功した。以上より、生物大量死のリスク評価に必要な基礎的な技術を確立できたと考えている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、これまでほとんど明らかにされていなかった湖沼などにおける魚介類の大量死イベントに関して、予測とモニタリングを可能にする技術開発に取り組んでおり、学術的意義は大きいと考えている。具体的には、水生動物を用いた詳細な飼育実験と継続的な野外調査を通して、大量死の予兆を把握するために環境RNAやストレスホルモンの測定を可能にした点があげられる。本研究で開発された技術は、様々な水生動物にも即座に応用可能であり、今後の発展として、水域生態系における大量死予測に関する汎用的な手法を提案し、重要水産資源等の持続可能な管理の実現が期待できると考えている。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 13件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Comparison of the detection of 3 endangered frog species by eDNA and acoustic surveys across 3 seasons2020

    • 著者名/発表者名
      Takahara Teruhiko、Iwai Noriko、Yasumiba Kiyomi、Igawa Takeshi
    • 雑誌名

      Freshwater Science

      巻: 39 号: 1 ページ: 18-27

    • DOI

      10.1086/707365

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Using environmental DNA to estimate the seasonal distribution and habitat preferences of a Japanese basket clam in Lake Shinji, Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Takahara Teruhiko、Ikebuchi Takashi、Doi Hideyuki、Minamoto Toshifumi
    • 雑誌名

      Estuarine, Coastal and Shelf Science

      巻: 221 ページ: 15-20

    • DOI

      10.1016/j.ecss.2019.02.022

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The detection of aquatic macroorganisms using environmental DNA analysis?A review of methods for collection, extraction, and detection2019

    • 著者名/発表者名
      Tsuji Satsuki、Takahara Teruhiko、Doi Hideyuki、Shibata Naoki、Yamanaka Hiroki
    • 雑誌名

      Environmental DNA

      巻: 1 号: 2 ページ: 99-108

    • DOI

      10.1002/edn3.21

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An application of PCR-RFLP species identification assay for environmental DNA detection2019

    • 著者名/発表者名
      Igawa Takeshi、Takahara Teruhiko、Lau Quintin、Komaki Shohei
    • 雑誌名

      PeerJ

      巻: 7 ページ: e7597-e7597

    • DOI

      10.7717/peerj.7597

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 環境DNAを用いた水域生態系の解明に向けた取り組み2019

    • 著者名/発表者名
      高原輝彦
    • 雑誌名

      用水と排水

      巻: 61 ページ: 64-70

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Efficacy of environmental DNA to detect and quantify stream tadpoles of Odorrana splendida2019

    • 著者名/発表者名
      Iwai Noriko、Yasumiba Kiyomi、Takahara Teruhiko
    • 雑誌名

      Royal Society Open Science

      巻: 6 号: 1 ページ: 181798-181798

    • DOI

      10.1098/rsos.181798

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of detection probabilities at the water-filtering and initial PCR steps in environmental DNA metabarcoding using a multispecies site occupancy model2019

    • 著者名/発表者名
      Doi Hideyuki、Fukaya Keiichi、Oka Shin-ichiro、Sato Keiichi、Kondoh Michio、Miya Masaki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 3581-3581

    • DOI

      10.1038/s41598-019-40233-1

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Environmental DNA metabarcoding for fish community analysis in backwater lakes: A comparison of capture methods2019

    • 著者名/発表者名
      Fujii Kazuya、Doi Hideyuki、Matsuoka Shunsuke、Nagano Mariko、Sato Hirotoshi、Yamanaka Hiroki
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 14 号: 1 ページ: e0210357-e0210357

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0210357

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An analytical framework for estimating aquatic species density from environmental DNA2018

    • 著者名/発表者名
      Chambert Thierry、Pilliod David S.、Goldberg Caren S.、Doi Hideyuki、Takahara Teruhiko
    • 雑誌名

      Ecology and Evolution

      巻: 8 号: 6 ページ: 3468-3477

    • DOI

      10.1002/ece3.3764

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 水生動物の生物量、季節分布と移動における環境DNAを用いた推定2017

    • 著者名/発表者名
      高原輝彦
    • 雑誌名

      環境技術

      巻: 46 ページ: 636-641

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 環境DNAモニタリング手法の課題と展望2017

    • 著者名/発表者名
      源利文、内井喜美子、高原輝彦、土居秀幸
    • 雑誌名

      環境技術

      巻: 46 ページ: 648-652

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 流水中におけるカワムツの生物量と環境DNA量の関係性-水路実験と野外への適用-2017

    • 著者名/発表者名
      乾隆帝、赤松良久、高原輝彦、後藤益滋、一松晃弘
    • 雑誌名

      河川技術論文集

      巻: 23 ページ: 651-656

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Isopropanol precipitation method for collecting fish environmental DNA2017

    • 著者名/発表者名
      Doi Hideyuki、Uchii Kimiko、Matsuhashi Saeko、Takahara Teruhiko、Yamanaka Hiroki、Minamoto Toshifumi
    • 雑誌名

      Limnology and Oceanography: Methods

      巻: 15 号: 2 ページ: 212-218

    • DOI

      10.1002/lom3.10161

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Usefulness and limitations of sample pooling for environmental DNA metabarcoding of freshwater fish communities2017

    • 著者名/発表者名
      Sato Hirotoshi、Sogo Yuki、Doi Hideyuki、Yamanaka Hiroki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 14860-14860

    • DOI

      10.1038/s41598-017-14978-6

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Distinct seasonal migration patterns of Japanese native and non-native genotypes of common carp estimated by environmental DNA2017

    • 著者名/発表者名
      Uchii Kimiko、Doi Hideyuki、Yamanaka Hiroki、Minamoto Toshifumi
    • 雑誌名

      Ecology and Evolution

      巻: 7 号: 20 ページ: 8515-8522

    • DOI

      10.1002/ece3.3346

    • NAID

      120006358583

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Detection of an endangered aquatic heteropteran using environmental DNA in a wetland ecosystem2017

    • 著者名/発表者名
      Doi Hideyuki、Katano Izumi、Sakata Yusuke、Souma Rio、Kosuge Toshihiro、Nagano Mariko、Ikeda Kousuke、Yano Koki、Tojo Koji
    • 雑誌名

      Royal Society Open Science

      巻: 4 号: 7 ページ: 170568-170568

    • DOI

      10.1098/rsos.170568

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Environmental DNA method for estimating salamander distribution in headwater streams, and a comparison of water sampling methods2017

    • 著者名/発表者名
      Katano Izumi、Harada Ken、Doi Hideyuki、Souma Rio、Minamoto Toshifumi
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 12 号: 5 ページ: e0176541-e0176541

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0176541

    • NAID

      120006355667

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 環境DNAメタバーコーディングを用いた宍道湖-中海の魚類・鳥類群集の季節変遷解析2019

    • 著者名/発表者名
      高原 輝彦、山中 裕樹、折戸 みゆき、中道 友規、立石 新・土居 秀幸、後藤 亮、佐土 哲也、宮 正樹
    • 学会等名
      第2回環境DNA学会神戸大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 環境DNAメタバーコーディング解析を用いた微生物群集の空間構造解析:群集生態学の高次プロセスを微生物群集から考える2019

    • 著者名/発表者名
      中島 広樹、土居 秀幸、高原 輝彦、松岡 俊将、永野 真理子
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 環境DNA分析を利用した宍道湖-中海に生息する魚介類の生態解明への試み2018

    • 著者名/発表者名
      高原輝彦、山岸聖、田口淳也、池淵貴志、立石新、尾形茂紀、稲岡悠樹、服部真也、黒瀬裕斗、藤井正人、土居秀幸、山中裕樹、源利文
    • 学会等名
      第1回環境DNA学会東京大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 環境DNAを用いたため池における希少昆虫タガメと侵略的外来種の関係調査2018

    • 著者名/発表者名
      尾形茂紀、西脇淳浩、山添寛治、土居秀幸、源利文、須貝杏子、高原輝彦
    • 学会等名
      第1回環境DNA学会東京大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 環境DNAを用いた宍道湖ヤマトシジミ資源量推定への試み2018

    • 著者名/発表者名
      高原輝彦、田口淳也、池淵貴志、内田浩、石田健次、山岸聖、尾形茂紀、土居秀幸、源利文
    • 学会等名
      第65回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 環境DNAを用いたため池におけるタガメの分布状況推定2018

    • 著者名/発表者名
      尾形茂紀、西脇淳浩、山添寛治、須貝杏子、高原輝彦
    • 学会等名
      第65回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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