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多地点・高頻度環境DNA観測に基づく魚類群集構造の変動様式と形成・維持機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19H03291
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分45030:多様性生物学および分類学関連
研究機関千葉県立中央博物館

研究代表者

宮 正樹  千葉県立中央博物館, その他部局等, 研究員(移行) (30250137)

研究分担者 潮 雅之  京都大学, 白眉センター, 特定准教授 (40722814)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワード環境DNA / メタバーコーディング / MiFish法 / 時系列解析 / 魚類群集 / 種間関係 / モニタリング / 生物多様性 / 環境DNAメタバーコーディング / 時空間分析 / 房総半島 / 黒潮 / 多様性分析 / 時空間動態 / 多地点高頻度調査 / ビッグデータ / 時空間分布 / 多地点・高頻度観測 / 変動様式 / 地理的構造 / 魚類 / 群集
研究開始時の研究の概要

本研究は,多地点・高頻度環境DNA観測を行い,さまざまな時空間スケールにおける魚類群集構造の変動様式をMiFish法によって明らかにすることを第一の目的とする。また,MiFish法で得られたデータを最新の手法で定量化することにより,先の調査で明らかになった魚類群集構造の形成・維持機構を解き明かすことを第二の目的とする。これら二つの目的を達成するため,房総半島南部の岩礁海岸に11測点を設け,MiFish法による魚類群集モニタリングをさまざまな時空間スケールで行う。さらに,魚類群集の動態予測や制御につながるデータ駆動型・仮説発見型の新たな分野を創出することを第三の目的とする。

研究成果の概要

環境DNAを用いて魚類群集構造の変動様式と形成・維持機構を解明するために,房総半島南部の岩礁海岸に設けた11測点で2年間にわたって計50回の採水を行った。計550サンプルを用い,MiFish法によるメタバーコーディング解析を行うと共に,得られた時系列データに基づき各種の多様性分析を行った。その結果,計856種の魚類が検出され,魚類群集構造は暖流/寒流や外洋/内湾の影響を受けた空間変動を示すとともに,季節的な時間変動を示すことが明らかになった。また,検出頻度が高かった優占種50種間の相互作用強度を最新の手法で分析したところ,種間強度にはさまざまな温度依存性が認められた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は,近年発展が著しい環境DNA分析に最先端の時系列解析法を適用することによって,生物間の関係性に新たに焦点を当てることに成功した。すなわち,これまでの環境DNA研究で得られる情報は「何がどこにいるか」だけだったのが,本研究の手法を使えば「何と何がどれくらいの強さで関係しているか」まで推定できるようになったことを意味する。さらに,魚類群集における種間関係強度の温度依存性の存在を実証できたことは,全世界的に大きな問題となっている地球温暖化が,魚類群集のような複雑系に何らかの影響を与えることをも示唆している。環境DNAを用いた生物多様性モニタリングを継続していく意義を高めたと言ってもよい。

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Environmental DNA Metabarcoding: A Novel Method for Biodiversity Monitoring of Marine Fish Communities2022

    • 著者名/発表者名
      Masaki Miya
    • 雑誌名

      Annual Review of Marine Science

      巻: 14 号: 1 ページ: 161-185

    • DOI

      10.1146/annurev-marine-041421-082251

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimization of environmental DNA extraction and amplification methods for metabarcoding of deep-sea fish2021

    • 著者名/発表者名
      Masaru Kawato,Takao Yoshida,Masaki Miya,Shinji Tsuchida,Yuriko Nagano,Michiyasu Nomura,Akinori Yabuki,Yoshihiro Fujiwara,Katsunori Fujikura
    • 雑誌名

      MethodsX

      巻: 8 ページ: 101238-101238

    • DOI

      10.1016/j.mex.2021.101238

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Environmental DNA metabarcoding for biodiversity monitoring of a highly diverse tropical fish community in a coral reef lagoon: Estimation of species richness and detection of habitat segregation2020

    • 著者名/発表者名
      Oka Shin‐ichiro、Doi Hideyuki、Miyamoto Kei、Hanahara Nozomi、Sado Tetsuya、Miya Masaki
    • 雑誌名

      Environmental DNA

      巻: 3 号: 1 ページ: 55-69

    • DOI

      10.1002/edn3.132

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An illustrated manual for environmental DNA research: Water sampling guidelines and experimental protocols2020

    • 著者名/発表者名
      Minamoto Toshifumi、Miya Masaki、Sado Tetsuya、Seino Satoquo、Doi Hideyuki、Kondoh Michio、Nakamura Keigo、Takahara Teruhiko、Yamamoto Satoshi、Yamanaka Hiroki、Araki Hitoshi、Iwasaki Wataru、Kasai Akihide、Masuda Reiji、Uchii Kimiko
    • 雑誌名

      Environmental DNA

      巻: 3 号: 1 ページ: 8-13

    • DOI

      10.1002/edn3.121

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of fish biodiversity in estuaries using environmental DNA metabarcoding2020

    • 著者名/発表者名
      H. Ahn, M. Kume, Y. Terashima, F. Ye, S. Kameyama, M. Miya, Y. Yamashita, A. Kasai
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 15 号: 10 ページ: e0231127-e0231127

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0231127

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] MiFish metabarcoding: a high-throughput approach for simultaneous detection of multiple fish species from environmental DNA and other samples2020

    • 著者名/発表者名
      Masaki Miya, Ryo O. Gotoh, Tetsuya Sado
    • 雑誌名

      Fisheries Science

      巻: 86 号: 6 ページ: 939-970

    • DOI

      10.1007/s12562-020-01461-x

    • NAID

      40022414234

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sedimentary eDNA provides different information on timescale and fish species composition compared with aqueous eDNA2020

    • 著者名/発表者名
      Sakata Masayuki K.、Yamamoto Satoshi、Gotoh Ryo O.、Miya Masaki、Yamanaka Hiroki、Minamoto Toshifumi
    • 雑誌名

      Environmental DNA

      巻: - 号: 4 ページ: 505-518

    • DOI

      10.1002/edn3.75

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sedimentary eDNA provides different information on timescale and fish species composition compared with aqueous eDNA2020

    • 著者名/発表者名
      Sakata, M.K. , Yamamoto, S. , Gotoh, R.O. , Miya, M. , Yamanaka, H. , Minamoto, M.
    • 雑誌名

      Environmental DNA

      巻: 3

    • NAID

      120006975750

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of sampling seasons and locations on fish environmental DNA metabarcoding in dam reservoirs2020

    • 著者名/発表者名
      HAYAMI Kana , SAKATA Masayuki K. , INAGAWA Takashi , OKITSU Jiro , KATANO Izumi , DOI Hideyuki , NAKAI Katsuki , ICHIYANAGI Hidetaka , GOTOH Ryo O. , MIYA Masaki , SATO Hirotoshi , YAMANAKA Hiroki , MINAMOTO Toshifumi
    • 雑誌名

      Ecology and Evolution

      巻: -

    • NAID

      120006872999

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ongoing localized extinctions of stream-dwelling white-spotted charr populations in small dammed-off habitats of Hokkaido Island, Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Morita, Genki Sahashi, Masaki Miya, Shouko Kamada, Takashi Kanbe, Hitoshi Araki
    • 雑誌名

      Hydrobiologia

      巻: 印刷中 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1007/s10750-019-3891-1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluating intraspecific genetic diversity using environmental DNA and denoising approach: A case study using tank water2019

    • 著者名/発表者名
      Tsuji S , Miya M , Ushio M , Satoh H , Minamoto T , Yamanaka H
    • 雑誌名

      Environmental DNA

      巻: 2 ページ: 42-52

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Environmental DNA metabarcoding enables a data-driven approach for fish community research in large spatiotemporal scales2019

    • 著者名/発表者名
      Miya, M
    • 学会等名
      Gordon Research Conference in Marine Molecular Ecology: Novel Insights into Marine Patterns and Processes
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Environmental DNA metabarcoding enables a data-driven approach for fish community research in large spatiotemporal scales2019

    • 著者名/発表者名
      Miya, M
    • 学会等名
      FSBI symposium 2019: Advances in eDNA-based Approaches to Fish Ecology and Management
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Environmental DNA metabarcoding: a new biodiversity monitoring method that enables a data-driven approach for fish community research2019

    • 著者名/発表者名
      Miya, M
    • 学会等名
      Marine Biotechnology Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Environmental DNA metabarcoding: a new biodiversity monitoring method that enables a data-driven approach for fish community research2019

    • 著者名/発表者名
      Miya, M
    • 学会等名
      The International Symposium of Hydrological Sciences and High-efficiency Water Resources Utilization under the Changing Environment
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] researchmap 宮 正樹

    • URL

      https://researchmap.jp/mum-usagi

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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