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沿岸堆積物コアでの環境DNAメタバーコーディングによる近過去魚類群集の復元

研究課題

研究課題/領域番号 19H04284
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63040:環境影響評価関連
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

土居 秀幸  兵庫県立大学, 情報科学研究科, 准教授 (80608505)

研究分担者 加 三千宣  愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 准教授 (70448380)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2019年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
キーワード環境DNA / 堆積物 / 海洋 / 魚類 / メタバーコーディング / 近過去復元 / 哺乳類 / 環境影響調査
研究開始時の研究の概要

堆積物コア試料を用いた近過去の生態系状態の復元は、過去の生態系の状態について把握することができる数少ない手法である。しかし、これまで手法の制約から復元できる生物群集は、プランクトンなどの低次消費者に限られており、魚類群集については、その群集を復元することができなかった。近年急速に発展してきた、環境水中からDNAを取り出して、多種の同時検出を可能とする環境DNAメタバーコーディング技術は、これまで復元できなかった堆積物試料からの魚類群集の解明に大いに威力を発揮する可能性がある。本研究では、堆積物試料に環境DNAメタバーコーディングを適用することにより近過去の魚類群集を再現する。

研究成果の概要

これまでの魚類に関する古海洋学的研究では、堆積物中で鱗が残るイワシ類に限られ、その他の魚類群集 全体については復元する手立てがこれまでなかった。本研究では、堆積物コア中に残存する環境DNAに着目し、海底堆積物を対象に魚類の DNA を網羅的に増幅するMiFishユニバーサルプライマーを用いて 環境 DNA メタバーコーディングを行った。その結果、いくつかの魚種が海底堆積物のさまざまな年代層から検出できることを確認した。 またさらに、同じ堆積物サンプルから哺乳類や、真菌類、植物のユニバーサルプライマーによるメタバーコーディングによる群集復元も可能であることが実証できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、環境DNAを用いて、海洋における過去数百年の魚類群集の変動について、堆積物コア試料による近過去復元が可能であることを明らかにした。これは今後の水産資源管理、生態系管理において、生態系変動予測に利用できる データを得ることができる有力な手法となったと考えられる。

報告書

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

    (20件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (16件) (うち査読あり 16件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Reconstruction of 100-year dynamics in Daphnia spawning activity revealed by sedimentary DNA.2022

    • 著者名/発表者名
      Narumi Tsugeki, Kai Nakane, Hideyuki Doi, Natsuki Ochi and Michinobu Kuwae
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 1741-1741

    • DOI

      10.1038/s41598-021-03899-0

    • 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] Causal analysis of the temperature impact on deep-sea biodiversity.2021

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Doi , Moriaki Yasuhara and Masayuki Ushio
    • 雑誌名

      Biology Letters

      巻: 17 号: 7 ページ: 20200666-20200666

    • DOI

      10.1098/rsbl.2020.0666

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of biodiversity metrics by environmental DNA metabarcoding compared with visual and capture surveys of river fish communities2021

    • 著者名/発表者名
      Doi Hideyuki、Inui Ryutei、Matsuoka Shunsuke、Akamatsu Yoshihisa、Goto Masuji、Kono Takanori
    • 雑誌名

      Freshwater Biology

      巻: ‐ 号: 7 ページ: 1257-1266

    • DOI

      10.1111/fwb.13714

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Taxonomic, functional, and phylogenetic diversity of fungi in a forest-tundra ecotone in Qu?bec2021

    • 著者名/発表者名
      Matsuoka Shunsuke、Doi Hideyuki、Masumoto Shota、Kitagawa Ryo、Nishizawa Keita、Tanaka Kaho、Hasegawa Motohiro、Hobara Satoru、Osono Takashi、Mori Akira S.、Uchida Masaki
    • 雑誌名

      Polar Science

      巻: 27 ページ: 100594-100594

    • DOI

      10.1016/j.polar.2020.100594

    • 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] Simultaneous absolute quantification and sequencing of fish environmental DNA in a mesocosm by quantitative sequencing technique.2021

    • 著者名/発表者名
      Hoshino T, Nakao R, Doi H, Minamoto T
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 4372-4372

    • DOI

      10.1038/s41598-021-83318-6

    • 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] Suppression of environmental DNA degradation in water samples associated with different storage temperature and period using benzalkonium chloride2020

    • 著者名/発表者名
      Takahara Teruhiko、Taguchi Junya、Yamagishi Satoshi、Doi Hideyuki、Ogata Shigeki、Yamanaka Hiroki、Minamoto Toshifumi
    • 雑誌名

      Limnology and Oceanography: Methods

      巻: 18 号: 8 ページ: 437-445

    • DOI

      10.1002/lom3.10374

    • 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 DNA tracks decadal-centennial changes in fish abundance2020

    • 著者名/発表者名
      Kuwae Michinobu、Tamai Hiromichi、Doi Hideyuki、Sakata Masayuki K.、Minamoto Toshifumi、Suzuki Yoshiaki
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 3 号: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1038/s42003-020-01282-9

    • 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] Broad-scale detection of environmental DNA for an invasive macrophyte and the relationship between DNA concentration and coverage in rivers2020

    • 著者名/発表者名
      Doi Hideyuki、Akamatsu Yoshihisa、Goto Masuji、Inui Ryutei、Komuro Takashi、Nagano Mariko、Minamoto Toshifumi
    • 雑誌名

      Biological Invasions

      巻: 23 号: 2 ページ: 507-520

    • DOI

      10.1007/s10530-020-02380-9

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exploring a legendary giant squid: An environmental DNA approach.2020

    • 著者名/発表者名
      Wada T, Doi H, Togaki D, Kaida R, Nagano M, Katano I, Suzuki M, Ohtani T, Mitsuhashi H.
    • 雑誌名

      Marine Biology

      巻: 167 号: 11 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1007/s00227-020-03773-z

    • 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] 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
      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
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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] Spatial structures of fungal DNA assemblages revealed with eDNA metabarcoding in a forest river network in western Japan.2019

    • 著者名/発表者名
      Matsuoka S, Sugiyama Y, Sato H, Katano I, Harada K, Doi H.
    • 雑誌名

      Metabarcoding and Metagenomics

      巻: 3

    • DOI

      10.3897/mbmg.3.36335

    • 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] Seasonal change in environmental DNA concentration of a submerged aquatic plant species2019

    • 著者名/発表者名
      Matsuhashi Saeko、Minamoto Toshifumi、Doi Hideyuki
    • 雑誌名

      Freshwater Science

      巻: 38 号: 3 ページ: 654-660

    • DOI

      10.1086/704996

    • NAID

      120006996926

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimating native and invasive crayfish distributions in relation to culvert barriers with environmental DNA2019

    • 著者名/発表者名
      Ikeda Kousuke、Doi Hideyuki、Terui Shigeharu、Kato Atsuko、Mitsuzuka Takashi、Kawai Tadashi、Negishi Junjiro N.
    • 雑誌名

      Freshwater Science

      巻: 38 号: 3 ページ: 629-641

    • DOI

      10.1086/704998

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparison of inhibition resistance among PCR reagents for detection and quantification of environmental DNA.2019

    • 著者名/発表者名
      Uchii K, Doi H, Okahashi T, Katano I, Yamanaka H, Sakata KM, Minamoto T.
    • 雑誌名

      Environmental DNA

      巻: 1 号: 4 ページ: 359-367

    • DOI

      10.1002/edn3.37

    • 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
  • [学会発表] 環境中に漂うDNAの情報から何がわかってきたか?2021

    • 著者名/発表者名
      土居秀幸
    • 学会等名
      第64回日本生態学会 公開講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Environmental DNA methods for macroorganism populations2021

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Doi
    • 学会等名
      The 1st DNAqua-Net international conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 海底堆積物からの環境DNA検出による 近過去生物群集の再現2019

    • 著者名/発表者名
      海田竜太郎, 土居秀,永野真理子,加三千宣,玉井大道,倉田純
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] 環境DNA2021

    • 著者名/発表者名
      一般社団法人 環境DNA学会、土居 秀幸、近藤 倫生
    • 総ページ数
      300
    • 出版者
      共立出版
    • ISBN
      9784320058163
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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