海洋酸性化が沿岸生物の世代交代、群集・個体群構造に及ぼす長期影響評価

• 研究課題/領域番号: 19H04288
• 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: 国立研究開発法人水産研究・教育機構
• 研究代表者: 高見 秀輝 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産資源研究所(塩釜), グループ長 (50371802)
• 研究分担者: 林 正裕 公益財団法人海洋生物環境研究所, 海生研実証試験場, 研究員 (20444870) ; 井上 麻夕里 岡山大学, 自然科学学域, 教授 (20451891) ; 村岡 大祐 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(長崎), グループ長 (30371800) ; 小埜 恒夫 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産資源研究所(横浜), 主幹研究員 (40371786) ; 酒井 一彦 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 教授 (50153838) ; 井口 亮 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (50547502)
• 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: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2019年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: 海洋酸性化 / キタムラサキウニ / コユビミドリイシ / アマノガワテンジクダイ / 順化 / 適応 / 長期 / 世代間 / 造礁サンゴ類 / 長期飼育 / 世代交代 / 順化・適応 / 継代飼育 / 沿岸生物

研究開始時の研究の概要

人為起源二酸化炭素がもたらす海洋酸性化の生物への影響評価については、短期間の飼育実験による生物の応答を基準としており、一方で比較的長寿命の生物における長期的な影響については不明な点が多い。本研究では、沿岸生態系で中心的な役割を果たすウニ類、造礁サンゴ類、魚類に焦点を当て、産業革命前の280 ppmから将来大気濃度の2000 ppmまでの範囲で複数の二酸化炭素濃度を段階的に設定した海水中で、数年レベルの長期的な飼育実験を実施し、各発育段階や世代交代などにおける生理・生態特性の変化を比較する。得られたか結果から酸性化への順化・適応過程の可能性を明らかにする共に、応答が起こるメカニズムを解明する。

研究成果の概要

海洋酸性化が海産動物に及ぼす長期的な影響を評価するため、沿岸生態系の中でも中心的な役割を果たすウニ類（キタムラサキウニ）、造礁サンゴ類（コユビミドリイシ）、魚類（アマノガワテンジクダイ）について、酸性化環境の応答を発育段階間、世代間にわたる長期飼育実験により解析した。酸性化環境で飼育した親由来の子の応答は、ウニ類と魚類で影響が軽減した。造礁サンゴ類では共生藻の介在により世代間影響が複雑化することが示唆された。ウニ類の遺伝子発現は、酸性化環境下の親由来の子と非酸性化環境下の親由来の子で質的・量的に異なり、遺伝子発現レベルで環境への順化が生じていることが考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

海産動物に対する海洋酸性化への応答予測は、多くが直接的な環境変動の影響を受けやすい初期生活史を対象とした短期間での飼育実験による結果に基づいており、幼生から成体へ成長する過程、さらには再生産や世代交代に及ぼす影響については研究例が極めて限られている。本研究では、沿岸生態系で中心的な役割を果たすウニ類、造礁サンゴ類、魚類について、異なる発育段階間および複数の世代間における海洋酸性化の応答を解析した。その結果、酸性化環境下で成育した親由来の子世代は、同環境に順化することが示唆された。本成果は、海洋酸性化に関する将来予測の不確実性を軽減し、有効な適応・緩和策の推進に貢献するものと期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Transgenerational acclimation to acidified seawater and gene expression patterns in a sea urchin (2024)
  • 著者名/発表者名: Akira Iguchi, Kodai Gibu, Makiko Yorifuji, Miyuki Nishijima, Atsushi Suzuki, Tsuneo Ono, Yukio Matsumoto, Mayuri Inoue, Masahiko Fujii, Daisuke Muraoka, Yamato Fujita, Hideki Takami
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 930 ページ: 172616-172616
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.172616
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of ocean acidification on the early developmental stages of the commercially important gastropods, Ezo abalone and horned turban, in Japan. (2021)
  • 著者名/発表者名: 木村量・高見秀輝・鬼塚年弘・小埜恒夫・野尻幸宏
  • 雑誌名: Proceedings of the 46th U.S.-Japan Aquaculture Panel Symposium, NOAA Technical Memorandum NMFS-F/SPO-222 巻: NMFS-F巻/SPO-222巻号 ページ: 68-71
• [雑誌論文] Ocean acidification trends in coastal waters in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishizu, M., Miyazawa, Y., Tsunoda, T., and Ono, T
  • 雑誌名: Biogeosciences 巻: 16 号: 24 ページ: 4747-4763
  • DOI: 10.5194/bg-16-4747-2019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Perspectives on in situ sensors for ocean acidification research (2019)
  • 著者名/発表者名: Sastri, A., Christian, J.R., Achterberg, E.P., Atamanchuk, D., Buck, J., Bresnahan, P., Duke, P.J., Evans, W., Gonski, S.F., Johnson, B., Juniper, K., Mihaly, S., Miller, L.A., Morley, M., Murphy, D., Nakaoka, S.-i., Ono, T., Parker, G., Simpson, K., and Tsunoda, T.
  • 雑誌名: Frontiers in Marine Science 巻: 6 ページ: 653-653
  • DOI: 10.3389/fmars.2019.00653
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 酸性化環境を経験したキタムラサキウニを親とする子世代の初期発育における環境応答 (2023)
  • 著者名/発表者名: 高見秀輝・村岡大祐・井上麻夕里・小埜恒夫・井口 亮・松本有記雄
  • 学会等名: 令和5年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] Variations of the growth and Mg/Ca ratios in sea urchins (Mesocentrotus nudus) cultured under the long-term acidification experiment. (2022)
  • 著者名/発表者名: 北山紗也佳・中井省悟・宮井里紀・高見秀輝・村岡大祐・野尻幸宏・井上麻夕里
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [学会発表] キタムラサキウニにおける海洋酸性化の世代間影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高見秀輝・村岡大祐・藤田大和・井上麻夕里・松本有記雄・小埜恒夫・藤井賢彦
  • 学会等名: 令和3年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] 熱帯性魚類のストレス応答の分子基盤の解明ーアマノガワテンジクダイをモデルとしてー (2021)
  • 著者名/発表者名: 井口亮・林正裕・依藤実樹子・西島美由紀・鈴木淳・村岡大祐・高見秀輝・小埜恒夫
  • 学会等名: 令和3年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] 海洋酸性化がキタムラサキウニ幼生へ及ぼす影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤田大和・村岡大祐・高見秀輝・ベルナルド ローレンス・小埜恒夫・藤井賢彦
  • 学会等名: 第6回沿岸生態系の評価・予測に関するワークショップ
• [学会発表] 高二酸化炭素濃度下で培養された無節 石灰藻 エンジ イシモ類のエゾアワビ浮遊幼生に対する変態誘起効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高見秀輝・鬼塚年弘・村岡大祐 ・松本有記雄 ・ 中坪あゆみ ・馬場 将輔・野尻幸宏
  • 学会等名: 2019年度水産海洋学会研究発表大会
• [学会発表] 海洋酸性化がウニ類の成長に及ぼす影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 村岡大祐・高見秀輝・井上麻夕里
  • 学会等名: 第5回宮古地域水産シンポジウム
• [学会発表] PICES special publication “ocean acidification and deoxygenation in the north pacific ocean”: information exchange with social sectors (2019)
  • 著者名/発表者名: J. Christian, T. Ono
  • 学会等名: 4th GOA-ON International workshop
  • 国際学会
• [図書] Ocean Acidification and Deoxygenation in the North Pacific Ocean (2019)
  • 著者名/発表者名: J. Christian and T. Ono (Ed)
  • 総ページ数: 116
  • 出版者: PICES Press
  • ISBN: 9781927797327
• [備考] 海洋酸性化のアワビ・ウニへの影響予測
  • URL: https://www.fra.affrc.go.jp/bulletin/news/fnews73.pdf