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大規模データを用いた日本のブナ科広葉樹林の外生菌根菌多様性の決定要因探索と予測

研究課題

研究課題/領域番号 20J01732
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分40010:森林科学関連
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

松岡 俊将  兵庫県立大学, 情報科学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード菌類 / 菌根菌 / 生物多様性 / 生物地理
研究開始時の研究の概要

本研究の目的は、既知の外生菌根菌多様性データから、これまで調査例がない地点の外生菌根菌の多様性をどの程度予測できるのかを評価することである。
まず、データベース中の外生菌根菌多様性データと環境データ(気候、樹木形質、地理情報など)に対して、統計モデル(スパースモデリングなど)と機械学習(ランダムフォレスト)を用いることで、個別の外生菌根菌種の出現と多様性創出要因を推定する。次に、この推定結果と、これまで調査例のない地点での外生菌根菌群集データと環境データを比較することで、既知の多様性データから、未知の多様性をどの程度予測可能かを評価する。

研究実績の概要

当該年度は、私がこれまでに取得してきた外生菌根菌群集データを用いての群集・多様性解析結果の論文化と、これらのデータを基にした菌類の出現予測モデルの構築と予備解析、そして野外調査を進めた。
まず、従来から用いたれていた調査地単位での群集解析手法を用いて、日本の森林における外生菌根菌群集構造の解析とその論文化を行なった。これらの結果から、外生菌根菌群集の空間パターンは、樹種ごとに異なる要因により駆動されていることが明らかになった。これらの結果をベースに、個別の種ごとの出現予測を行うため、スパース回帰、joint species distribution model、機械学習(ランダムフォレスト)を用いたモデルの構築を進めた。文献情報や情報学分野の研究者からのアドバイスを基に、解析用のRスクリプトの作成と改良を行なった。そして実際の群集データの一部を用いて予備解析を進めることで、パラメーターや計算時間の推定行った。
モデルから得られた結果の拡張やモデルの外挿性の確認のため、野外調査による追加データの収集も行なった。前年度同様に新型コロナウイルスの感染拡大による緊急事態宣言の発出とそれに伴う所属・協力機関の活動方針により野外調査は制限されたものの、関西を中心にブナ科広葉樹林においてサンプリングを行なった。採集した樹木細根は、実験室に持ち帰り、実体顕微鏡下で菌根の選択と洗浄を行い菌根からDNAを抽出抽出した。MiSeqによるアンプリコンシーケンスとバイオインフォマティクス解析により、上記の外生菌根菌出現予測モデルの外挿データを得た。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] The ectomycorrhizal fungal communities react differently to climatic, edaphic and spatial variables depending on their host species2021

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Yoriko、Matsuoka Shunsuke、Osono Takashi、Sanmart?n Isabel
    • 雑誌名

      Journal of Biogeography

      巻: 48 号: 10 ページ: 2550-2561

    • DOI

      10.1111/jbi.14220

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of seasonal dynamics of fungal <scp>DNA</scp> assemblages in a flow‐regulated stream in a restored forest using <scp>eDNA</scp> metabarcoding2021

    • 著者名/発表者名
      Matsuoka Shunsuke、Sugiyama Yoriko、Shimono Yoshito、Ushio Masayuki、Doi Hideyuki
    • 雑誌名

      Environmental Microbiology

      巻: 23 号: 8 ページ: 4797-4806

    • DOI

      10.1111/1462-2920.15669

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Prolonged impacts of past agriculture and ungulate overabundance on soil fungal communities in restored forests2021

    • 著者名/発表者名
      Tatsumi Shinichi、Matsuoka Shunsuke、Fujii Saori、Makoto Kobayashi、Osono Takashi、Isbell Forest、Mori Akira S.
    • 雑誌名

      Environmental DNA

      巻: 3 号: 5 ページ: 930-939

    • DOI

      10.1002/edn3.198

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [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] Illumina iSeq 100 and MiSeq exhibit similar performance in freshwater fish environmental DNA metabarcoding2021

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

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 15763-15763

    • DOI

      10.1038/s41598-021-95360-5

    • 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] Diversity and host recurrence of fungi associated with the bleached leaf litter in a subtropical forest2021

    • 著者名/発表者名
      Osono Takashi、Matsuoka Shunsuke、Hirose Dai
    • 雑誌名

      Fungal Ecology

      巻: 54 ページ: 101113-101113

    • DOI

      10.1016/j.funeco.2021.101113

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Evolutionary patterns of host type and chasmothecial appendage morphology in obligate plant parasites belonging to Cystotheceae (powdery mildew, Erysiphaceae)2021

    • 著者名/発表者名
      Shirouzu Takashi、Suzuki Takao K.、Matsuoka Shunsuke、Takamatsu Susumu
    • 雑誌名

      Mycologia

      巻: 114 号: 1 ページ: 35-45

    • DOI

      10.1080/00275514.2021.1983352

    • 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] Integrative assessment of the effects of shrub coverage on soil respiration in a tundra ecosystem2021

    • 著者名/発表者名
      Masumoto Shota、Kitagawa Ryo、Nishizawa Keita、Osono Takashi、Hasegawa Motohiro、Iimura Yasuo、Matsuoka Shunsuke、Kaneko Ryo、Uchida Masaki、Mori Akira S.
    • 雑誌名

      Polar Science

      巻: 27 ページ: 100562-100562

    • DOI

      10.1016/j.polar.2020.100562

    • 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] Two-years of investigation revealed the inconsistency of seasonal dynamics of an ectomycorrhizal fungal community in Japanese cool-temperate forest across years2020

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Y., Matsuoka S. & Osono T.
    • 雑誌名

      FEMS Microbiology Ecology

      巻: 96 号: 7

    • DOI

      10.1093/femsec/fiaa118

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 環境DNAから探る菌類多様性の空間・時間パターン2022

    • 著者名/発表者名
      松岡俊将
    • 学会等名
      日本生態学会第69回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 葉齢段階の異なるイネ科植物の葉における菌類群集組成の比較2022

    • 著者名/発表者名
      秦野悠貴, 松岡俊将, 土居秀幸, 長谷川元洋, 大園享司
    • 学会等名
      日本生態学会第69回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 全国50ダム湖比較による水生菌類群集構造の解析2022

    • 著者名/発表者名
      望月学, 土居秀幸, 松岡俊将, 瀬戸健介, 一柳英隆, 大杉泰功, 吉村千洋, 占部城太郎, 鏡味麻衣子
    • 学会等名
      日本生態学会第69回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ヨーロッパにおけるドイツトウヒ枯死木の腐朽型と菌類群集2022

    • 著者名/発表者名
      河崎有希, 松岡俊将, 佐藤博俊, 深澤遊
    • 学会等名
      日本生態学会第69回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 本邦亜熱帯林における樹木細根の分解に伴う菌類群集の時間変動2021

    • 著者名/発表者名
      松岡俊将, 土居秀幸, 大園享司
    • 学会等名
      日本生態学会第68回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 近縁なイネ科植物の葉における老衰段階に伴う菌類群集組成の比較2021

    • 著者名/発表者名
      秦野悠貴, 松岡俊将, 長谷川元洋, 大園享司
    • 学会等名
      日本生態学会第68回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 八ヶ岳亜高山帯林におけるコケの分解に伴う菌類遷移2021

    • 著者名/発表者名
      永田祐大, 松岡俊将, 長谷川元洋, 大園享司
    • 学会等名
      日本生態学会第68回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 亜熱帯林・温帯林における落葉の漂白部・非漂白部のリグニン分解酵素活性の比較2021

    • 著者名/発表者名
      田渕航平, 松岡俊将, 長谷川元洋, 大園享司
    • 学会等名
      日本生態学会第68回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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