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湖沼生態系への温暖化対策の影響解明に向けた環境DNAによる新たな評価手法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 21K12273
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分63040:環境影響評価関連
研究機関松山大学

研究代表者

槻木 玲美  松山大学, 法学部, 教授 (20423618)

研究分担者 鏡味 麻衣子  横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (20449250)
土居 秀幸  京都大学, 情報学研究科, 教授 (80608505)
本庄 三恵  京都大学, 生態学研究センター, 准教授 (30450208)
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) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード堆積物DNA / 動物プランクトン / 琵琶湖 / 過去100年 / 遺伝的多様性 / 外来種 / 植物プランクトン / 古陸水学 / カイアシ類 / 温暖化 / 水位操作 / 近過去 / 環境DNA / 湖沼 / 寄生者 / 環境変化 / 微生物
研究開始時の研究の概要

温暖化の進行で懸念される異常豪雨の頻発化に備え施行された水位操作は湖沼生態系にどのような影響を与えているだろうか。本研究は環境DNAを用いてこれまで復元ができなかった微生物相の変動を再現する手法の高精度化を推進する。そして魚類資源の餌である動物・植物プランクトンとこれらプランクトン動態に影響を及ぼす寄生者(ツボカビ・ウイルス)の過去100年にわたる微生物相の変動を再現することで、温暖化や異常気象に備えた水位調節の対策が琵琶湖生態系に及ぼした波及効果を解明することを目的とする。

研究成果の概要

環境DNAの解析技術を琵琶湖の堆積試料に応用し、魚類の重要な餌資源でありながら、従来の手法では過去情報を得るのが困難であった動物プランクトンのカイアシ類とミジンコ類を復元するための手法を検討した。その結果、カイアシ類の堆積試料中のDNAは、過去100年にわたり連続的に検出され、時代に応じて濃度が変化していた。DNA濃度の変化が何を意味するのか、現場観測の結果と比較したところ、カイアシ類では現存量をミジンコ類は休眠卵量を反映することが判明した。これらの結果は堆積試料のDNAは、動物プランクトンの長期動態を捉える有効なツールになりえること、ただし種ごとに復元できる生物特性が異なることを示す。

研究成果の学術的意義や社会的意義

堆積試料に残る環境DNA(堆積物DNA)の活用は、これまで得られなかった過去の生物相を含めた生態系変化の実態解明につながるもので、過去から現在を俯瞰する新たなモニタリング手法としての展開が期待される。本課題は、従来の古生物学的手法では過去情報が得られなかった魚類の餌資源として重要な動物プランクトンのカイアシ類について、堆積物DNAを活用することで現存量を捉えるツールとしての有効性を示し、本分野の進展に大きく貢献した。またミジンコ類に関しては、休眠卵量の変遷を迅速かつ簡便に捉えられることを示し、堆積物DNAによる動物プランクトンの新たなモニタリング手法の実現可能性を示すことができた。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Umea University(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Umea University(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] SLU(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Establishment success of alien Daphnia in the ancient Lake Biwa: Insights from sedimentary archives2024

    • 著者名/発表者名
      Narumi Tsugeki, Isana Hashimoto, Kai Nakane, Mie N. Honjo, Kimiko Uchii.
    • 雑誌名

      Hydrobiologia

      巻: - 号: 15 ページ: 3591-3602

    • DOI

      10.1007/s10750-024-05519-0

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sedimentary DNA can reveal the past population dynamics of a pelagic copepod2023

    • 著者名/発表者名
      Kai Nakane, Xin Liu, Hideyuki Doi, Gael Dur, Michinobu Kuwae, Syuhei Ban, Narumi Tsugeki
    • 雑誌名

      Freshwater Biology

      巻: - 号: 11 ページ: 1917-1928

    • DOI

      10.1111/fwb.14096

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigating the effects of anthropogenic stressors on lake biota using sedimentary DNA2023

    • 著者名/発表者名
      Barouillet Cecilia、Monchamp Marie‐Eve、Bertilsson Stefan、Brasell Katie、Domaizon Isabelle、Epp Laura S.、Ibrahim Anan、Mejbel Hebah、Nwosu Ebuka Canisius、Pearman John K.、Picard Mailys、Thomson‐Laing Georgia、Tsugeki Narumi、Von Eggers Jordan、Gregory‐Eaves Irene、Pick Frances、Wood Susanna A.、Capo Eric
    • 雑誌名

      Freshwater Biology

      巻: - 号: 11 ページ: 1799-1817

    • DOI

      10.1111/fwb.14027

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [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 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Sedimentary DNA can reveal past pelagic copepod population dynamics2023

    • 著者名/発表者名
      Narumi Tsugeki, Kai Nakane, Xin Liu, Hideyuki Doi, Gael Dur, Michinobu Kuwae, Syuhei Ban
    • 学会等名
      XXI INQUA Congress
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Zooplankton sedimentary DNA as an effective tool for tracking past population dynamics2023

    • 著者名/発表者名
      Narumi Tsugeki, Kai Nakane, Hideyuki Doi, Kazuaki Tadokoro, Michinobu Kuwae
    • 学会等名
      The eDNA Society International Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 琵琶湖から広がる泳ぐカビの世界:ツボカビの謎に迫る2023

    • 著者名/発表者名
      鏡味麻衣子
    • 学会等名
      第22回生態学琵琶湖賞授賞式・受賞記念公演
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Role of saprotrophic chytrids on two large desmids (Staurastrum and Micrasterias) in Lake Biwa2023

    • 著者名/発表者名
      Duangmany Phongsa, Tatsuro Hashizume, Kensuke Seto, Ban Syuhei, Kagami Maiko
    • 学会等名
      日本陸水学会第87回
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 泳ぐカビの世界:ツボカビの謎に迫る2023

    • 著者名/発表者名
      鏡味麻衣子
    • 学会等名
      明治大学科学技術研究所 公開講演会「パラサイト;生態系の舞台裏」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 堆積物DNAに基づくカイアシ類の長期変動に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      中根 快, リュウ キン, 土居 秀幸, 伴 修平, デュア・ガエル, 加 三千宣, 槻木 玲美
    • 学会等名
      日本陸水学会 第86回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 堆積物記録から復元された琵琶湖の動・植物プランクトン動態 :水位管理・気象と栄養塩変化の影響2022

    • 著者名/発表者名
      槻木 玲美, Eric Capo, 越智 梨月, 鏡味 麻衣子, 土居 秀幸, 早川 和秀, 加 三千宣
    • 学会等名
      日本陸水学会 第86回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 堆積物環境DNAによる琵琶湖魚類の過去復元2022

    • 著者名/発表者名
      坂田雅之, 槻木 玲美, 加 三千宣, 土居 秀幸, 源 利文
    • 学会等名
      日本陸水学会 第86回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Environmental DNA in lake sediment provides fish information on reconstructing past fauna in lake ecosystems.2022

    • 著者名/発表者名
      Sakata M. K., Tsugeki N., Kuwae M., Doi H., Minamoto T.
    • 学会等名
      British Ecological Sciety Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 堆積物DNAにより復元されたミジンコの過去100年にわたる産卵量の変動2022

    • 著者名/発表者名
      槻木玲美, 中根 快, 土居 秀幸, 加 三千宣
    • 学会等名
      日本生態学会第69回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Environmental-driven changes in the microbial eukaryotic community of Lake Biwa over the last 120 years2022

    • 著者名/発表者名
      Eric Capo, Stefan Bertilsson, Kai Nakane, Maiko Kagami, Michinobu Kuwae, Narumi Tsugeki
    • 学会等名
      Joint Aquatic Science Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 堆積物DNAにより復元された動物プランクトンの過去100年にわたる産卵量の変動2021

    • 著者名/発表者名
      中根快, 土居秀幸, 越智梨月, 加三千宣, 槻木玲美
    • 学会等名
      環境DNA学会 第4回
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] Eukaryotic community of Lake Biwa over 120 years

    • URL

      https://www.researchgate.net/publication/360484687_Environmental-driven_changes_in_the_microbial_eukaryotic_community_of_Lake_Biwa_over_the_last_120_years

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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