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環境DNAを用いた魚類多種同時遺伝的多型分析法の開発と淡水魚類メタ群集研究の実践

研究課題

研究課題/領域番号 21K12329
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64040:自然共生システム関連
研究機関大妻女子大学

研究代表者

小関 右介  大妻女子大学, 家政学部, 准教授 (00513772)

研究分担者 武島 弘彦  福井県立大学, 海洋生物資源学部, 客員研究員 (50573086)
山中 裕樹  龍谷大学, 先端理工学部, 准教授 (60455227)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (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)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード遺伝的多様性 / 環境DNA / メタバーコーディング / メタ群集 / 遺伝的多型
研究開始時の研究の概要

本研究は、環境水中に存在する魚類DNAの塩基配列を多種同時並列的に決定するメタバーコーディング法を基盤として、魚類群集の遺伝的多様性を網羅的に評価する手法を開発する。また、開発した手法を用いて淡水魚類メタ群集の構成種とその遺伝的多型の空間分布を同時に評価し、メタ群集の空間構造とその決定プロセスを解明することで、広域的に分布・分散する大型生物のメタ群集動態を理解するとともに、地域の生物多様性保全に資する科学的知見を提供する。

研究実績の概要

本研究は、環境DNAメタバーコーディングデータから多種の遺伝的多型を同時に精度高く検出する多種同時遺伝的多型検出法を開発することを目的としている。
昨年度までに、メタバーコーディング解析により得られるアンプリコン配列データに混入するエラー配列(偽ハプロタイプ)を効果的に取り除く新たな手法(gmmDenoise法)の開発、その公共データを用いた性能評価およびRプログラムへの実装がほぼ完了したことから、本年度は本手法を用いた淡水魚類群集構成種の環境DNAベース集団遺伝構造解析の実践に着手した。
具体的には、佐渡島を流れる40以上の河川において採取した環境DNAサンプルについて、魚類ユニバーサルPCRプライマーセット(MiFish)を用いたメタバーコーディング解析(DNA抽出、PCR増幅、およびIllumina Miseqを用いたアンプリコンシーケンス解析)を実施した。また、得られたアンプリコン配列データの前処理(プライマー配列除去、フォワード配列とリバース配列の連結、低品質配列の除去、既存デノイズ法の適用、キメラ配列の除去など)から、分類学的名称の付与、およびgmmDenoise法によるエラー配列除去に至る一連の過程の解析パイプラインを構築した。この解析パイプラインを使用して、アユ、イワナ、カジカ、ドジョウなど10種以上の淡水魚について各サンプリング河川におけるアンプリコン配列変異(ASV: amplicon sequence variant)データを取得した。次年度はこの多地点ASVデータを用いて複数魚種の集団遺伝構造の解析を進める。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

補助事業期間の前半で手法開発を行い、後半で開発した手法を用いた研究の実践を行うという全体計画に沿ったスケジュールで進捗している。

今後の研究の推進方策

次年度も全体計画に沿ったかたちで研究を進める。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

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

  • [雑誌論文] Small giants: tributaries rescue spatially structured populations from extirpation in a highly fragmented stream2022

    • 著者名/発表者名
      Tsuboi Jun‐ichi、Morita Kentaro、Koseki Yusuke、Endo Shinsuke、Sahashi Genki、Kishi Daisuke、Kikko Takeshi、Ishizaki Daisuke、Nunokawa Masanori、Kanno Yoichiro
    • 雑誌名

      Journal of Applied Ecology

      巻: - 号: 8 ページ: 1997-2009

    • DOI

      10.1111/1365-2664.14200

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] 佐渡島の淡水魚類相:60年間の変遷の検証および最新魚種目録2021

    • 著者名/発表者名
      小関右介
    • 雑誌名

      人間生活文化研究

      巻: 2021 号: 31 ページ: 62-67

    • DOI

      10.9748/hcs.2021.62

    • NAID

      130008089280

    • ISSN
      2187-1930
    • 年月日
      2021-01-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] A new amplicon error filtering method for environmental DNA-based population genetic research2024

    • 著者名/発表者名
      Koseki Y, Takeshima H, Yoneda R, Katayanagi R, Ito G, Yamanaka H
    • 学会等名
      第71回日本生態学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 環境DNAに基づくハプロタイプ分析のための新たなアンプリコンフィルタリング手法2023

    • 著者名/発表者名
      小関 右介, 武島 弘彦, 米田 龍仁, 片柳 海斗, 伊藤 玄, 山中 裕樹
    • 学会等名
      第6回環境DNA学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] "Multiplex approach to ameliorate primer bias in MiFish eDNA metabarcoding: a case study of Ayu, Plecoglossus altivelis"2023

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Isobe, Yusuke Koseki, Hirohiko Takeshima, Hiroki Yamanaka
    • 学会等名
      The eDNA Society International Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] YSKoseki/gmmDenoise

    • URL

      https://github.com/YSKoseki/gmmDenoise

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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