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河川の生物多様性をはぐくむキーハビタット・河床間隙域を環境DNAで評価する

研究課題

研究課題/領域番号 22K12461
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
研究機関奈良女子大学

研究代表者

片野 泉  奈良女子大学, 自然科学系, 教授 (90414995)

研究分担者 土居 秀幸  兵庫県立大学, 情報科学研究科, 准教授 (80608505)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードDNAメタバーコーディング / ハイポレックゾーン / 環境DNA / 河床間隙
研究開始時の研究の概要

河川生態系の保全のため,目には見えない「河床間隙域」が育む生物多様性の多寡を知り, その価値を正しく評価することは急務である。本研究は,阻害要因も加味した環境DNA法とDNAメタバーコーディング法とを併用することで,既往の採捕手法では叶わなかった「底生動物のどの分類群が,いつ,どこの河床間隙を利用しているか」という疑問に答え,どのような河床間隙域を優先して保全すべきかを示す。自然河川での瀬頭・洲頭・巨礫裏など多様な河床間隙域における生物群集の違いを比較する。さらにダム上下流で環境改変の有無による違いも比較する。

研究実績の概要

河川生態系の保全のため,目には見えない「河床間隙域」が育む生物多様性の多寡を知り, その価値を正しく評価することは急務である。本研究では,DNAメタバーコーディングを用いて「底生動物のどの分類群が,いつ,どこの河床間隙を利用 しているか」という疑問に答えようとするものである。2023年は,河川(砂河川中流域,礫河川上流域,砂河川上流域,ダム河川下流域)での野外調査を通し,本研究の目的に最も合致した調査地の選定,間隙水調査を有効に行うための条件設定の最終整備,野外でのデータ採取の3点に注力した。2023年の成果は,以下の通りである。(1)間隙水からのDNA抽出方法の最終的な選定,(2)砂州上のどの位置での採水が適当かを明らかにした。また(3)論文を投稿し,国際誌に受理された。具体的には,調査対象河川を絞り込み(4河川・4地点),条件設定の整理とデータ分析,複数の学会発表を行っている。また,1報の論文が受理された。

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

河川生態系の保全のため,目には見えない「河床間隙域」が育む生物多様性の多寡を知り, その価値を正しく評価することは急務である。本研究では,DNAメタバーコーディングを用いて「底生動物のどの分類群が,いつ,どこの河床間隙を利用しているか」という疑問に答えようとするものである。2023年は,自然河川(砂河川中流域,礫河川上流域,砂河川上流域),およびダム河川下流域での野外調査を通し,(1)間隙水からのDNA抽出方法の最終的な選定,(2)砂州上のどの位置での採水が適当かを明らかにした。また(3)論文を投稿し,国際誌に受理された。(1)間隙水は有機物無機物を多く含んだ濁水として得られる。サンプルは実験室で攪拌・沈殿させ,泥水をPowerSoil で抽出したサンプルのDNA収量が最も多いことが明らかとなったため,これを複数の河川で適用した。その結果,4調査地点全てにおいて同条件でのDNA収量が最大であり,分析に十分量が得られることがわかった。(2)調査地点を,木津川(京都府木津川市),四郷川・平野川(奈良県東吉野村),比奈知ダム下流(三重県名張市)に設定した。これらの河川において砂州上の砂州頭・砂州尻にあたる位置に井戸を設定・採水し,間隙物理化学環境を測定した後,DNA収量と出現分類群を比較したところ,透水係数や電気伝導度・溶存酸素をはじめとする環境特性は地点により大きく異なり,DNA収量は砂州頭で多いこと,出現分類群は砂州頭と砂州尻で大きく異なり,砂州頭ではユスリカ科やミズミミズ科,砂州尻ではケンミジンコやヌカカ科が優占することが示された。(3)論文では,間隙域における生物群集の把握方法として直接採捕とeDNAメタバーコーディングとを比較し,その一致率は62%-78%であり季節的な変動があること,eDNAは直接サンプリングと比較してより多くの生物分類群を捉えられることを明らかにした。

今後の研究の推進方策

当初の予定通り2024年度は,ダム下流域での調査を継続し,自然河川との比較を行う。ダム下流において環境緩和策(土砂還元)が試行されている比奈知ダムにおいて,土砂還元前後での調査も行い,既存の対策が河床間隙域に与える影響についても検証する。データをとりまとめ,複数の学会発表を行う。また,さらなる論文を発表できるよう努める。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] Offset discontinuities in dammed rivers due to tributary: which macroinvertebrates taxa respond?2023

    • 著者名/発表者名
      Katano I, Doi H, Hara N, Negishi JN, Minagawa T, Kayaba Y.
    • 雑誌名

      Proceedings of the 40th IAHR World Congress (Vienna, 2023)

      巻: 1 ページ: 1317-1322

    • DOI

      10.3850/978-90-833476-1-5_iahr40wc-p1709-cd

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tributary mitigates river discontinuity by dam depending on the distance from dam to the tributary confluence2023

    • 著者名/発表者名
      Katano Izumi、Doi Hideyuki、Negishi Junjiro N.、Minagawa Tomoko、Kayaba Yuichi
    • 雑誌名

      River Research and Applications

      巻: 40 号: 2 ページ: 163-176

    • DOI

      10.1002/rra.4221

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Applicability of environmental DNA metabarcoding for the hyporheic zone of a stream bed2023

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Aki、Katano Izumi、Doi Hideyuki、Iguchi Mami、Koike Shohei
    • 雑誌名

      Environmental DNA

      巻: 5 号: 6 ページ: 1667-1678

    • DOI

      10.1002/edn3.484

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Isotopic diet analysis of the Japanese water shrew Chimarrogale platycephala to estimate their feeding habits and the usefulness of body hair samples2023

    • 著者名/発表者名
      Shiozuka N, Katano I, Kanzaki T, Kikuchi R, Sato N, Nakashita R, Kudo S, Ikeda H, Azuma N.
    • 雑誌名

      Mammal study

      巻: 48 号: 1 ページ: 19-29

    • DOI

      10.3106/ms2022-0021

    • 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
  • [雑誌論文] Diurnal detection of environmental DNA of the semi-aquatic water shrew Chimarrogale platycephala using 25-h water sampling in streams.2023

    • 著者名/発表者名
      Shiozuka N, Katano I, Doi H, Nakamura M, Shirako T, Ichiyanagi H.
    • 雑誌名

      Landscape and ecological engineering

      巻: 19 号: 1 ページ: 69-77

    • DOI

      10.1007/s11355-022-00526-6

    • 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
  • [雑誌論文] Comparing environmental DNA with whole pond survey to estimate the total biomass of fish species in ponds2023

    • 著者名/発表者名
      Souma Rio、Katano Izumi、Doi Hideyuki、Takahara Teruhiko、Minamoto Toshifumi
    • 雑誌名

      Freshwater Biology

      巻: 68 号: 5 ページ: 727-736

    • DOI

      10.1111/fwb.14059

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reconciling biodiversity conservation and flood risk reduction: the new strategy for freshwater protected areas.2022

    • 著者名/発表者名
      Akasaka T, Mori T, Ishiyama N, Takekawa Y, Kawamoto T, Inoue M, Mitsuhashi H, Kawaguchi Y, Ichiyanagi H, Onikura N, Miyake Y, Katano I, Akasaka M, Nakamura F.
    • 雑誌名

      Diversity and distributions

      巻: - 号: 6 ページ: 1191-1201

    • DOI

      10.1111/ddi.13517

    • 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
  • [雑誌論文] Terrigenous subsidies in lakes support zooplankton production mainly via a green food chain and not the brown food chain.2022

    • 著者名/発表者名
      Hirama F, Urabe J, Doi H, Kazama T, Noguchi T, Tappenbeck TH, Katano I, Yamamichi M, Yoshida T and Elser JJ.
    • 雑誌名

      Front. Ecol. Evol.

      巻: 10 ページ: 956819-956819

    • DOI

      10.3389/fevo.2022.956819

    • 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] 同所に生息する濾過食者シマトビケラ属2種の体内脂質割合2022

    • 著者名/発表者名
      輪地紗良,片野泉
    • 雑誌名

      陸水研究

      巻: 8 ページ: 15-19

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 河床間隙水域における環境 DNA 法の可能性:手法の検討と複数河川環境での生物群集の違い2024

    • 著者名/発表者名
      大川 晴菜,中村 萌,田中 亜季,土居 秀幸,片野 泉.
    • 学会等名
      日本陸水学会近畿支部会第 35 回研究発表会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 聖牛により創出された一時的水域および隣接する河床間隙水域における生物群集2024

    • 著者名/発表者名
      山中 千穂,中村 萌,田中 亜季,竹門 康弘,片野 泉.
    • 学会等名
      日本陸水学会近畿支部会第 35 回研究発表会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 濾過食者シマトビケラ科の餌資源:消化管内容物と流下プランクトン相との比較2024

    • 著者名/発表者名
      上田 満優季,原 直子,土居 秀幸,片野 泉.
    • 学会等名
      日本陸水学会近畿支部会第 35 回研究発表会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 河川上流域の河床間隙生物群集:地質の違いと砂州上の位置に着目して2024

    • 著者名/発表者名
      島 彩乃,大川 晴菜,中村 萌,田中 亜季,片野 泉.
    • 学会等名
      日本陸水学会近畿支部会第 35 回研究発表会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Applicability of environmental DNA metabarcoding for the hyporheic zone of a stream bed.2023

    • 著者名/発表者名
      Izumi Katano, Aki Tanaka, Hideyuki Doi, Mami Iguchi, Shohei Koike.
    • 学会等名
      The eDNA Society International Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A tributary inflow offsets downstream discontinuities in the macroinvertebrate.2023

    • 著者名/発表者名
      Izumi Katano, Hideyuki Doi, Junjiro N. Negishi, Tomoko Minagawa, Yuichi Kayaba.
    • 学会等名
      The 10th EAFES International Congress
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparison of filtering function between the filter-feeding caddisfly and mussels in a river community by the dams in river ecosystems.2023

    • 著者名/発表者名
      Naoko Hara, Takashi Tashiro, Hideyuki Doi, Yasuhiro Takemon, Izumi Katano.
    • 学会等名
      The 10th EAFES International Congress
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Seasonal changes of environments and macroinvertebrate communities in the temporary ponds on sand bar created by Seigyu, Japanese traditional river works.2023

    • 著者名/発表者名
      Moe Nakamura, Aki Tanaka, Yuko Ishida, Yasuhiro Takemon, Hideyuki Doi, Izumi Katano.
    • 学会等名
      The 10th EAFES International Congress
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Offset discontinuities in dammed rivers due to tributary: Which macroinvertebrates taxa respond?2023

    • 著者名/発表者名
      Izumi Katano, Hideyuki Doi, Naoko Hara, Junjiro N Negishi, Tomoko Minagawa, and Yuichi Kayaba.
    • 学会等名
      The 40th IAHR World Congress
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ム下流における流下プランクトン量減衰への濾過食者の寄与:造網型に着目して2023

    • 著者名/発表者名
      原 直子,土居 秀幸,片野 泉.
    • 学会等名
      応用生態工学会第26回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 伝統的河川工法・聖牛により創出された一時的水域の環境と生物群集2023

    • 著者名/発表者名
      中村 萌,田中 亜季,石田 裕子,竹門 康弘,土居 秀幸,片野 泉.
    • 学会等名
      応用生態工学会第26回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 河川濾過食者はダム湖由来の流下プランクトンを 減衰させるか:濾過様式による比較2023

    • 著者名/発表者名
      原 直子,土居 秀幸,片野 泉.
    • 学会等名
      日本陸水学会第87回大分大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 実験水中の環境 DNA 減衰に及ぼす流れと堆積物の影響2023

    • 著者名/発表者名
      辻恵実,土居秀幸,片野泉.
    • 学会等名
      日本陸水学会第87回大分大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 河床間隙生物群集の調査方法の検討: 採捕法と環境 DNA メタバーコーディング法の比較2023

    • 著者名/発表者名
      大川晴菜,中村萌,田中亜季,土居秀幸,片野泉
    • 学会等名
      日本陸水学会第87回大分大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 河川低水敷一時的水域における底生動物群集の変化: 出水攪乱に着目して2023

    • 著者名/発表者名
      中村萌,石田裕子,竹門康弘,土居秀幸,片野泉.
    • 学会等名
      日本陸水学会第87回大分大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 河川低水敷一時的水域におけるプランクトン群集の季節変化2023

    • 著者名/発表者名
      宇留賀 千佳,中村萌,Kwang-Hyeon Chang,石田裕子,土居秀幸,竹門康弘,片野泉.
    • 学会等名
      日本陸水学会第87回大分大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] コサナエTrigomphus melampus種特異的プライマーの 開発と生息地調査への適用2023

    • 著者名/発表者名
      藤田杏優,古山暁,内井喜美子,土居秀幸,片野泉.
    • 学会等名
      日本陸水学会第87回大分大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ダム下流域の餌環境変化が濾過食者シマトビケラ科の栄養状態に及ぼす影響2023

    • 著者名/発表者名
      輪地 紗良・原 直子・竹門 康弘・土居 秀幸・片野 泉
    • 学会等名
      日本陸水学会近畿支部会第34回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 河川低水敷一時的水域における植物・動物プランクトン群集の季節変化2023

    • 著者名/発表者名
      宇留賀 千佳・中村 萌・Kwang-Hyeon Chang・石田 裕子・土居 秀幸・片野 泉
    • 学会等名
      日本陸水学会近畿支部会第34回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 環境DNAで観る河床間隙水域の生物多様性2023

    • 著者名/発表者名
      大川 晴菜・中村 萌・田中 亜季・土居 秀幸・片野 泉
    • 学会等名
      日本陸水学会近畿支部会第34回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 希少トンボ類コサナエ Trigomphus melampus における種特異的プライマー作成の試み2023

    • 著者名/発表者名
      藤田 杏優・小山 暁・内井 喜美子・土居 秀幸・片野 泉
    • 学会等名
      日本陸水学会近畿支部会第34回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ニホンカワネズミの食性における季節変化:糞を用いたDNAメタバーコーディング2023

    • 著者名/発表者名
      塩塚菜生・片野泉・土居秀幸・斎藤達也・一柳英隆
    • 学会等名
      日本生態学会第70回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of a tributary inflow and sediment replenishment on riverbed environments and benthic macroinvertebrates communities downstream of a dam.2022

    • 著者名/発表者名
      Naoko Hara, Izumi Katano, Hideyuki Doi, Junjiro N. Negishi, Tomoko Minagawa, Yuichi Kayaba.
    • 学会等名
      36th Congress of the International Society of Limnology
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sediment replenishment mitigates riverbed environments and benthic macroinvertebrates communities downstream of a dam.2022

    • 著者名/発表者名
      Izumi Katano, Junjiro N. Negishi, Tomoko Minagawa, Hideyuki Doi, Yoichi Kawaguchi, Yuichi Kayaba.
    • 学会等名
      36th Congress of the International Society of Limnology
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 河川自浄作用として発揮される濾過食者の生態機能2022

    • 著者名/発表者名
      原直子・坂本菜々子・田代喬・土居 秀幸・竹門康弘・片野泉.
    • 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] 土砂還元がダム下流環境とベントス群集に及ぼす影響:支川流入との比較2022

    • 著者名/発表者名
      片野泉・原直子・土居秀幸・根岸淳二郎・皆川朋子・萱場祐一.
    • 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] 伝統的河川工法・聖牛により創出された一時的水域の環境特性と生物群集2022

    • 著者名/発表者名
      中村 萌・田中 亜季・石田 裕子・竹門 康弘・土居 秀幸・片野 泉
    • 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] 湿地性希少種ヒメタイコウチ(Nepa hoffmanni)の奈良県内生息域における飼育と行動観察2022

    • 著者名/発表者名
      牛尾菜花・土居秀幸・窪田敏・片野泉
    • 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] 宇治川の河道地形と濾過食者の生態機能2022

    • 著者名/発表者名
      原直子・坂本菜々子・田代喬・土居 秀幸・竹門康弘・片野泉
    • 学会等名
      応用生態工学第25回研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 伝統的河川工法・聖牛により創出されたワンド・低水敷タマリの環境と生物群集2022

    • 著者名/発表者名
      中村 萌・田中 亜季・石田 裕子・竹門 康弘・土居 秀幸・片野 泉
    • 学会等名
      応用生態工学第25回研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 環境 DNA減衰過程におよぼす泥と流れの影響2022

    • 著者名/発表者名
      辻 恵実・片野 泉・土居 秀幸
    • 学会等名
      応用生態工学第25回研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 湿地性希少種ヒメタイコウチ(Nepa hoffmanni)の奈良県内生息域における分布調査2022

    • 著者名/発表者名
      牛尾菜花・土居秀幸・窪田敏・片野泉
    • 学会等名
      応用生態工学第25回研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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