研究課題/領域番号 |
23K25041
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補助金の研究課題番号 |
22H03787 (2022-2023)
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研究種目 |
基盤研究(B)
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配分区分 | 基金 (2024) 補助金 (2022-2023) |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分64040:自然共生システム関連
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研究機関 | 北海道大学 |
研究代表者 |
根岸 淳二郎 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (90423029)
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研究分担者 |
三浦 彩 北海道大学, 地球環境科学研究院, 特別研究員(RPD) (20930118)
早川 裕弌 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (70549443)
渡辺 幸三 愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 教授 (80634435)
三宅 洋 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (90345801)
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研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2024年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2022年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
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キーワード | 河床間隙域 / 生態系管理 / 環境DNA / 食物網解析 / 洪水かく乱 / 河川生態系 / 河床間隙水域 / DNA / 生物多様性保全 / 河川管理 / 間隙動物群集 |
研究開始時の研究の概要 |
防災と両立する河川・水辺生態系保全事業の効果の最大化に向けて,河床間隙水域をDNA技術の応用により可視化する.多点観測ネットワークを用い,環境水から生物種の在不在と生息数までを間接・非破壊的に推定する種特異的環境DNA手法の校正と精度検証を行う.また,DNAメタバーコーディング分析や有機物分解実験から生態系機能を定量化する.これら機能を代替する指標種を決定し,水試料の指標種DNA断片情報を基に可視領域の空間範囲と解像度を飛躍的に高める手法を確立する.可視化技術を適用して,高水温や頻発する洪水への生態系動態を評価し,河床間隙水域機能を最大限保全・活用した河川・水辺の管理に資する.
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研究実績の概要 |
本研究は、防災と両立する河川・水辺生態系保全事業の効果の最大化に向けて,見えないフロンティア領域である地下環境(河床間隙水域)をDNA技術の応用により可視化することを目的とする.本年度は、北海道東部札内川にて集中調査地を、道内5河川にて広域調査地を設け、以下の5つの項目を明らかにした. 第一に、環境DNAは間隙水域の生態系情報収集において,どの種あるいは空間スケールで利用可能か,を調べた.間隙性の水生昆虫の一種に対してミトコンドリアDNAのCO1領域のDNA配列に基づく種特異的プライマーを開発した.これにより、水槽を用いた室内実験において個体数の把握ができること、さらに、土砂の存在により検出力が著しく低下することが示された.第2に、間隙性の水生昆虫2種に対してその食性を判別するために胃内容物に対して真核生物全体に対応したプライマーを用いてメタバーコーディングを行った.これにより、2種が動物性餌資源への依存度の点で異なることが示された.第3に、河川環境復元のために実施されたフラッシュ放流の前後を含む複数の季節(夏季、秋季、春季)において間隙動物相を採取した.その際、環境DNA解析用の採水を一部実施し、すべての測定において水質等の環境情報を取得した.これにより、河川横断方向に比高に応じて種構成が大きく変化することが示された.第4に、ドローンによる地形・水温測定を行った.これにより機能的間隙域の分布把握にかかわる水温の微小変化が検出された.最後に、広域スケールでの間隙域の重要性を把握するために、複数河川で取得された既往データを詳細に解析した.これにより、河川の大型水生無脊椎動物相のおよそ20%程度を河床間隙水域の動物相が説明することが示された.これの結果は、河床間隙域が保全対象として重要であり、DNAに基づく分析・測定やドローンがその調査手法として有効である可能性と改善の必要性を示した.
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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
申請時の計画に従って、測定が実施できている.一点、土砂の影響により環境DNAの検出能力が著しく低下する結果は予想外であった.この点は、DNA抽出方法や増幅方法の改善を試みるとともに、どのような条件(たとえば、地質)でこの作用が影響を強く及ぼすかなどを調査・研究する必要がある.間隙動物群集とともに採取した水試料について現在メタバーコーディングを実施しており、その結果が得られれば次年度の研究計画の明確化あるいは修正を行うことができる.
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今後の研究の推進方策 |
間隙動物群集とともに採取した水試料について現在メタバーコーディングを実施しており、その結果に基づき、次年度に継続してこの測定を行うかどうかを決定する.その他のデータも解析中であるので、それらの結果も含めて研究計画の明確化あるいは修正を行う.胃内容物のメタバーコーディングに関しては、測定数が2種に限られ、また個体数も各4個体と少ないため、傾向の信頼度を向上するため新たな個体を異なる時期も含めて採取・分析する.ドローン映像から地下水の河川水への流入が示唆された場所では、環境DNA分析用の採水を行い、表面水から地下動物相の把握がより効率化できなかを検討する.間隙動物群集データについては、解析を進め、比高に応じた群集構造変化の要因となる環境条件を把握する.また、現在設置中の測定システムから5月にデータが得られる予定であり、この結果を精査し今後の測定繰り返し数などを決定する.データがまとまった研究課題については、学会発表・論文発表により成果還元を推進する.
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