環境DNAを用いた回遊性サケ科魚類の非侵襲的モニタリングとバイオマス推定

• 研究課題/領域番号: 26640136
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物資源保全学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 荒木 仁志 北海道大学, 農学研究院, 教授 (20707129)
• 研究分担者: 高原 輝彦 島根大学, 生物資源科学部, 助教 (10536048) ; 源 利文 神戸大学, 人間発達環境学研究科, 特命助教 (50450656)
• 連携研究者: 近藤 倫生 龍谷大学, 理工学部, 教授 (30388160) ; 土居 秀幸 兵庫県立大学, 大学院シミュレーション学研究科, 准教授 (80608505)
• 研究協力者: 佐藤 俊平 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 北海道区水産研究所, 主任研究員 (70425461)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014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: 環境DNA / サケ科魚類 / モニタリング / サケ / 定量 / 生物量 / 環境DNA検出 / 飼育実験 / 野外調査 / 国際情報交換

研究成果の概要

野生生物のモニタリングや生物資源の正確な把握は生物資源保全学上の急務となっているが、実証的な研究には様々な制限が伴う。殊に水圏に生息する生物はその捕獲が困難で、これまでごく限られた情報を基にその資源量推定を行ってきた。
本研究では水から周辺生物のDNAを検出する環境DNAと呼ばれる技術を用いて、サケ科魚類を対象に、野外で捕獲に頼らず資源量を推定する新しい手法の開発に取り組んだ。その結果、管理環境下では検出された環境DNA量が生物量を反映しており、野外においても河川・海洋を問わず、回遊魚であるサケの季節消長や空間分布をある程度正確に検出できることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Environmental DNA metabarcoding reveals local fish communities in a species-rich coastal sea (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, Masuda, Sato, Sado, Araki, Kondoh, Minamoto, Miya
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 40368-40368
  • DOI: 10.1038/srep40368
  • NAID: 120005947171
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A simple method for preserving environmental DNA in water samples at ambient temperature by addition of cationic surfactant (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka, H., Minamoto, T., Matsuura, J., Sakurai, S., Tsui, S., Motozawa, H., Hongo, M., Sogo, Y., Kakimi, N., Teramura, I., Sugita, M., Baba, M., Kondo, A.
  • 雑誌名: Limnology 巻: 17 号: 2 ページ: 233-241
  • DOI: 10.1007/s10201-016-0508-5
  • NAID: 120006220788
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Environmental DNA analysis for estimating the abundance and biomass of stream fish (2017)
  • 著者名/発表者名: Doi, H., Inui, R., Akamatsu, Y., Kanno, K., Yamanaka, H., Takahara, T., Minamoto, T.
  • 雑誌名: Freshwater Biology 巻: 62 号: 1 ページ: 30-39
  • DOI: 10.1111/fwb.12846
  • 査読あり
• [雑誌論文] Environmental DNA as a ‘Snapshot’ of fish distribution: a case study of Japanese Jack Mackerel in Maizuru Bay, Sea of Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, Minami, Fukaya, Takahashi, Sawada, Murakami, Tsuji, Hashizume, Kubonaga, Horiuchi, Hongo, Nishida, Okugawa, Fujiwara, Fukuda, Hidaka, Suzuki, Miya, Araki, Yamanaka, Maruyama, Miyashita, Masuda, Minamoto, Kondoh
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 11 号: 3 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0149786
  • NAID: 120005733220
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] On-site filtration of water samples for environmental DNA analysis to avoid DNA degradation during transportation (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka, H., Motozawa, H., Tsuji, S., Miyazawa, R. C., Takahara, T., Minamoto, T.
  • 雑誌名: Ecological Research 巻: 31 号: 6 ページ: 963-967
  • DOI: 10.1007/s11284-016-1400-9
  • NAID: 40021004294
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of water pH and proteinase K treatment on the yield of environmental DNA from water samples (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuji, S., Yamanaka, H., Minamoto, T.
  • 雑誌名: Limnology 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1007/s10201-016-0483-x
  • NAID: 40021062363
  • 査読あり
• [雑誌論文] A basin-scale application of environmental DNA assessment for rare endemic species and closely related exotic species in rivers: A case study of giant salamanders in Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: FUKUMOTO Sou ; USHIMARU Atushi ; MINAMOTO Toshifumi
  • 雑誌名: Journal of Applied Ecology 巻: 52 号: 2 ページ: 358-365
  • DOI: 10.1111/1365-2664.12392
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] MiFish, a set of universal PCR primers for metabarcoding environmental DNA from fishes: detection of more than 230 subtropical marine species (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaki Miya et al.
  • 雑誌名: Royal Society open science 巻: 2 号: 7 ページ: 150088-150088
  • DOI: 10.1098/rsos.150088
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Environmental DNA as an Ecological Tool for Salmonid Fish Distribution (2017)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Araki
  • 学会等名: 日本生態学会第64回全国大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京）
  • 国際学会
• [学会発表] Can we detect distribution and quantify biomass of Itou (Parahucho perryi) by using eDNA? (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Mizumoto
  • 学会等名: 日本生態学会第64回全国大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京）
  • 国際学会
• [学会発表] 見えない生物多様性を見る―環境ＤＮＡ技術の可能性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 荒木仁志
  • 学会等名: 第１５回北海道海洋生物科学研究会シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学総合博物館（札幌市）
  • 招待講演
• [学会発表] 環境DNA分析によってどのような情報が得られるのか？ (2016)
  • 著者名/発表者名: 源利文
  • 学会等名: 日本生態学会
  • 発表場所: 仙台国際センター、宮城県仙台市
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] 環境DNAを用いた流水環境におけるアユの生物量の推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高原輝彦
  • 学会等名: 日本生態学会
  • 発表場所: 仙台国際センター、宮城県仙台市
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] 環境DNA研究の実践と課題：生態学フロンティアへの挑戦 (2016)
  • 著者名/発表者名: 荒木仁志
  • 学会等名: 日本生態学会
  • 発表場所: 仙台国際センター、宮城県仙台市
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] サケの環境DNA研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 荒木仁志
  • 学会等名: 市民公開講座さーもん・かふぇ2016
  • 発表場所: エスポワールいわて（盛岡市）
  • 招待講演
• [学会発表] 環境DNAを用いた水圏動物研究：現状と課題 (2016)
  • 著者名/発表者名: 荒木仁志
  • 学会等名: ゲノム多様性ワークショップ
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館（札幌市）
  • 招待講演
• [学会発表] フィールドリサーチツールとしての環境DNA研究：現状と課題 (2016)
  • 著者名/発表者名: 荒木仁志
  • 学会等名: 魚類系統学研究会
  • 発表場所: 北大苫小牧研究林（苫小牧市）
• [学会発表] 環境DNAを用いた生物フロンティアの開拓 (2016)
  • 著者名/発表者名: 荒木仁志
  • 学会等名: 第１８回日本進化学会大会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京）
  • 国際学会
• [学会発表] 湖沼や河川に浮遊･存在するDNA断片を用いた生物モニタリング手法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高原輝彦
  • 学会等名: 水環境フォーラム山口
  • 発表場所: 山口大学、山口県宇部市
  • 年月日: 2015-09-05
  • 招待講演
• [学会発表] 環境DNA：NGSがもたらす生態情報を進化学にどう活かすか (2015)
  • 著者名/発表者名: 荒木仁志
  • 学会等名: 日本進化学会
  • 発表場所: 中央大学、東京都文京区
  • 年月日: 2015-08-20
• [学会発表] 環境DNA分析を用いた希少在来種と近縁外来種の流域スケール調査：京都府桂川のオオサンショウウオを例に (2015)
  • 著者名/発表者名: 福本想・丑丸敦史・源利文
  • 学会等名: 日本生態学会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島市）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-22
• [学会発表] 北大農学部・動物生態学研究室紹介 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒木仁志
  • 学会等名: 魚類系統研究会
  • 発表場所: 札幌市保養センター駒岡（札幌市）
  • 年月日: 2014-11-29
• [学会発表] eDNA for investigating unrevealed aquatic biodiversity (2014)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Araki
  • 学会等名: Unraveling biodiversity from DNA
  • 発表場所: 国立環境研究所（つくば市）
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] Marine fish surveys using environmental DNA (2014)
  • 著者名/発表者名: Minamoto, T., Masuda, R., Takahashi, K., Maruyama, A., Yamanaka, H., Kasai, A., Kondoh, M.
  • 学会等名: Ecological Societiy of America (ESA) Annual Meeting
  • 発表場所: Sacramento, California, USA
  • 年月日: 2014-08-10 – 2014-08-15
• [学会発表] ふ化放流魚と野生魚の相互作用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒木仁志
  • 学会等名: さけます関係研究開発等推進会議
  • 発表場所: ホテル ライフォート札幌（札幌市）
  • 年月日: 2014-08-06
  • 招待講演