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2013 年度 実績報告書

河川流出・水温モデルを用いた将来の広域遺伝的多様性推定手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 13J06493
研究機関東北大学

研究代表者

糠澤 桂  東北大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(PD)

キーワード分布型流出モデル / 底生動物 / 気候変動 / 遺伝的変動 / 環境選択 / 生息場適性指数
研究概要

本研究課題では, 気候変動に伴う将来の遺伝的多様性を予測することを目標とする. 本年度においては水生昆虫4種の遺伝データと水文モデルから計算した水理データ等との連関を調べ, 遺伝的多様性推定モデルを構築した. 本年度の研究成果および発表状況を以下に示す.
20項目の環境データを説明変数, 環境選択性遺伝マーカーにおける遺伝子頻度を目的変数としたステップワイズ重回帰分析の結果, 年最高水温と集水面積が対象水生昆虫の遺伝子に影響していることが分かった. これは, 対象種が高水温, 集水面積に適応行動を有している事実を示唆する. また, 有意な重回帰モデルから遺伝子頻度を推定し, 遺伝的多様性および遺伝的に近縁な集団をマップ化する枠組みを構築した. この枠組みと全球気候モデル(GCM)を利用して, 次年度以降に将来の遺伝的多様性を予測出来る. 本成果は, 国際誌(Journal of Biogeography)からの査読意見を元に修正中である.
水生昆虫の遺伝的多様性と種多様性の正の有意な相関関係から, 流域内の遺伝的多様性空間分布を推定した. 種多様性は複数の水生生物(淡水魚, 水生昆虫など)の生息場適性指数(HSI)から推定されている. 結果として, ウルマーシマトビケラの遺伝的多様性は種多様性と強い正の相関を示した. この相関を利用して, 遺伝的多様性の空間分布を推定した. 予測された遺伝的多様性は中流域と支流において遺伝的多様性が高いパターンを示した. 本成果は国際誌(Ecological Modelling)にて査読中である.
遺伝的多様性に寄与する生息場条件を評価するために, 名取川流域における水生昆虫の遺伝的多様性と生息場適性指数(HSI)の関係性を評価した. 結果として, シロズシマトビケラの遺伝的多様性とHSIにおいて, 強い正の相関が確認された. これは, 生息ポテンシャルの高い良好な生息場が遺伝的多様性を高める働きを有する事実を示唆する. 本成果は, 土木学会論文集B1(水工学)に掲載された.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の計画では, 平成25年度中においてデータ整備の完了および分析までを想定していたが, 現在, 遺伝データと環境データの関係性分析および遺伝的多様性推定モデルの枠組みが完成しつつある. また, この内容を複数の国際誌への投稿を実現出来ている. このため, 当初の計画以上の進展があると判断した.

今後の研究の推進方策

8種類の全球気候モデル(MRI-CGCM3, MIROC5等)の将来出力値である気温や降水量を分布型流出・水温モデルの入力値とすることで, 将来の水文学的状況を予測する. これを本年度に開発した遺伝的多様性推定モデルの説明変数とすることで, 将来の遺伝的変化を予測する予定である.

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (11件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 水生生物の生息場適性度と遺伝的多様性の関係2014

    • 著者名/発表者名
      糠澤桂, 風間聡, 高瀬陽彦, 渡辺幸三
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1(水工学)

      巻: Vol. 70 ページ: I_1405-I_1410

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 水温環境の変化に伴う源流域における底生動物群集の将来変化2014

    • 著者名/発表者名
      新井涼允, 糠澤桂, 風間聡, 竹門康弘
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1(水工学)

      巻: Vol. 70 ページ: I_1303-I_1308

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 分布型水文モデルと確率密度関数を用いた底生動物の生息環境および種多様性評価2014

    • 著者名/発表者名
      高瀬陽彦, 糠澤桂, 風間聡, 渡辺幸三
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1(水工学)

      巻: Vol. 70 ページ: I_1297-I_1302

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Water temperature effects of benthic invertebrates in the Natori River Basin.2014

    • 著者名/発表者名
      Arai R., Nukazawa K., Kazama S.,Takemon Y.
    • 雑誌名

      Proceedings of 2013 IAHR World Congress

      巻: Vol. 4 ページ: A10674

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relationsip between aquatic insects habitats and environmental factors using hydrological simulation model2014

    • 著者名/発表者名
      Takase A., Nukazawa K, Kazama S., Watanabe K.
    • 雑誌名

      Proceedings of 2013 IAHR World Congress

      巻: Vol. 4 ページ: A10673

    • 査読あり
  • [学会発表] 生活型と摂食機能群の観点による河川底生動物の生息場と遺伝的多様性の関係2014

    • 著者名/発表者名
      糠澤桂, 風間聡, 高瀬陽彦, 渡辺幸三
    • 学会等名
      平成25年度土木学会東北支部技術研究発表会
    • 発表場所
      八戸市
    • 年月日
      2014-03-08
  • [学会発表] 地球温暖化に伴う源流域の底生動物群集の変化2014

    • 著者名/発表者名
      新井涼允, 糠澤桂, 風間聡, 竹門康弘
    • 学会等名
      平成25年度土木学会東北支部技術研究発表会
    • 発表場所
      八戸市
    • 年月日
      2014-03-08
  • [学会発表] 分布型水文モデルと統計的手法を用いた底生動物の種多様性評価2014

    • 著者名/発表者名
      高瀬陽彦, 糠澤桂, 風間聡, 渡辺幸三
    • 学会等名
      平成25年度土木学会東北支部技術研究発表会
    • 発表場所
      八戸市
    • 年月日
      2014-03-08
  • [学会発表] 水生生物の生息場適性度と遺伝的多様性の関係2014

    • 著者名/発表者名
      糠澤桂, 風間聡, 高瀬陽彦, 渡辺幸三
    • 学会等名
      第58回水工学講演会
    • 発表場所
      神戸市
    • 年月日
      2014-03-06
  • [学会発表] 水温環境の変化に伴う源流域における底生動物群集の将来変化2014

    • 著者名/発表者名
      新井涼允, 糠澤桂, 風間聡, 竹門康弘
    • 学会等名
      第58回水工学講演会
    • 発表場所
      神戸市
    • 年月日
      2014-03-06
  • [学会発表] 分布型水文モデルと確率密度関数を用いた底生動物の生息環境および種多様性評価2014

    • 著者名/発表者名
      高瀬陽彦, 糠澤桂, 風間聡, 渡辺幸三
    • 学会等名
      第58回水工学講演会
    • 発表場所
      神戸市
    • 年月日
      2014-03-06
  • [学会発表] 河川流出モデルを用いた流域スケールの底生動物遺伝的変動の推定2013

    • 著者名/発表者名
      糠澤桂, 風間聡, 渡辺幸三
    • 学会等名
      第21回地球環境シンポジウム
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2013-09-18
  • [学会発表] 水温環境の変化が水生昆虫番集に与える影響2013

    • 著者名/発表者名
      新井涼允, 糠澤桂, 風間聡, 竹門康弘
    • 学会等名
      第21回地球環境シンポジウム
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2013-09-18
  • [学会発表] Relationship between aquatic insects habitats and environmental factors using hydrological simulation model2013

    • 著者名/発表者名
      Takase A, Nukazawa K, Kazama S, Watanabe K
    • 学会等名
      35th IAHR World Congress
    • 発表場所
      Chengdu, China
    • 年月日
      2013-09-11
  • [学会発表] Water temperature effects of benthic invertebrates in the Natori River basin2013

    • 著者名/発表者名
      Arai R, Nukazawa K, Kazama S, Takemon Y
    • 学会等名
      35th IAHR World Congress
    • 発表場所
      Chengdu, China
    • 年月日
      2013-09-10
  • [学会発表] Spatial prediction of adaptive genetic variation in stream caddisfly based on basin-scale hydraulic and thermal simulations2013

    • 著者名/発表者名
      Nukazawa K, Kazama S, Watanabe K
    • 学会等名
      HydroEco2013
    • 発表場所
      Rennes, France
    • 年月日
      2013-05-14
  • [備考] 東北大学大学院工学研究科土木工学専攻ホームページ

    • URL

      http://www.civi1.tohoku.ac.jp/

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公開日: 2015-06-25  

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