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2016 年度 実績報告書

次世代シーケンサーを活用した流域生物の全種網羅的な遺伝的多様性評価法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H04437
研究機関愛媛大学

研究代表者

渡辺 幸三  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (80634435)

研究分担者 竹門 康弘  京都大学, 防災研究所, 准教授 (50222104)
加藤 幹男  大阪府立大学, 高等教育推進機構, 教授 (30204499)
八重樫 咲子  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 特別研究員 (30756648)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード遺伝的多様性 / 次世代シークエンシング / 生態系 / 流域
研究実績の概要

課題1「サンプリングと環境調査」では、重信川流域(愛媛県)および愛媛県内の貯水ダムの上下流河川地点で,河川底生動物のサンプリングと多項目におよぶ環境調査を実施した。調査地点の選定は、対象河川の分断・孤立を起こしている潜在的要因として「貯水ダム」、「砂防ダム」、「瀬切れ」の3つに着目し、これらの影響を網羅的に調査できるように調査デザインを考案した。 底生動物はDフレームネットおよびコドラードネットで採取した。採取標本は99%エタノールに保存し,実態顕微鏡観察で形態分類分を同定した。さらに、水中の栄養塩濃度や有機物濃度等の水質項目、流速や河床材料の粒径分布等の物理環境項目、粒状性有機物濃度や付着藻類量等の底生動物の餌環境項目など、幅広い環境項目を現地調査した。

課題2「遺伝子頻度推定法の開発」では、まず、先行研究のレビューを行って対象DNA領域を選定し、無脊椎動物種をより網羅的に増幅しやすいPCRプライマーを選定した。さらに、PCR効率をより高める温度条件や試薬条件を選定した。次世代シーケンシングで解読される各DNA配列が,どの段階の サイクル数のPCRに由来するかわかるようにするために認識コードをプライマー配列に加えるアダプターのライゲーション効率を高めるための条件を探索した。本手法の検証のために用いる人工鋳型DNAミックスを準備するために,課題1で重信川流域等から採取した複数種の数~数10個体のDNA塩基配列を解読した。

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

予定していたサンプル採取と環境調査は予定の地点で行うことができた。サンプルの形態同定もスムーズに終わり、次世代シークエンシング解析のライブラリー作成と次世代シークエンシング解析データの取得ができた。

今後の研究の推進方策

次世代シークエンシング解析により得られるデータ量が膨大であり、より計算効率を高いアプリケーションを使用するなどの工夫が必要である。データ解析のパイプラインの向上のために、共同研究者ならびに国内外の研究者との積極的な情報交換・情報共有が必要である。

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 謝辞記載あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 6件)

  • [国際共同研究] ライプニッツ淡水生態学。内水漁業研究所(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      ライプニッツ淡水生態学。内水漁業研究所
  • [国際共同研究] 釜山大学校(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      釜山大学校
  • [国際共同研究] ハンガリー自然死博物館/ハンガリー科学アカデミー植物保護研究所(ハンガリー)

    • 国名
      ハンガリー
    • 外国機関名
      ハンガリー自然死博物館/ハンガリー科学アカデミー植物保護研究所
  • [国際共同研究] デラサール大学(フィリピン)

    • 国名
      フィリピン
    • 外国機関名
      デラサール大学
  • [雑誌論文] Comparative Tests of Species-Genetic Diversity Correlations in Neutral and Non-neutral Loci in Four Species of Stream Insect2017

    • 著者名/発表者名
      Kozo Watanabe and Michael T Monaghan
    • 雑誌名

      Evolution

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1111/evo.13261

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] New species and records of Leuctridae (Plecoptera) from Guangxi, China, on the basis of morphological and molecular data, with emphasis on Rhopalopsole2017

    • 著者名/発表者名
      Weihai Li, David Muranyi, Maribet Gamboa, Ding Yang, and Kozo Watanabe
    • 雑誌名

      Zootaxa

      巻: 4243 (1) ページ: 165-176

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.11646/zootaxa.4243.1.8

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Catchment Scale Modeling of Riverine Species Diversity Using Hydrological Simulation: Application to Tests of Species-Genetic Diversity Correlation2017

    • 著者名/発表者名
      Kei Nukazawa, So Kazama, and Kozo Watanabe
    • 雑誌名

      Ecohydrology

      巻: 10 ページ: e1778

    • DOI

      10.1002/eco.1778

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 次世代シーケンス解析による瀬切れ河川の水生昆虫複数種を対象とした流域内交流パターンの網羅的評価2016

    • 著者名/発表者名
      八重樫咲子,泉昴佑,三宅洋,渡辺幸三
    • 雑誌名

      土木学会論文集G(環境)

      巻: Vol. 72, No. 7 ページ: III_489-III_496

    • DOI

      http://doi.org/10.2208/jscejer.72.III_489

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] メタバーコーディングを活用した排砂バイパスダム上下流間の河川底生動物の群集構造の評価2016

    • 著者名/発表者名
      渡辺幸三,近藤俊介,泉昂佑,八重樫咲子
    • 雑誌名

      土木学会論文集G(環境)

      巻: Vol. 72, No. 7 ページ: III_559-III_566

    • DOI

      http://doi.org/10.2208/jscejer.72.III_559

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Identification of Outlier Loci Responding to Anthropogenic and Natural Selection Pressure in Stream Insects Based on a Self-Organizing Map2016

    • 著者名/発表者名
      Bin Li, Kozo Watanabe, Dong-Hwan Kim, Sang-Bin Lee, Muyoung Heo, Heui-Soo Kim and Tae-Soo Chon
    • 雑誌名

      Water

      巻: 8(5) ページ: 188

    • DOI

      10.3390/w8050188

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of Genes Coding for Histone H3, 18S rRNA, and Cytochrome oxidase subunit I of East Asian Mayflies (Ephemeroptera)2016

    • 著者名/発表者名
      Kei Wakimura, Yasuhiro Takemon, Atsushi Takayanagi, Shin-ichi Ishiwata, Kozo Watanabe, Kazumi Tanida, Nobuyoshi Shimizu, and Mikio Kato
    • 雑誌名

      DNA Barcodes

      巻: 4 ページ: 1 - 25

    • DOI

      https://doi.org/10.1515/dna-2016-0001

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 流出解析を利用した河川無脊椎生物の生息分布予測モデルの開発2017

    • 著者名/発表者名
      糠澤桂,風間聡,渡辺幸三
    • 学会等名
      第51回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本県・熊本市)
    • 年月日
      2017-03-15 – 2017-03-15
  • [学会発表] METABARCODING ANALYSIS OF WATER ENVIRONMENTAL DNA TO REVEAL SPECIES DIVERSITY OF AQUATIC INSECTS USING NEXT GENERATION SEQUENCING2017

    • 著者名/発表者名
      Sakiko YAEGASHI, Kozo WATANABE
    • 学会等名
      The Association for the Sciences of Limnology and Oceanography (ASLO) 2017 Aquatic Science Meeting
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2017-03-01 – 2017-03-01
    • 国際学会
  • [学会発表] 次世代シーケンサーで得られた水性昆虫DNA配列の種判別2017

    • 著者名/発表者名
      稲井公二,渡辺幸三,加藤幹男
    • 学会等名
      日本陸水学会近畿支部会第28回研究発表会
    • 発表場所
      神戸学院大学(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2017-02-18 – 2017-02-18
  • [学会発表] メタバーコーディングを活用した排砂バイパスダム上下流間の河川底生動物の群集構造の評価2016

    • 著者名/発表者名
      渡辺幸三,近藤俊介,泉昂佑,八重樫咲子
    • 学会等名
      第53回環境工学フォーラム
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡県・北九州市)
    • 年月日
      2016-12-08 – 2016-12-08
  • [学会発表] 次世代シーケンス解析による瀬切れ河川の水生昆虫複数種を対象とした流域内交流パターンの網羅的評価2016

    • 著者名/発表者名
      八重樫咲子,泉昴佑,三宅洋,渡辺幸三
    • 学会等名
      第53回環境工学フォーラム
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡県・北九州市)
    • 年月日
      2016-12-08 – 2016-12-08
  • [学会発表] 国際データべースに登録された水生昆虫DNAの整理と検証2016

    • 著者名/発表者名
      稲井公二,渡辺幸三,加藤幹男
    • 学会等名
      日本陸水学会第81回大会
    • 発表場所
      琉球大学(沖縄県・沖縄市)
    • 年月日
      2016-11-06 – 2016-11-06
  • [学会発表] 水生昆虫DNAによる種判別システムの構築2016

    • 著者名/発表者名
      稲井公二,渡辺幸三,加藤幹男
    • 学会等名
      日本陸水学会第81回大会
    • 発表場所
      琉球大学(沖縄県・沖縄市)
    • 年月日
      2016-11-06 – 2016-11-06
  • [学会発表] 生息場モデルを用いた河川健全度予測手法の開発2016

    • 著者名/発表者名
      糠澤桂,風間聡,渡辺幸三
    • 学会等名
      土木学会第71回年次学術講演会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-09-07 – 2016-09-07
  • [学会発表] 水文・生息場モデルを用いた河川健全度評価手法の提案2016

    • 著者名/発表者名
      糠澤桂,風間聡,渡辺幸三
    • 学会等名
      応用生態工学会第20回大会
    • 発表場所
      東京大学(東京都・文京区)
    • 年月日
      2016-09-03 – 2016-09-03
  • [学会発表] 日本の気候勾配に沿ったオナシカワゲラ(Nemoura sp.)個体群の比較プロテオーム解析2016

    • 著者名/発表者名
      山野俊介,Maribet Gamboa,Maria Claret Lauan,岩田久人,渡辺幸三
    • 学会等名
      応用生態工学会第20回大会
    • 発表場所
      東京大学(東京都・文京区)
    • 年月日
      2016-09-03 – 2016-09-03
  • [学会発表] 河川水中に存在するDNAを活用した重信川の流域内水生昆虫種多様性解析2016

    • 著者名/発表者名
      八重樫咲子,渡辺幸三
    • 学会等名
      応用生態工学会第20回大会
    • 発表場所
      東京大学(東京都・文京区)
    • 年月日
      2016-09-03 – 2016-09-03
  • [学会発表] Adaptive genetic consequences of climate change for stream insects: a hydrothermal simulation approach2016

    • 著者名/発表者名
      Nukazawa, K., Kazama, S., Watanabe, K.
    • 学会等名
      20th Congress of the Asia and Pacific Division of the International Association for Hydro-Environment Engineering and Research (IAHR-APD)
    • 発表場所
      Colombo, SriLanka
    • 年月日
      2016-08-30 – 2016-08-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Multispecies assessments of effects of habitat fragmentations on population genetic structures of stream invertebrates using next-generation sequencing2016

    • 著者名/発表者名
      Sakiko YAEGASHI, Kozo WATANABE
    • 学会等名
      20th Congress of the Asia Pacific Division of the International Association for Hydro Environment Engineering & Research
    • 発表場所
      Colombo, SriLanka
    • 年月日
      2016-08-29 – 2016-08-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Gene-environmental association of stoneflies across environmental gradients in Japan2016

    • 著者名/発表者名
      Maribet Gamboa, Kozo Watanabe
    • 学会等名
      The 3rd Symposium of Benthological Society of Asia
    • 発表場所
      Vladivostok, Russia
    • 年月日
      2016-08-04 – 2016-08-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Different ways of sperm transfer among the Capniidae (plecoptera), and its importance in the generic system of the family2016

    • 著者名/発表者名
      D. Muranyi, W.H. Li, M. Gamboa, K. Watanabe
    • 学会等名
      The 3rd Symposium of Benthological Society of Asia
    • 発表場所
      Vladivostok, Russia
    • 年月日
      2016-08-04 – 2016-08-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Predicting Biodiversity of Aquatic Insects Under Changing Climates in Japan, and a Vision for Habitat Modeling of Dengue Vectors2016

    • 著者名/発表者名
      Nukazawa, K., Kazama, S., Watanabe, K.
    • 学会等名
      Dengue & Urban Climate Symposium
    • 発表場所
      Manila, Philippines
    • 年月日
      2016-07-07 – 2016-07-07
    • 国際学会
  • [学会発表] 次世代シークエンシングを用いた河川昆虫カワゲラの日本列島の気候勾配に沿った発現変動遺伝子の探索2016

    • 著者名/発表者名
      後藤友亮,Maribet Gamboa,渡辺幸三
    • 学会等名
      平成28年度四国支部技術研究発表会
    • 発表場所
      高知工科大学(高知県・香美市)
    • 年月日
      2016-05-28 – 2016-05-28
  • [学会発表] 日本の気候勾配に沿ったオナシカワゲラ(Nemoura.sp)のタンパク質発現パターンの多様性2016

    • 著者名/発表者名
      山野俊介,Maribet Gamboa,渡辺幸三
    • 学会等名
      平成28年度四国支部技術研究発表会
    • 発表場所
      高知工科大学(高知県・香美市)
    • 年月日
      2016-05-28 – 2016-05-28
  • [学会発表] 次世代シーケンシング解析による排砂バイパス付きダム下流における水生昆虫群集の生物多様性解析2016

    • 著者名/発表者名
      八重樫咲子,泉昴介,近藤俊介,渡辺幸三
    • 学会等名
      平成28年度四国支部技術研究発表会
    • 発表場所
      高知工科大学(高知県・香美市)
    • 年月日
      2016-05-28 – 2016-05-28

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公開日: 2018-01-16  

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