チリ沿岸に貝毒原因藻と薬剤耐性菌はいつ出現し、どう分布を拡大させたのか？

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18KK0182
• 研究機関: 国立研究開発法人水産研究・教育機構
• 研究代表者: 長井 敏 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産資源研究所(横浜), 主幹研究員 (80371962)
• 研究分担者: 安池 元重 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産資源研究所(横浜), グループ長 (20604820) ; 本郷 悠貴 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産資源研究所(横浜), 研究員 (20737316) ; 宮下 英明 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (50323746) ; 及川 寛 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産資源研究所(横浜), グループ長 (80371855) ; 安田 仁奈 宮崎大学, 農学部, 准教授 (00617251)
• 研究期間 (年度): 2018-10-09 – 2022-03-31
• キーワード: Alexandrium catenella / 有毒渦鞭毛藻 / チリ / 分布拡大 / 集団遺伝学 / ショットガンシーケンス / 遺伝的多様性 / サケ養殖

研究実績の概要

本研究では、近年、チリにおいて、養殖サケを含む魚類の大規模斃死や海産哺乳類の大量斃死原因となっている有毒渦鞭毛藻 Alexandrium catenella を対象に、複数の地点から培養株を確立し、多型分子マーカーを用いた集団遺伝学解析を行うことで、その遺伝的多様性や遺伝子流動・集団分化の程度を明らかにする。また、チリにおけるサケ養殖は約30年前から開始され、今や1兆円産業となった。養殖サケに抗生物質入りの餌が日常的に与えられており、薬剤耐性菌も相当数の出現と分布拡大が進行していると予想される。薬剤耐性菌の鉛直プロファイルやその多様性を明らかにすることで、薬剤耐性菌が、どの海域にどの年代から出現し始めたのか、その出現時期・多様性とサケ養殖の歴史との関連を究明する。
日本、韓国、ベーリング海、チャクチ海、北米西岸、チリ沿岸から単離した有毒渦鞭毛藻Alexandrium catenellaの複数の培養株（250株）を対象に、ゲノムワイドな解析手法として知られているMIG-seqを用いた集団遺伝学解析を実施し、大きく分けて、日本・韓国・ベーリング海・チャクチ海の集団で一つのグループ、北米西岸・チリでもう一つのグループに区分され、これら2つのグループの間に大きな遺伝障壁の有ることが示唆された。北海道の厚岸の集団が、ベーリング海・チャクチ海の集団と遺伝的に近く、日本国内の集団の起源が北方起源である可能性が示されるなど、新たな知見を得ることができた。
チリ沿岸から採集した泥からの薬剤耐性遺伝子の検出に関しては、コロナの影響により、研究の進展に大幅な遅れが生じた。2021年11月に、ようやくチリから泥が送付されてきた。その後、DNA抽出後、ショットガンシーケンスを外部委託し、2022年3月に、配列を取得することができた。現在、薬剤耐性遺伝子に関する解析を進めているところである。

研究成果

• [国際共同研究] Instituto de Fomento Pesquero (IFOP)/Antofagasta University/La Frontera University(チリ)
  • 国名: チリ
  • 外国機関名: Instituto de Fomento Pesquero (IFOP)/Antofagasta University/La Frontera University
  • 他の機関数: 3
• [国際共同研究] University of Technology Sydney(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: University of Technology Sydney
• [国際共同研究] Third Institute of Oceanography(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Third Institute of Oceanography
• [国際共同研究] Alfred Wegener Institut-Helmholtz(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Alfred Wegener Institut-Helmholtz
• [国際共同研究] NOAA(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NOAA
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 5
• [雑誌論文] Seasonal genotype dynamics of a marine dinoflagellate: Pelagic populations are homogeneous and as diverse as benthic seed banks (2021)
  • 著者名/発表者名: Jerney Jacqueline、Rengefors Karin、Nagai Satoshi、Krock Bernd、Sjqvist Conny、Suikkanen Sanna、Kremp Anke
  • 雑誌名: Molecular Ecology 巻: 31 ページ: 512～528
  • DOI: 10.1111/mec.16257
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Standardized Procedure for Monitoring Harmful Algal Blooms in Chile by Metabarcoding Analysis (2021)
  • 著者名/発表者名: Yarimizu Kyoko、Fujiyoshi So、Kawai Mikihiko、Acu?a Jacquelinne J.、Rilling Joaquin-Ignacio、Campos Marco、Vilugr?n Jonnathan、Cameron Henry、Vergara Karen、Gajardo Gonzalo、Espinoza-Gonz?lez Oscar、Guzm?n Leonardo、Nagai Satoshi、Riquelme Carlos、Jorquera Milko A.、Maruyama Fumito
  • 雑誌名: Journal of Visualized Experiments 巻: 174 ページ: 2-16
  • DOI: 10.3791/62967
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Plankton biodiversity and species co-occurrence based on environmental DNA ? a multiple marker study (2021)
  • 著者名/発表者名: Sildever Sirje、Laas Peeter、Kolesova Natalja、Lips Inga、Lips Urmas、Nagai Satoshi
  • 雑誌名: Metabarcoding and Metagenomics 巻: 5 ページ: 175-197
  • DOI: 10.3897/mbmg.5.72371
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] First culture of Dinophysis acuminata from southern Chile: Ecophysiology, toxin production and phylogeny (2021)
  • 著者名/発表者名: Javier Paredes-Mella, Jorge I. Mardones, Luis Norambuena, Gonzalo Fuenzalida and Satoshi Nagai
  • 学会等名: 19th International Conference on Harmful Algae
  • 国際学会
• [学会発表] Ichthyotoxicity of mixed blooms of Dinophysis, Alexandrium and Cochlodinium (2021)
  • 著者名/発表者名: Leila Basti, Jiyoji Go, Satoshi Nagai, Kyohito Nagai
  • 学会等名: 19th International Conference on Harmful Algae
  • 国際学会
• [学会発表] Mapping the development of Dinophysis spp. HABs using a novel molecular qPCR assay (2021)
  • 著者名/発表者名: Hernan F. Henriquez-Nunez, Penelope A. Ajani, Arjun Verma, Satoshi Nagai, Matthew J. Tesoriero, Hazel Farrell, Anthony Zammit, Steve Brett and Shauna A. Murray
  • 学会等名: 19th International Conference on Harmful Algae
  • 国際学会
• [学会発表] Monitoring harmful algal bloom species and their appearance in the Tokyo Bay, Japan, based on metabarcoding and high-throughput sequencing (2021)
  • 著者名/発表者名: Sirje Sildever, Noriko Nishi, Nobuharu Inaba, Taiga Asakura, Jun Kikuchi, Yasuhito Asano, Satoshi Nagai
  • 学会等名: 19th International Conference on Harmful Algae
  • 国際学会
• [学会発表] Development of an absolute quantification method for ribosomal RNA gene copy numbers per eukaryotic single cell by digital PCR (2021)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Nagai
  • 学会等名: 1st International Congress of Biotechnology and Bioengineering
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 有毒渦鞭毛藻 Dinophysis 属の盗葉緑体・増殖生理生態について (2021)
  • 著者名/発表者名: 長井 敏
  • 学会等名: 日本共生生物学会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Chasing a moving target: The intriguing diversity of goniodomins (2021)
  • 著者名/発表者名: Bernd Krock, Urban Tillmann, Luisa Hintze, Kristof Moller, Haifeng Gu, Satoshi Nagai, Kim Reece, Aaron J.C. Andersen, Tom Harris
  • 学会等名: 19th International Conference on Harmful Algae
  • 国際学会
• [学会発表] Genetic analysis revealed large genetic breaks among Pacific Rim populations in Alexandrium catenella (2021)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Nagai, Mizuki Horoiwa, Nina Yasuda, Satoshi Tazawa, Sirje Sildever, Masafumi Natsuike, Keigo Yamamoto, Hiroshi Yamauchi, Chang-Hoon Kim, Vera Trainer, Daniel Varela, Jorge I. Mardones, Javier Paredes-Mella, Ichiro Imai
  • 学会等名: 19th International Conference on Harmful Algae
  • 国際学会
• [学会発表] Harmful Algae Monitoring on San Jorge Bay in Antofagasta, Chile (2021)
  • 著者名/発表者名: Kyoko Yarimizu, Carlos Riquelme, Henry Cameron, Vladimir Avalos, Stephanie Barria, So Fujiyoshi, Joaquin-Ignacio Rilling, Emma-Karin Cascales, Jonnathan Vilugron, Oscar Espinoza-Gonzalez, Leonardo Guzman, Milko A. Jorquera, 長井 敏, Fumito Maruyama
  • 学会等名: 19th International Conference on Harmful Algae
  • 国際学会
• [学会発表] Long-term composition of 16S-based bacterial communities associated with algal bloom events in northern Chile (2021)
  • 著者名/発表者名: Andres Avila, Mariela Gonzalez-Flores, Milko Jorquera,Joaqura, Joaquin Rilling, Carlos Riquelme, Henry Cameron, Leonardo Guzman, Gonzalo Gajardo, Fumito Maruyama, 長井 敏, Shoko Ueki
  • 学会等名: 19th International Conference on Harmful Algae
  • 国際学会
• [図書] Advances in Phytoplankton Ecology (2022)
  • 著者名/発表者名: Mardones JI, Krock B, MArcus L, Alves-de-Souza C, Nagai S, Yarimizu K, Clement A, Correa N, Silva S, Paredes-Mella J, Dassow PV
  • 総ページ数: 36
  • 出版者: Elsevier