定量メタバーコーディングによる迅速で正確な種多様性評価：群集と環境DNAへの適用

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H02276
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 渡辺 幸三 愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 教授 (80634435)
• 研究分担者: 加藤 幹男 大阪府立大学, 高等教育推進機構, 教授 (30204499) ; 竹門 康弘 京都大学, 防災研究所, 准教授 (50222104)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: メタバーコーディング / 河川 / 生物多様性 / 環境DNA

研究実績の概要

本年度は以下３つの研究項目を実施した。
【項目１　DNAデータベースの超高速拡充】申請者が保管していた水生昆虫標本および今年度追加で採取した水生昆虫標本の合計288個体を対象に，各個体からDNAを抽出し、DNAバーコーディングに良く用いられるミトコンドリアDNAのCOIマーカーとｈ３マーカーを対象にDNA塩基配列をサンガーシークエンサーで解読した。得られた塩基配列の一部はDNAデータベース（NCBI）に登録した。また、168標本のPCR産物を混合し、次世代シーケンサー（Illumina Miseq）で解読した結果、全個体の配列が解読されることが確認できた。
【項目３ 砂州を活用した効率的な環境DNA回収技術の開発】静岡県天竜川を対象に、中流域の３つの砂州を選び，各砂州の上・下流端およびその中間地点で河床間隙水を採取した。そして，間隙水を濾紙に越した試料から抽出した環境DNAを対象に16S rRNA領域を対象とする細菌群集のDNAメタバーコーディング解析を行った。その結果、砂州上流端、下流端、その中間地点で大きくことなる種が検出されることがわかった。
【項目４　迅速・正確な種多様性の評価】愛媛県肱川流域の源流～河口の60地点で，底生動物群集と環境DNAを採取した。窒素・リン，水温，餌資源（粒状有機物，藻類），流速等の底生動物の生息に関係する環境項目も調査した。底生動物はキックネット採取し，群集DNAを抽出した。河川水中の環境DNAも砂州上流端などから採取した。群集DNAおよび環境DNAのミトコンドリアDNAのCOIマーカーのメタバーコーディングから各地点の分類群数を評価した。地点間の分類群数の違いは地点間の平均流速と平均水深によって主に説明されることが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Spatially Varying Trophic Effects of Reservoir-Derived Plankton on Stream Macroinvertebrates Among Heterogeneous Habitats Within Reaches (2022)
  • 著者名/発表者名: Shinji Takahashi, Yasuhiro Takemon, Tatsuo Omura, Kozo Watanabe
  • 雑誌名: Hydrobiologia 巻: accepted ページ: accepted
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Implications of taxonomic and numerical resolution on DNA metabarcoding-based inference of benthic macroinvertebrate responses to river restoration (2022)
  • 著者名/発表者名: Joeselle M. Serrana, Bin Li, Tetsuya Sumi, Yasuhiro Takemon, Kozo Watanabe
  • 雑誌名: Ecological Indicators 巻: 135 ページ: 108508
  • DOI: 10.1016/j.ecolind.2021.108508
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Notes on the Taxonomic Status and Distribution of Some Cylindrotomidae (Tipuloidea, Diptera), with Emphasis on Japanese Species (2022)
  • 著者名/発表者名: Levente-Peter Kolcsar, Nikolai Paramonov, Yume Imada, Daichi Kato, Maribet Gamboa, Dai Shinoka, Makoto Kato, Kozo Watanabe
  • 雑誌名: Zookeys 巻: 1083 ページ: 13-88
  • DOI: 10.3897/ookeys.1083.75624
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sediment-associated Microbial Community Profiling: Sample Pre-processing through Sequential Membrane Filtration for 16s rDNA Amplicon Sequencing (2022)
  • 著者名/発表者名: Joeselle M. Serrana, Kozo Watanabe
  • 雑誌名: BMC Microbiology 巻: 22(1) ページ: 33
  • DOI: 10.1186/s12866-022-02441-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Loss of a larval generic character: an interesting and new description for Isoperla vevcianensis Ikonomov, 1980 (Plecoptera: Perlodidae) with updated adult characters (2021)
  • 著者名/発表者名: D?VID MUR?NYI, TIBOR KOV?CS, MARIBET GAMBOA, KOZO WATANABE
  • 雑誌名: Zootaxa 巻: 5082(6) ページ: 541-552
  • DOI: 10.11646/ZOOTAXA.5082.6.2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Profiling the Microbial Community Structure and Functional Diversity of a Dam-regulated River Undergoing Gravel Bar Restoration (2021)
  • 著者名/発表者名: Joeselle M. Serrana, Bin Li, Tetsuya Sumi, Yasuhiro Takemon, Kozo Watanabe
  • 雑誌名: Freshwater Biology 巻: 66 (11) ページ: 2170-2184
  • DOI: 10.1111/fwb.13824
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Carotenoid Coloration and Coloration-Linked Gene Expression in Red Nile Tilapia (Oreochromis niloticus) Tissues (2021)
  • 著者名/発表者名: Khristina G. Judan Cruz, Ervee P. Landingin, Maureen B. Gajeton, Somar Israel D. Fernando, Kozo Watanabe
  • 雑誌名: BMC Veterinary Research 巻: 17 ページ: 314
  • DOI: 10.1186/s12917-021-03006-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Contribution to the Knowledge of Limoniidae (Diptera: Tipuloidea): First Records of 244 Species from Various European Countries (2021)
  • 著者名/発表者名: Kolcsar L-P, P. Oosterbroek, D. I. Gavryushin, K. M. Olsen, N. M. Paramonov, V. Pilipenko, J. Stary, A. Polevoi, E. Eiroa, M. Andersson, J. Salmela, C. Quindroit, M. C. dOliveira, E. G. Hancock, J. Mederos, P. Boardman, E. Viitanen and K. Watanabe
  • 雑誌名: Biodiversity Data Journal 巻: 9 ページ: e67085
  • DOI: 10.3897/BDJ.9.e67085
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Biofilm Inhibition in Candida albicans by Biologically-synthesized Gold Nanoparticles (2021)
  • 著者名/発表者名: Khristina G. Judan Cruz, Eleonor D. Alfonso, Somar Israel D. Fernando, Kozo Watanabe
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 12 ページ: 665113
  • DOI: 10.3389/fmicb.2021.665113
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 高見川(奈良県)で採集した水生昆虫の次世代シーケンサーによる種判別 (2022)
  • 著者名/発表者名: 稲井公二・脇村圭・渡辺幸三・加藤幹男
  • 学会等名: 日本陸水学会近畿支部会第32回研究発表会
• [学会発表] Phylogeny and taxonomic revision of Palearctic Cylindrotomidae (Diptera) (2021)
  • 著者名/発表者名: Levente-Peter Kolcsar, Yume Imada, Kozo Watanabe
  • 学会等名: Hungarian Academy of Science: Zootaxonomy - A Memorial Conference of Laszlo Papp
  • 国際学会
• [学会発表] 吉野川(奈良県)で採集した水生昆虫のメタバーコーディング解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 稲井公二・脇村圭・渡辺幸三・加藤幹男
  • 学会等名: 日本陸水学会第85回大会