落葉リターは湖沼の底生動物の恵みとなるか？セルロース分解と貧酸素耐性による評価

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K12414
• 研究機関: 滋賀大学
• 研究代表者: 石川 俊之 滋賀大学, 教育学系, 教授 (50396313)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: セルロース分解 / 水生生物 / 淡水域 / 陸上と水域 / 底生動物 / 湖沼 / 湖沼沿岸域 / デトリタス

研究実績の概要

2020年度、2021年度に淡水生物（主に底生生物）のセルロース分解酵素検出系を用いて、琵琶湖に生息する底生生物に加え、ザリガニの生息地間×成長段階の比較をし、淡水水生生物の食性評価をすすめることができた。
一方、セルロースを多く含む有機物が環境中に多いか少ないかは落葉リターの供給源の有無のみで評価するにとどまっており定量的な評価ができていなかった。そこで、デトリタス中のセルロース含量の評価方法の検討を2021年度末から検討に着手した。
2022年度はセルロース含量の定量について文献レビューを行い、水中の有機物のα-グリコシド結合とβ-グリコシド結合の比率のデータの収集や、アミロース・アミロペクチンとグルコースの分画方法について、食品分析の方法を応用し低コストで多くの検体を圧空ける分析方法の絞り込みを進めた。
また、水生生物の食性評価を行う上で、濾過食を行う種では有機物のサイズも重要であることから、検討した分析方法とサイズ分画を組み合わせて評価する準備を進めた。
さらに、野外における水生生物の分布と対照させるために、琵琶湖で広く分布している巻貝であるチリメンカワニナとヒメタニシについて、デトリタスが集積しやすい浅い水深での分布パターンの現地調査を行った。吸着力や吸着開始までの時間なども室内実験によって測定した結果、水深1m弱の浅い水深にいる個体は流されるなどの日和見的に出現しているのではなく、その場に定位していて生活しているものと考えられた。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

研究の初年度である2019年度は、予定どおり前項のとおりセルロース分解酵素検出系の確立を行い、琵琶湖や周辺の河川生息する無脊椎動物のセルロース分解酵素活性の検出と比較を実施できた。特に、琵琶湖周辺で複数種が生息する端脚類（ヨコエビ類、甲殻類）を比較しセルロース分解酵素活性を全く持たない種の特定や、在来種と外来種の比較を実施することができた。
2020年度はコロナ感染症対策のため野外調査を実施できず、研究計画がおおむね一年遅れる状況となった。
2021年度は野外での試料収集を実施し、ザリガニのセルロース分解能の解析をすすめ、他の手法で体サイズと食性についての異なる結論が出ていたものに対し、セルロース分解能で説明可能であることを示すことができた。また、堆積物中のセルロース分析について手法の絞り込みを行った。
2022年度は、年度開始時と秋以降に建物の改装に伴う実験室が使用できない時期が続いたため、野外調査や分析を十分すすめることができず、手法の検討と対象生物の分布特性の把握を進めるにとどまった。

今後の研究の推進方策

前項のとおり、当初計画していた野外調査をこれまで十分に実施することができなかったため研究を一年延長しており、2023年度が延長した最終年度に当たる。
2023年度は、琵琶湖沿岸での水生生物の採集とセルロース分解酵素活性の測定、環境中のセルロース含量の分析、貧酸素耐性の測定を行い、研究の総括を行う。

次年度使用額が生じた理由

旅費の支出が、オンライン参加したものや日程が入試業務と重複のため参加を取りやめたことにより支出なしとなった。また、人件費は学生の謝金を予定していたが、学生本人の卒業論文としたため謝金の支出をしなかった。なお、研究開始の２０１９年にコロナ禍のため野外調査の実施を見送り、試薬や調査機材等の導入を見送ったため、毎年ほぼ同額の繰越しが発生している。