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2021 年度 実績報告書

堆積物コアDNAを用いた海跡湖の近過去魚類群集と環境変遷との関係解明

研究課題

研究課題/領域番号 21H03649
研究機関島根大学

研究代表者

高原 輝彦  島根大学, 学術研究院農生命科学系, 准教授 (10536048)

研究分担者 土居 秀幸  兵庫県立大学, 情報科学研究科, 准教授 (80608505)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード堆積物コアDNA / 環境DNA / 環境DNAメタバーコーディング / 宍道湖 / 汽水湖 / 山陰 / 魚介類 / 水草
研究実績の概要

海跡湖の湖底に堆積したコアには、自然災害や社会・経済的な影響による環境変遷の履歴が保存されている。この堆積物コアの情報を読み解くことで、過去の環境変遷にともなって海跡湖がどのような影響を受けてきたのかを明らかにできる。そこで本研究テーマでは、環境DNA分析(環境中のDNA断片から生物の生息情報を簡便に推定できる技術)を用いて、堆積物コアDNAから生産者や高次消費者、および、水産有用種を含む魚類群集の復元を行い、復元された環境DNA情報と環境変遷の関係を解明することを目的として進める。その際、異なる地域性をもつ山陰の5つの海跡湖をモデルケースにすることで、海跡湖の近過去魚類群集と環境変遷の関係の一般則と地域固有性の両側面を明らかにしたいと考えている。なお近年では、海底の堆積物DNAの解析によって、およそ300年前のカタクチイワシなどのマクロ生物のDNAが検出できることが報告されている。そこで今年度は、2020年、および、2021年に宍道湖で採取した堆積物サンプルを用いた環境DNA解析を実施した。まず、環境DNAメタバーコーディング解析を実施した結果、スズキやサッパ、コノシロなどの魚類DNAを検出することができた。さらに、種特異的な環境DNA分析の結果、二枚貝ヤマトシジミに加えて、水草のツツイトモやリュウノヒゲモなどの環境DNAを推定約50年前の堆積物中からも検出可能であることが示唆された。これらのことから、宍道湖の堆積物コアに含まれる環境DNAを解析することによって、近過去のマクロ水棲生物の生息状況を推定することが可能であり、加えて、種特異的分析による対象種の環境DNA濃度の変化から、過去の個体群変動を推定できる可能性も見出すことができたと考えている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

宍道湖における堆積物コアDNAを用いた詳細な解析が必要になり、宍道湖のサンプル数が増加したため、それらのサンプル処理を優先したことによって、当初予定していたよりも研究計画がやや遅れている状況であると考えている。しかしながら、宍道湖の堆積物コアDNAの詳細な解析によって、次年度以降の研究計画に活用できる示唆に富む結果を得ることができたため、それらを活用することで、今後の研究計画に沿った効率的な研究の実施が可能になったと考えている。

今後の研究の推進方策

前年度に引き続き、宍道湖で採取済みのサンプル処理を進めるとともに、中海や神西湖などを対象に加えて、堆積物コアサンプルの収集を行う。採取されたサンプルは層ごとに切り分けて冷凍保管しておき、適宜、環境DNAメタバーコーディング、および、種特異的解析を実施する。さらに、各海跡湖の堆積物コアサンプルから得られた近過去の魚類群集などのデータと環境変遷に関する地域固有性と一般則について予備的な解析に取りかかりたいと考えている。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Development of primer?probe sets for environmental DNA-based monitoring of pond smelt Hypomesus nipponensis and Japanese icefish Salangichthys microdon2022

    • 著者名/発表者名
      Takahara Teruhiko、Fukui Katsuya、Hiramatsu Daisuke、Doi Hideyuki、Fujii Masato、Minamoto Toshifumi
    • 雑誌名

      Landscape and Ecological Engineering

      巻: 00 ページ: 000~000

    • DOI

      10.1007/s11355-022-00507-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reconstruction of 100-year dynamics in Daphnia spawning activity revealed by sedimentary DNA2022

    • 著者名/発表者名
      Tsugeki Narumi、Nakane Kai、Doi Hideyuki、Ochi Natsuki、Kuwae Michinobu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: 1741

    • DOI

      10.1038/s41598-021-03899-0

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Compilation of real‐time conditions toward the standardization of environmental DNA methods2021

    • 著者名/発表者名
      Doi Hideyuki、Minamoto Toshifumi、Takahara Teruhiko、Tsuji Satsuki、Uchii Kimiko、Yamamoto Satoshi、Katano Izumi、Yamanaka Hiroki
    • 雑誌名

      Ecological Research

      巻: 36 ページ: 379~388

    • DOI

      10.1111/1440-1703.12217

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Utility of environmental DNA analysis for effective monitoring of invasive fish species in reservoirs2021

    • 著者名/発表者名
      Jo Toshiaki、Ikeda Saki、Fukuoka Arisa、Inagawa Takashi、Okitsu Jiro、Katano Izumi、Doi Hideyuki、Nakai Katsuki、Ichiyanagi Hidetaka、Minamoto Toshifumi
    • 雑誌名

      Ecosphere

      巻: 12 ページ: 0000

    • DOI

      10.1002/ecs2.3643

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simultaneous absolute quantification and sequencing of fish environmental DNA in a mesocosm by quantitative sequencing technique2021

    • 著者名/発表者名
      Hoshino Tatsuhiko、Nakao Ryohei、Doi Hideyuki、Minamoto Toshifumi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: 4372

    • DOI

      10.1038/s41598-021-83318-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Degradation modeling of water environmental DNA: Experiments on multiple DNA sources in pond and seawater2021

    • 著者名/発表者名
      Saito Tatsuya、Doi Hideyuki
    • 雑誌名

      Environmental DNA

      巻: 3 ページ: 850~860

    • DOI

      10.1002/edn3.192

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Estimation of biodiversity metrics by environmental DNA metabarcoding compared with visual and capture surveys of river fish communities2021

    • 著者名/発表者名
      Doi Hideyuki、Inui Ryutei、Matsuoka Shunsuke、Akamatsu Yoshihisa、Goto Masuji、Kono Takanori
    • 雑誌名

      Freshwater Biology

      巻: 66 ページ: 1257~1266

    • DOI

      10.1111/fwb.13714

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On‐site environmental DNA detection of species using ultrarapid mobile PCR2021

    • 著者名/発表者名
      Doi Hideyuki、Watanabe Takeshi、Nishizawa Naofumi、Saito Tatsuya、Nagata Hisao、Kameda Yuichi、Maki Nobutaka、Ikeda Kousuke、Fukuzawa Takashi
    • 雑誌名

      Molecular Ecology Resources

      巻: 21 ページ: 2364~2368

    • DOI

      10.1111/1755-0998.13448

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Illumina iSeq 100 and MiSeq exhibit similar performance in freshwater fish environmental DNA metabarcoding2021

    • 著者名/発表者名
      Nakao Ryohei、Inui Ryutei、Akamatsu Yoshihisa、Goto Masuji、Doi Hideyuki、Matsuoka Shunsuke
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: 15763

    • DOI

      10.1038/s41598-021-95360-5

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 環境DNAを用いた宍道湖・中海におけるニホンウナギの5年間の長期モニタリング2022

    • 著者名/発表者名
      辻井彩花・永田晃弘・山岸聖・高原輝彦
    • 学会等名
      島根大学エスチュアリー研究センター(EsReC) 第29回汽水域研究発表会 汽水域研究会第10回例会 汽水域合同研究発表会2022
  • [学会発表] 宍道湖における堆積物コアDNAを指標にした水生動植物の過去の時系列変動の解明2022

    • 著者名/発表者名
      山岸聖・下田莉奈・小室隆・神門利之・引野愛子・坂田雅之・源利文・高原輝彦
    • 学会等名
      島根大学エスチュアリー研究センター(EsReC) 第29回汽水域研究発表会 汽水域研究会第10回例会 汽水域合同研究発表会2022
  • [学会発表] Seda DNAを用いた宍道湖における過去の車軸藻類の復元2022

    • 著者名/発表者名
      小室隆・神門利之・加藤季晋・引野愛子・山岸聖・高原輝彦・後藤益滋・坂田雅之・源利文
    • 学会等名
      2022年日本地理学会春季学術大会
  • [学会発表] 中長期的な環境DNA観測からみえてきた宍道湖・中海の動植物個体群動態2022

    • 著者名/発表者名
      高原輝彦
    • 学会等名
      3大学連携キックオフシンポジウム(新潟大・金沢大・島根大 環境シンポジウム)
  • [学会発表] 環境DNAを用いた宍道湖のヤマトシジミとモクズガニの調査事例2021

    • 著者名/発表者名
      高原輝彦
    • 学会等名
      2021年日本ベントス学会・日本プランクトン学会合同大会
  • [学会発表] 環境DNAを用いたヤマトシジミ資源量推定の試み2021

    • 著者名/発表者名
      楠田聡・山﨑哲也・安藤大成・真野修一・神戸崇・荒木仁志・高原輝彦
    • 学会等名
      第4回環境DNA学会オンライン大会
  • [学会発表] 環境DNAを用いた宍道湖・中海の流出入河川8本における回遊魚4種の生息実態の推定2021

    • 著者名/発表者名
      山岸 聖・土居秀幸・高原輝彦
    • 学会等名
      第4回環境DNA学会オンライン大会

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公開日: 2022-12-28  

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