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2014 Fiscal Year Annual Research Report

アルプス自然流域に残された生物多様性の大規模ゲノム解析による解明とその保全

Research Project

Project/Area Number 24254003
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

大村 達夫  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (30111248)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉村 千洋  東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (10402091)
竹門 康弘  京都大学, 防災研究所, 准教授 (50222104)
風間 聡  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50272018)
西村 修  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80208214)
渡辺 幸三  愛媛大学, 理工学研究科, 准教授 (80634435)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords国際研究者交流 / イタリア / 生物多様性 / DNA / 洪水氾濫原 / 生息場 / 河川
Outline of Annual Research Achievements

課題1「流域環境と生態系機能の調査」では,洪水氾濫原の生息場動態を明らかにする人工衛星や水文モデルを活用した評価手法を開発し、魚類群集との対応関係を解析した。また,タリアメント川の止水性生息場の底質に含まれる脂肪酸と底生動物種数を調査し、多様な脂肪酸の存在が種多様性を高めている傾向を明らかにした。課題2「DNA型コピー数平準化法の開発」では,PCR産物を熱変性して一本鎖に乖離させた後,徐冷して一部を再会合させるDNA型コピー数の平準化に必要な温度・時間条件の最適条件の発見に成功した。課題3「大規模ゲノム解析による種多様性の解明」では,DNAシークエンサーによるアンプリコン解析(ミトコンドリアDNA COI)を行い,ユスリカ,カワゲラ,トビケラ群集の種多様性を評価した。課題4「河川地形履歴に基づく種多様性と生態系機能の評価」では,山頂などに設置したインターバルカメラの時系列画像データを用いて,生息場が撹乱によって消失・再生する過程を調査し,分類群ごとの好適な生息場齢や生息場寿命についての知見を得た。課題5「アルプス自然流域を参照した生物多様性および生態系機能の目標像の提案」では,自然流域で生態学的に機能している流倒木や止水性生息場(ワンド,タマリ)の重要性を見出した。また,河川の生物多様性を高めるには,様々な齢期の生息場がパッチ上に混在する地形を目標とすることが効果的であると考察された。さらに,全球気候モデルにより,気候変動下の底生動物個体数密度の減少率を水温選好性に基づいて推定することにも成功した。
以上の研究成果等を公開・議論する場として,2014年10月31日に「International Workshop on River Ecology and Environment」を愛媛大学で,2015年3月27日にワークショップ「流域生態系評価手法の最近の動向」を東北大学でそれぞれ開催し,国内外の様々な研究者を招き,活発な議論を行った。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (50 results)

All 2015 2014

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 12 results,  Acknowledgement Compliant: 6 results,  Open Access: 3 results) Presentation (38 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] A Hydrothermal Simulation Approach to Modelling Spatial Patterns of Adaptive Genetic Variation in Four Stream Insects2015

    • Author(s)
      Kei Nukazawa, So Kazama, and Kozo Watanabe
    • Journal Title

      Journal of Biogeography

      Volume: 42 Pages: 103-113

    • DOI

      10.1111/jbi.12392

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Association of adult female and male stoneflies (Plecoptera) from an Alpine river using wing morphometrics and mitochondrial DNA2015

    • Author(s)
      Gamboa M, MT Monaghan
    • Journal Title

      Aquatic insects

      Volume: 36 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1080/01650424.2015.1013038

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects on River Macroinvertebrate Communities of Tsunami Propagation after the 2011 Great East Japan Earthquake2014

    • Author(s)
      Kozo Watanabe, Sakiko Yaegashi, Hiro Tomozawa, Shunichi Koshimura, and Tatsuo Omura
    • Journal Title

      Freshwater Biology

      Volume: 59 Pages: 1474-1483

    • DOI

      10.1111/fwb.12359

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Adaptive Genetic Divergence along Narrow Environmental Gradients in Four Stream Insects2014

    • Author(s)
      Kozo Watanabe, So Kazama, Tatsuo Omura, and Michael T Monaghan
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 9 Pages: e93055

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0093055

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Evaluation of spatial variability of flow regime alteration using distributed hydrological model2014

    • Author(s)
      Ryo M, Iwasaki Y, Yoshimura C, Saavedra O
    • Journal Title

      Proceedings of International Symposium on Environmental Flow and Water Resources Management

      Volume: - Pages: 17-22

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evaluating spatiotemporal pattern of riverine geomorphology based on satellite imageries2014

    • Author(s)
      Matsumae H, Yoshimura C, Ryo M
    • Journal Title

      Proceedings of International Symposium on Environmental Flow and Water Resources Management

      Volume: - Pages: 17-22

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Thermal effects on benthic invertebrates within the headstreams2014

    • Author(s)
      Arai R, Nukazawa K, Kazama S, Takemon Y
    • Journal Title

      Proceedings of the 19th IAHR-APD Congress

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A hydrological approach to revealing relationship between physical habitat and genetic diversity of stream invertebrates2014

    • Author(s)
      Nukazawa K, Kazama S, Takase A, Watanabe K
    • Journal Title

      Proceedings of the 19th IAHR-APD Congress

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 複数の全球気候モデルを用いた源流域 における底生動物個体数密度の将来変化2014

    • Author(s)
      糠澤桂,新井涼允,風間聡,竹門康弘
    • Journal Title

      土木学会論文集G(環境)

      Volume: 70 Pages: I_271-I_276

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Evaluation of a pump method for unbiased sampling of stream hyporheos2014

    • Author(s)
      Tanaka A, Namba T, Tanida K, Takemon Y
    • Journal Title

      Hydrobiologia

      Volume: 730 Pages: 29-43

    • DOI

      10.1007/s10750-014-1820-x

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 洪水時の地形の浸食堆積履歴が河川生息場の好適性に及ぼす影響2014

    • Author(s)
      兵藤誠・竹門康弘・角哲也・粟津陽介・鄧朝暉
    • Journal Title

      土木学会論文集B1(水工学)

      Volume: 70 Pages: 1345-1350

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of reservoir-derived plankton released from dams on particulate organic matter composition in a tailwater river (Uji River, Japan): source partitioning using stable isotopes of carbon and nitrogen2014

    • Author(s)
      Ock, G. and Takemon, Y
    • Journal Title

      Ecohydrololgy

      Volume: 7 Pages: 1172-1186

    • DOI

      10.1002/eco.1448

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 分布型流出モデルを用いた名取川水系 の付着藻類量推定2015

    • Author(s)
      渡邊健吾,糠澤桂,会田俊介,風間聡
    • Organizer
      平成27年度土木学会全国大会第70回年次学術講演会
    • Place of Presentation
      岡山大学,岡山市
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-18
  • [Presentation] 会田俊介,糠澤桂,風間聡,根固め用袋材を用いたコンクリート塊と礫におけ る水生昆虫群集の評価2015

    • Author(s)
      会田俊介,糠澤桂,風間聡
    • Organizer
      平成27年度土木学会全国大会第70回年次学術講演会
    • Place of Presentation
      岡山大学,岡山市
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-18
  • [Presentation] 透過型砂防ダム上下流の河川の底生動物群集の種 多様性2015

    • Author(s)
      林達也,糠澤桂,会田俊介
    • Organizer
      平成27年度土木学会全国大会第70回年次学術講演会
    • Place of Presentation
      岡山大学,岡山市
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-18
  • [Presentation] Estimating periphyton dynamics in a temperate catchment using a hydrological simulation2015

    • Author(s)
      Watanabe K, Nukazawa K, Aita S, Kazama S
    • Organizer
      26th International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) general assembly
    • Place of Presentation
      Prague, Czech Republic
    • Year and Date
      2015-06-22 – 2015-07-02
  • [Presentation] Gene expression changes governing thermal adaptation of stoneflies in Japan2015

    • Author(s)
      Maribet Gamboa, Yusuke Gotoh, and Kozo Watanabe
    • Organizer
      Meeting of the XIV International Conference on Ephemeroptera and XVIII International Symposia of Plecoptera
    • Place of Presentation
      Aberdeen, UK
    • Year and Date
      2015-05-31 – 2015-05-31
  • [Presentation] Towards the generic revision of Capniidae (Plecoptera): synopsys2015

    • Author(s)
      David Murunyi, Maribet Gamboa, Kozo Watanabe, Weihai Li
    • Organizer
      Meeting of the XIV International Conference on Ephemeroptera and XVIII International Symposia of Plecoptera
    • Place of Presentation
      Aberdeen, UK
    • Year and Date
      2015-05-31 – 2015-05-31
  • [Presentation] 次世代DNAシークエンシングとDNA種分類法を用いた河川底生動物群集の種多様性評価技術の開発2015

    • Author(s)
      泉昂佑,Maribet Gamboa,三宅洋,渡辺幸三
    • Organizer
      土木学会四国支部第21回技術研究発表会
    • Place of Presentation
      香川大学,高松市
    • Year and Date
      2015-05-23 – 2015-05-23
  • [Presentation] イタリアアルプス自然河川のトビケラ群集のDNA種分類法を用いた種多様性の解明2015

    • Author(s)
      近藤俊介,八重樫咲子,Michael T. Monaghan,竹門康弘,渡辺幸三
    • Organizer
      土木学会四国支部第21回技術研究発表会
    • Place of Presentation
      香川大学,高松市
    • Year and Date
      2015-05-23
  • [Presentation] 次世代DNA解析による種多様性評価の正確性向上を目的としたDNA型コピー数平準化法の開発2015

    • Author(s)
      福田航平,加藤幹男,渡辺幸三
    • Organizer
      土木学会四国支部第21回技術研究発表会
    • Place of Presentation
      香川大学,高松市
    • Year and Date
      2015-05-23
  • [Presentation] 水生昆虫カワゲラ群集のゲノムワイド発現解析に基づく日本の気候勾配に適応的な遺伝子の検索2015

    • Author(s)
      後藤友亮,Maribet Gamboa,渡辺幸三
    • Organizer
      土木学会四国支部第21回技術研究発表会
    • Place of Presentation
      香川大学,高松市
    • Year and Date
      2015-05-23
  • [Presentation] New adaptive perspective in insects2015

    • Author(s)
      Maribet Gamboa, Kozo Watanabe
    • Organizer
      International symposium for frontier of Bioinformatics
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2015-04-16 – 2015-04-16
  • [Presentation] ダム上下流における流水性・止水性生息場の水生昆虫群集と栄養起原の比較研究2015

    • Author(s)
      高橋真司,竹門康弘,大村達夫, 渡辺幸三
    • Organizer
      「流域生態系評価手法の最近の動向」ワークショップ
    • Place of Presentation
      東北大学,仙台市
    • Year and Date
      2015-03-27 – 2015-03-27
  • [Presentation] 河川性昆虫カワゲラの気候勾配に沿った環境適応と遺伝子発現2015

    • Author(s)
      渡辺幸三,Maribet Gamboa
    • Organizer
      「流域生態系評価手法の最近の動向」ワークショップ
    • Place of Presentation
      東北大学,仙台市
    • Year and Date
      2015-03-27 – 2015-03-27
  • [Presentation] タリアメント川氾濫原における止水性生息場の履歴効果2015

    • Author(s)
      竹門康弘,寺田匡徳,小林草平,角哲也
    • Organizer
      第62回日本生態学会大会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学,鹿児島市
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-21
  • [Presentation] 水文モデルを用いた河川生物評価(自由集会W17:河川生態学に水文学をどう生かすか:これから始めるコラボレーション)2015

    • Author(s)
      糠澤桂
    • Organizer
      日本生態学会第62回全国大会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学,鹿児島市
    • Year and Date
      2015-03-19 – 2015-03-19
  • [Presentation] 分布型流出モデルを用いた名取川流域 の付着藻類量推定2015

    • Author(s)
      渡邊健吾,糠澤桂,会田俊介,風間聡
    • Organizer
      平成26年度土木学会東北支部技術研究発表会
    • Place of Presentation
      東北学院大学,仙台市
    • Year and Date
      2015-03-07 – 2015-03-07
  • [Presentation] 根固め用袋材を用いたコンクリート塊と礫における水生昆虫群集の評価2015

    • Author(s)
      会田俊介,糠澤桂,風間聡
    • Organizer
      平成26年度土木学会東北支部技術研究発表会
    • Place of Presentation
      東北学院大学,仙台市
    • Year and Date
      2015-03-07 – 2015-03-07
  • [Presentation] 透過型砂防ダム上下流の河川の底生動物群集の種多様性2015

    • Author(s)
      林達也,糠澤桂,会田俊介
    • Organizer
      平成26年度土木学会東北支部技術研究発表会
    • Place of Presentation
      東北学院大学,仙台市
    • Year and Date
      2015-03-07 – 2015-03-07
  • [Presentation] Next-Generation Sequencing Based Assessment of Species Diversity of Stream Invertebrate Community2014

    • Author(s)
      Maribet Gamboa, Kozo Watanabe
    • Organizer
      International Workshop on River Ecology and Environment
    • Place of Presentation
      Matsuyama, Japan
    • Year and Date
      2014-10-31 – 2014-10-31
  • [Presentation] Evaluation of spatial variability of flow regime alteration using distributed hydrological model2014

    • Author(s)
      Ryo M, Iwasaki Y, Yoshimura C, Saavedra O
    • Organizer
      International Symposium on Environmental Flow and Water Resources Management
    • Place of Presentation
      Asian Institute of Technology, Thailand
    • Year and Date
      2014-10-30 – 2014-10-30
  • [Presentation] Importance of flow regime and environmental flow in rivers at global scale2014

    • Author(s)
      Yoshimura C
    • Organizer
      International Symposium on Environmental Flow and Water Resources Management
    • Place of Presentation
      Asian Institute of Technology, Thailand
    • Year and Date
      2014-10-30 – 2014-10-30
    • Invited
  • [Presentation] 流木がもたらす生物多様性への影響2014

    • Author(s)
      渡辺幸三
    • Organizer
      京都大学防災研究所水資源セミナー
    • Place of Presentation
      京都大学,宇治市
    • Year and Date
      2014-10-05 – 2014-10-05
  • [Presentation] Thermal effects on benthic invertebrates within the headstreams2014

    • Author(s)
      Arai R, Nukazawa K, Kazama S, Takemon Y
    • Organizer
      19th Congress of the Asia and Pacific Division of the International Association for Hydro-Environment Engineering and Research (IAHR-APD)
    • Place of Presentation
      Hanoi, Vietnam
    • Year and Date
      2014-09-23 – 2014-09-23
  • [Presentation] A hydrological approach to revealing relationship between physical habitat and genetic diversity of stream invertebrates2014

    • Author(s)
      Nukazawa K, Kazama S, Takase A., Watanabe K.
    • Organizer
      19th Congress of the Asia and Pacific Division of the International Association for Hydro-Environment Engineering and Research (IAHR-APD)
    • Place of Presentation
      Hanoi, Vietnam
    • Year and Date
      2014-09-23 – 2014-09-23
  • [Presentation] 分布型流出・水温モデルを用いた水生昆虫の遺伝的多様性の推定2014

    • Author(s)
      糠澤桂, 風間聡, 渡辺幸三
    • Organizer
      応用生態工学会第18回東京大会
    • Place of Presentation
      首都大学東京,東京都
    • Year and Date
      2014-09-18 – 2014-09-18
  • [Presentation] 河川ネットワークにおける改 変された流況の空間パターン評価2014

    • Author(s)
      梁政寛, 岩崎雄一, 吉村千洋, Oliver Saavedra
    • Organizer
      応用生態工学会第18回大会
    • Place of Presentation
      首都大学東京,東京都
    • Year and Date
      2014-09-18 – 2014-09-18
  • [Presentation] 河川分断化が底生動物3種の遺伝的分化へ及ぼす影響評価2014

    • Author(s)
      山崎久美子,不破直人,三宅洋,渡辺幸三
    • Organizer
      応用生態工学会第18回大会
    • Place of Presentation
      首都大学東京,東京
    • Year and Date
      2014-09-18 – 2014-09-18
  • [Presentation] 複数の全球気候モデルを用いた源流域 における底生動物個体数密度の将来変化2014

    • Author(s)
      糠澤桂, 新井涼允, 風間聡, 竹門康弘
    • Organizer
      第22回地球環境シンポジウム
    • Place of Presentation
      中央大学,東京都
    • Year and Date
      2014-09-05 – 2014-09-05
  • [Presentation] 地球温暖化に伴う源流域の底生動物群集の変化2014

    • Author(s)
      新井涼允,糠澤桂,風間聡,竹門康弘
    • Organizer
      第22回地球環境シンポジウム
    • Place of Presentation
      中央大学,東京都
    • Year and Date
      2014-09-05 – 2014-09-05
  • [Presentation] DNA-based assessment of species richness of stream macroinvertebrate community using next generation sequencing2014

    • Author(s)
      Kozo Watanabe, Kohsuke Izumi,Maribet Gamboa,Yo Miyake
    • Organizer
      The 2nd Symposium of Benthological Society of Asia
    • Place of Presentation
      Busan,South Korea
    • Year and Date
      2014-06-06 – 2014-06-06
  • [Presentation] DNA Taxonomy Reveals Species Diversity of Chironomidae (Diptera) in a Semi-natural River in the Alps2014

    • Author(s)
      Shunsuke Kondoh,Xavier-Francois Garcia,Yasuhiro Takemon,Klement Tockner,Michael T Monaghan,Kozo Watanabe
    • Organizer
      The 2nd Symposium of Benthological Society of Asia
    • Place of Presentation
      Busan,South Korea
    • Year and Date
      2014-06-06
  • [Presentation] Assessing biodiversity of stoneflies (Plecoptera) using mitochondrial and nuclear DNA2014

    • Author(s)
      Maribet Gamboa, Kozo Watanabe, Yasuhiro Takemon, Michael T. Monaghan
    • Organizer
      The 2nd Symposium of Benthological Society of Asia
    • Place of Presentation
      Busan,South Korea
    • Year and Date
      2014-06-06
  • [Presentation] Applying self-organizing map in AFLP data analysis in aquatic insects2014

    • Author(s)
      Bin Li, Kozo Watanabe, Heui-Soo Kim, Tae-Soo Chon
    • Organizer
      The 2nd Symposium of Benthological Society of Asia
    • Place of Presentation
      Busan,South Korea
    • Year and Date
      2014-06-06
  • [Presentation] 次世代DNAシークエンシングを用いた河川底生動物群集の種多様性評価技術の開発2014

    • Author(s)
      泉昂佑,Maribet Gamboa,三宅洋,渡辺幸三
    • Organizer
      土木学会四国支部第20回技術研究発表会
    • Place of Presentation
      徳島大学,徳島市
    • Year and Date
      2014-05-31 – 2014-05-31
  • [Presentation] 河川分断化が底生動物3種の遺伝的分化へ及ぼす影響の評価2014

    • Author(s)
      山崎久美子,不破直人,三宅洋,渡辺幸三
    • Organizer
      土木学会四国支部第20回技術研究発表会
    • Place of Presentation
      徳島大学,徳島市
    • Year and Date
      2014-05-31 – 2014-05-31
  • [Presentation] 次世代DNA解析を用いた種多様性評価を正確にする塩基配列コピー数平準化法の開発2014

    • Author(s)
      福田航平,加藤幹男,渡辺幸三
    • Organizer
      土木学会四国支部第20回技術研究発表会
    • Place of Presentation
      徳島大学,徳島市
    • Year and Date
      2014-05-31 – 2014-05-31
  • [Presentation] イタリアアルプス自然河川のユスリカ群集のDNA種分類法を用いた種多様性の解明2014

    • Author(s)
      近藤俊介,竹門康弘,Michael T Monaghan,渡辺幸三
    • Organizer
      土木学会四国支部第20回技術研究発表会
    • Place of Presentation
      徳島大学,徳島市
    • Year and Date
      2014-05-31 – 2014-05-31
  • [Presentation] Estimating habitat suitability of stream insects based on hydrological simulation and its connection to genetic diversity2014

    • Author(s)
      Nukazawa K, Kazama S, Takase A., Watanabe K.
    • Organizer
      Joint Aquatic Sciences Meeting (JASM)
    • Place of Presentation
      Portland, USA
    • Year and Date
      2014-05-23 – 2014-05-23

URL: 

Published: 2016-06-01  

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