見えない自然を守る～DNAによる河川地下フロンティア領域の可視化

保护看不见的自然——利用 DNA 可视化河流地下边界区域

基本信息

批准号：
22H03787
负责人：
根岸淳二郎
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は、防災と両立する河川・水辺生態系保全事業の効果の最大化に向けて，見えないフロンティア領域である地下環境（河床間隙水域）をDNA技術の応用により可視化することを目的とする．本年度は、北海道東部札内川にて集中調査地を、道内５河川にて広域調査地を設け、以下の５つの項目を明らかにした．第一に、環境DNAは間隙水域の生態系情報収集において，どの種あるいは空間スケールで利用可能か，を調べた．間隙性の水生昆虫の一種に対してミトコンドリアＤＮＡのＣＯ１領域のＤＮＡ配列に基づく種特異的プライマーを開発した．これにより、水槽を用いた室内実験において個体数の把握ができること、さらに、土砂の存在により検出力が著しく低下することが示された．第２に、間隙性の水生昆虫２種に対してその食性を判別するために胃内容物に対して真核生物全体に対応したプライマーを用いてメタバーコーディングを行った．これにより、２種が動物性餌資源への依存度の点で異なることが示された．第３に、河川環境復元のために実施されたフラッシュ放流の前後を含む複数の季節（夏季、秋季、春季）において間隙動物相を採取した．その際、環境ＤＮＡ解析用の採水を一部実施し、すべての測定において水質等の環境情報を取得した．これにより、河川横断方向に比高に応じて種構成が大きく変化することが示された．第４に、ドローンによる地形・水温測定を行った．これにより機能的間隙域の分布把握にかかわる水温の微小変化が検出された．最後に、広域スケールでの間隙域の重要性を把握するために、複数河川で取得された既往データを詳細に解析した．これにより、河川の大型水生無脊椎動物相のおよそ20％程度を河床間隙水域の動物相が説明することが示された．これの結果は、河床間隙域が保全対象として重要であり、DNAに基づく分析・測定やドローンがその調査手法として有効である可能性と改善の必要性を示した．

本研究的目的是通过DNA技术，将看不见的前沿区域——地下环境（河床孔隙水区）可视化，以最大限度地发挥与防灾相适应的河流及河岸生态系统保护工程的效果。．．今年，我们在北海道东部的萨内川设立了集中调查点，并在北海道内的5条河流设立了广域调查点，并明确了以下5项内容。首先，我们研究了哪些物种和空间尺度的环境DNA可用于收集间隙水的生态系统信息。我们根据一种间质水生昆虫线粒体 DNA CO1 区域的 DNA 序列开发了物种特异性引物。这表明可以在使用水族馆的室内实验中确定个体的数量，并且检测能力因沉积物的存在而显着降低。其次，为了确定两种间质水生昆虫的摄食习性，使用与所有真核生物相容的引物对胃内容物进行元条形码。这表明这两个物种对动物食物资源的依赖程度不同。第三，我们收集了多个季节（夏季、秋季和春季）的间隙动物群，包括为恢复河流环境而进行的冲水排放之前和之后。当时，采集了部分水样进行环境DNA分析，所有测量都获得了水质等环境信息。这表明，根据相对高度，跨河方向物种组成发生显着变化。第四，我们使用无人机测量了地形和水温。这使得能够检测水温的微小变化，这与了解功能性孔隙区域的分布相关。最后，为了在大范围内了解间隙区域的重要性，我们对从多条河流获得的历史数据进行了详细分析。这表明河床孔隙水区动物群约占河流大型水生无脊椎动物群的20%。结果表明，河床孔隙区域作为保护目标很重要，基于 DNA 的分析和测量以及无人机可能是有效的调查方法，但需要改进。