人工DNAトレーサーによる流域の水・土砂動態の可視化

使用人工 DNA 示踪剂可视化流域中的水和沉积物动态

• 批准号: 22K18298
• 负责人: 赤松 良久
• 金额: $ 16.31万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18298/
• 关键词: トレーサー; 人工DNA; 地下水; 土砂還元; 環境DNA; 海綿; リポソーム; 流域水・土砂動態; 地下浸透流

１）DNAトレーサー開発： DNAデータベースに登録されているミトコンドリアDNAの塩基配列をもとに，分類群の異なるDNAを組み合わせることで，自然界には存在しない4種類のトレーサーDNAを開発した．また，トレーサーDNAを検出するためのリアルタイム定量PCRの検出系（プライマーおよびプローブ）を開発し，実際にこれらのDNAを検出可能であることを確認した．従来，DNAを封入するリポソームは医療・美容分野で用いられる素材であるため，本研究では野外環境へ投入可能な環境負荷のない脂質素材の探索・検討を行った．その結果，3種類の素材が利用可能であることが示された．しかし，リポソーム封入DNAを大量に作成する際のコストの関係から，そのうちの1種類が最も効率的であると考えられた．２）レシーバー開発：海綿の吸着・回収能を他の素材4種(台所スポンジ，こんにゃくスポンジ2種（以降，竹炭入り，竹炭なし），脱脂綿)と比較・評価するため，模擬下水路でのDNAトレーサーの添加・回収実験を行った．素材の2回の圧搾により回収されたDNAトレーサー量は，海綿（回収率：0.26％）＞竹炭入り（0.065％）＞台所スポンジ（0.061％）＞竹炭なし（0.013％）＞脱脂綿（0.0016%）の順で多かった．また，海綿では10回目の圧搾液からもDNAトレーサーが回収され，回収量が圧搾2回目以降緩やかに減少していくことが確認された．以上より，海綿は吸着・回収力に優れ，水環境中の有機体の吸着・回収に有効であることが示唆された．一方，圧搾では海綿から十分にDNAトレーサーが回収されないため，タンパク質分解酵素を用いた海綿からの直接核酸抽出による回収を行ったところ，回収率の向上が確認された（23.4%）．

1）DNA示踪剂开发：根据DNA数据库中登记的线粒体DNA碱基序列，我们通过组合来自不同分类群的DNA，开发了四种自然界中不存在的示踪DNA。我们还开发了实时定量PCR检测系统（引物和探针）来检测示踪DNA，并证实实际上可以检测到这些DNA。传统上，封装DNA的脂质体是用于医疗和美容领域的材料，因此在本研究中，我们搜索和研究了可在户外环境中使用且对环境无影响的脂质材料。结果表明可以使用三种类型的材料。然而，由于生产大量脂质体封装的 DNA 所涉及的成本，一种类型的脂质体被认为是最有效的。 2）接收体开发：为了比较和评价海绵与其他四种材料（厨房海绵、两种魔芋海绵（以下为含竹炭和不含竹炭）和脱脂棉）的吸附和回收能力，DNA我们在模拟下水道中使用了示踪剂添加和回收实验。两次挤压材料回收的DNA示踪剂量为：海绵（回收率：0.26%）>含竹炭（0.065%）>厨房海绵（0.061%）>不含竹炭（0.013%）>脱脂棉（0.0016%） ) 这是最常见的顺序。另外，从海绵的第10次挤压液中也回收了DNA示踪剂，并确认了在第2次挤压后回收量逐渐减少。上述结果表明海绵具有优异的吸附和收集能力，能够有效地吸附和收集水生环境中的生物。另一方面，由于通过挤压无法从海绵中充分回收DNA示踪剂，因此通过使用蛋白水解酶从海绵中直接提取核酸证实了回收率的提高（23.4%）。