湖沼生態系への温暖化対策の影響解明に向けた環境DNAによる新たな評価手法の構築

利用环境DNA构建新的评估方法来阐明全球变暖对策对湖泊生态系统的影响

基本信息

批准号：
21K12273
负责人：
槻木玲美
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Matsuyama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

我が国最大の湖である琵琶湖は、温暖化の進行で懸念される豪雨の頻発化に備え、1992年から水位操作が施行されている。この水位操作は湖岸帯や浅瀬を産卵場として利用する魚に深刻なダメージを与え、餌であるプランクトン相にも影響が及んでいる可能性があり、生態系全体への影響が懸念されている。しかし、これまで主要な餌である動物プランクトン相の長期動態は、よく判っていなかった。このような中、生物観測技術として注目される環境DNAの活用が、生物の長期変化を明らかにする古生物分野でも急速に進展しつつある。そこで本研究は、新たに堆積試料中の環境DNA（堆積物DNA）を駆使して、これまで長期動態を捉えることが難しかった動物プランクトンやプランクトンに大きな影響を与えうる寄生者を含む微生物相の長期変化を再現し、水位調節のような環境変化が琵琶湖生態系にどのような影響を与えてきたのかを解明することを目的としている。これまでに主要な動物プランクトンのEodiaptomus japonicus（ヤマトヒゲナガケンミジンコ）やカブトミジンコ（Daphnia galeata）・プリカリアミジンコ（Daphnia pulicaria）を対象に、定量PCR法により過去100年にわたる各種の堆積物DNA濃度の変化を明らかにした。今年度はカイアシ類の結果を公表し（Nakane et al. 2023）、ミジンコ類の結果（Tsugeki et al. 2022）と合わせて堆積物DNAによる動物プランクトン動態復元の有効性について先駆的に明らかにしてきた。また大型のプリカリアミジンコに関して、本種の侵入や増加要因についてさらなる解析を進めたところ、1990年代以降の魚類資源低迷が本種の侵入と定着を容易にし、興味深いことに本種の拡大が近年、琵琶湖で問題視されている大型植物プランクトンの大発生に寄与した可能性を見出した（Tsugeki et al. in preparation）。

日本最大的湖泊琵琶湖自 1992 年以来一直受到水位控制，以应对全球变暖带来的更频繁的暴雨。这种水位操纵对以湖岸区域和浅水区作为产卵场的鱼类造成了严重损害，也可能影响它们赖以生存的浮游生物群，引发人们对整个生态系统影响的担忧。然而，到目前为止，浮游动物群（其主要食物来源）的长期动态尚未得到很好的了解。在这种情况下，作为一种生物观察技术而受到关注的环境DNA的利用在古生物学领域正在迅速进展，它揭示了生物体的长期变化。因此，这项研究新利用沉积物样本中的环境DNA（沉积物DNA）来分析微生物群，包括可能对浮游生物产生重大影响的浮游动物和寄生虫，其长期动态以前很难理解。长期变化并阐明水位调节等环境变化如何影响琵琶湖生态系统。到目前为止，我们已经利用定量PCR技术对过去100年来各种沉积物的DNA浓度进行了研究，针对主要浮游动物如日本始祖藻、帽状水蚤和黑水蚤等揭示了变化。本财年，我们发布了桡足类的研究结果（Nakane 等人，2023 年），并与水蚤的研究结果（Tsugeki 等人，2022 年）一起，开创了利用沉积物 DNA 恢复浮游动物动态的有效性。对大型不稳定水蚤入侵和增加背后的因素的进一步分析表明，自20世纪90年代以来鱼类资源的减少促进了该物种的入侵和定居，并且近年来该物种的扩张引起了人们的关注。这可能导致了大型浮游植物的爆发，这被认为是琵琶湖的一个问题（Tsugeki 等人正在准备）。

项目成果

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Investigating the effects of anthropogenic stressors on lake biota using sedimentary DNA

利用沉积 DNA 研究人为压力源对湖泊生物群的影响

DOI：
10.1111/fwb.14027
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
2.7
作者：
Barouillet Cecilia;Monchamp Marie‐Eve;Bertilsson Stefan;Brasell Katie;Domaizon Isabelle;Epp Laura S.;Ibrahim Anan;Mejbel Hebah;Nwosu Ebuka Canisius;Pearman John K.;Picard Mailys;Thomson‐Laing Georgia;Tsugeki Narumi;Von Eggers Jordan;Gregory‐Eaves Irene;Pi
通讯作者：
Pi

堆積物記録から復元された琵琶湖の動・植物プランクトン動態：水位管理・気象と栄養塩変化の影響

根据沉积物记录重建琵琶湖动物和浮游植物动态：水位管理、气候和养分变化的影响