ユーザー別ナビ |
  • 一般の方
  • 研究関係者の方
  • 環境問題に関心のある方

DNAバーコーディングを適用したユスリカ科昆虫の水質指標性と多様性の研究(平成 27年度)
Diversity and water quality index of insects of the family Chironomidae investigated with DNA barcoding

予算区分
CD 文科-科研費
研究課題コード
1215CD005
開始/終了年度
2012~2015年
キーワード(日本語)
ユスリカ,DNAバーコーディング,生物多様性,水質指標性,DNAバーコード,CO1遺伝子
キーワード(英語)
chironomid, DNA barcoding, biodiversity, water quality index, DNA barcode, CO1 gene

研究概要

湖沼・河川・ため池に生息するユスリカ科昆虫の群集組成を明らかにし、その組成と環境要因等との関係解析からユスリカの水質指標あるいは生物多様性要素としての特性評価を行い、淡水域の生物多様性・生態系の保全に役立てる。そのために、特に水生の幼虫およびメス成虫について困難のある種同定に対してDNAバーコーディングを適用することにより、種間の遺伝的差異をも基礎とした同定基準を新たに整備するとともに、分類学的混乱の整理を進める。その基準を群集組成解析に利用して、湖沼・河川においては水質汚濁・富栄養化の程度との関係解析により、水質指標性の検討を行い、ため池においては環境要因およびユスリカ以外の生物群の多様性との関係解析により、ユスリカを含んだため池生物多様性の決定要因を明らかにする。

研究の性格

  • 主たるもの:基礎科学研究
  • 従たるもの:モニタリング・研究基盤整備

全体計画

ユスリカ幼虫標本を、水質生物指標検討においては、湖沼(中部地方)・河川(中国地方)における、時期あるいは場所による水質変化に対応した形で採集する(遺伝分析可能なら過去の標本も利用)。止水域の多様性評価においては、兵庫県南部において(独)国立環境研究所等による生物多様性・環境調査の行われてきたため池群から採集する。オス成虫標本も平行して定性採集する。同一標本に対して形態計測とDNA抽出の両方を行い、形態と遺伝子による種同定を対応させ、種同定基準の整備に供する。同定によって得られたユスリカ群集組成を、水質生物指標検討においては水質要因との相関関係を解析することによって、生物多様性評価においては、他生物群の多様性および環境要因との関係を多変量解析等で統計解析することによって、指標性および生物多様性決定要因の解析・抽出を行う。
 初年度は定期的調査池選定と調査池環境調査および主要種のDNA情報集積に重点を置き、次年度以降は調査池における定期観測と水質指標性・多様性解析ならびにユスリカ科昆虫主要種の種同定基準整備を行う。

今年度の研究概要

ユスリカ幼虫標本を、湖沼・河川における水質変化、およびため池における環境と多様性の変化に対応した形で採集する。すでに設定された湖沼・河川・ため池の調査地点に加えて、これまで調査しきれなかった環境にて採集を実施する。また遺伝子分析により判明した隠蔽種の標本について形態的差異の再探索を行った後、種の記載を行う。現地採集は、隠蔽種およびDNAバーコードが未知の普通種の定性採集、未採集の環境条件および既採集標本の遺伝子分析が成功しなかった水域での定量採集に重点を置いて行う。羽化成虫・蚊柱の採集および幼虫の飼育羽化により成虫オス、底質・水草採取により幼虫を採集し、いずれの標本も実験室へ持ち帰り、遺伝子分析を行う。収集標本は個体別に、タンパク分解酵素処理によりDNAを抽出し、残りの外骨格で形態計測を行うか、あるいは成虫の場合は脚からDNA抽出し、残りの体部を形態計測に供する。幼虫は可能であれば属レベルまで、オス成虫は種まで同定する。DNAバーコードはミトコンドリアCO1(チトクロームオキシダーゼ1)領域について決定する。形態同定済標本についてあらたに得たDNAバーコードは一昨年度・昨年度に公開されたユスリカ標本DNAデータベース(日本語版)およびChironomid DNA Barcode Database(英語版)に追加する。多様性調査のための定量採集幼虫標本は、個体別にCO1領域DNA配列を決定し、得られた配列はまとめて統計学的OTU区分法で解析し、OTUとして種判別を行う。そこから得られた種別個体数組成をもとに環境条件と対応づけた多様性解析を行う。標本のDNAバーコーディングは国立環境研にて担当する。標本ごとのDNAバーコード決定は標本の保存状態・大小・形状により制限がかかるが、体長1 mm以下の極小標本以外は分析手法が確立されたため、極小標本についても分析手法を確立する。DNA分析・標本系統解析・水質指標性評価・多様性解析において得られた結果を取りまとめ、学会にて講演発表し、論文投稿を行う。また、汎世界的分布種の国内産標本の系統分類学的地位の検討のために、国外研究者との交流により必要な情報・標本の取得・交換を行う。以上の研究から得られた成果をもとに成果報告をまとめる。

外部との連携

共同研究者:平林公男教授(信州大学)、 河合幸一郎教授(広島大学)

課題代表者

高村 健二

  • 生物・生態系環境研究センター
    琵琶湖分室(生物)
  • フェロー
  • 博士 (理学)
  • 生物学
portrait

担当者