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

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．