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示踪剂的发育：通过将DNA与不同的分类单元DNA相结合，基于在DNA数据库中注册的线粒体DNA的碱基序列，开发了四种类型的示踪剂DNA。我们还开发了用于检测示踪剂DNA的实时定量PCR检测系统（引物和探针），并确认可以在实践中检测到这些DNA。从传统上讲，封装DNA的脂质体是医疗和化妆领域中使用的材料，因此该研究探索和检查了无环境影响的脂质材料，这些脂质材料可以应用于室外环境。结果表明，有三种材料可用。但是，由于创建大量脂质体封装的DNA的成本，这些类型之一被认为是最有效的。 2）接收器开发：为了比较和评估海绵的吸附和恢复能力与其他四种材料（厨房海绵，两种类型的Konjac Sponge（以下是konjac Sponge（以下简称木炭，含竹木炭，没有竹木炭），棉花羊毛），我们进行了一个实验，以在模拟污水处理机通道中添加和恢复DNA射击器。该材料回收的DNA示踪剂的量最为常见：海绵（恢复率：0.26％）>含有竹木炭（0.065％）>厨房海绵（0.061％）>无竹木炭（0.013％）>棉花羊毛（0.0016％）。此外，还从海绵中的第10个压液中收集了DNA示踪剂，并确认在第二次压迫后恢复的量逐渐减少。从以上，已经提出，海绵具有出色的吸附和恢复能力，并且有效地在水环境中有机体的吸附和恢复。另一方面，由于在压缩过程中未从海绵中回收DNA示踪剂，因此使用蛋白水解酶从海绵中直接从海绵中提取直接的核酸进行回收，并确认回收率得到改善（23.4％）。