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）。

自1992年以来，日本最大的湖泊一直在操纵水位，以准备频繁发生大雨，这是由于全球变暖的发展而引起的。这种水平的操作会对使用湖岸和浅水作为产卵的鱼造成严重破坏，并且也可能影响食物的浮游生物相，并且对整个生态系统的影响感到担忧。但是，浮游生物相的长期动态是主要食品，尚不为人所知。在这种情况下，在古生物学领域中，环境DNA的使用引起了人们的关注，它正在迅速发展，这揭示了生物体的长期变化。因此，这项研究旨在重新创建微生物群的长期变化，包括可能对浮游动物和浮游生物产生重大影响的寄生虫，这些寄生虫很难掌握长期动态，并阐明水平调节等环境变化如何对Biwa湖生态系统产生影响。迄今为止，在过去100年中，在主要的浮游生物japonicus，daphnia gaeata和daphnia pulicaria中，已使用定量PCR方法来阐明各种沉积物的DNA浓度的变化。今年，我们已经为Copepods发表了结果（Nakane等，2023年），并加上水坝的结果（Tsugeki等，2022），我们开创了使用沉积物DNA的浮游动力学恢复的有效性。此外，已经进行了对这种大型precaria precaria daphnia物种的进一步分析，并且已经发现，自1990年代以来，鱼类种群的下降使这种物种的入侵和建立更加容易，有趣的是，该物种的扩张可能导致了麦克比氏菌的大规模爆发，这是一个较大的莱克（Lake），这是一家人（同样是莱克（Lake），这是一家人（同时又是一家人（又是一家人）。准备）。

项目成果

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专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
槻木玲美;Eric Capo;越智梨月;鏡味麻衣子;土居秀幸;早川和秀;加三千宣
通讯作者：
加三千宣

Reconstruction of 100-year dynamics in Daphnia spawning activity revealed by sedimentary DNA.

DOI：
10.1038/s41598-021-03899-0
发表时间：
2022-02-02
期刊：
Scientific reports
影响因子：
4.6
作者：
Tsugeki N;Nakane K;Doi H;Ochi N;Kuwae M
通讯作者：
Kuwae M

SLU(スウェーデン)

SLU（瑞典）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Sedimentary DNA can reveal the past population dynamics of a pelagic copepod

沉积DNA可以揭示远洋桡足类过去的种群动态

DOI：
10.1111/fwb.14096
发表时间：
2023
期刊：
Freshwater Biology
影响因子：
2.7
作者：
Kai Nakane;Xin Liu;Hideyuki Doi;Gael Dur;Michinobu Kuwae;Syuhei Ban;Narumi Tsugeki
通讯作者：
Narumi Tsugeki

堆積物環境DNAによる琵琶湖魚類の過去復元

利用沉积环境DNA重建琵琶湖鱼类的过去