貝類を対象とする農業水利施設での環境DNA調査法

要約

農業水利施設(ため池や水路)の水に含まれる環境DNAを分析することにより、貝類の種を網羅的に推定する手法である。生物調査の経験や種の分類・同定の技能がなくても、貝類の希少種や外来種の把握に利用できる。

• キーワード : 環境DNAメタバーコーディング、生物多様性、貝類、農業農村整備、生態系配慮
• 担当 : 農村工学研究部門・施設工学研究領域・施設保全グループ
• 代表連絡先 :
• 分類 : 研究成果情報

背景・ねらい

農業水利施設における生態系配慮や維持管理における外来種の駆除を適切に実施するには、地域に生息する生物種の把握が不可欠であり、その省力的・効率的な調査方法として環境DNA調査が注目されている。環境DNA調査とは、環境DNA(環境中の水に含まれる生物の細胞・組織等由来のDNA)の分析に基づく調査であり、このうち環境DNAメタバーコーディングでは、採水サンプル中の環境DNAを抽出・分析し、検出された塩基配列(DNAバーコード)をDNAデータベース(国際塩基配列データベース)と照合することにより、生物種を網羅的に推定できる(図1)。農業水利施設では魚類や両生類への適用事例があるものの、貝類を対象とする技術はこれまでなく、その開発が求められている。そこで、環境DNAメタバーコーディングによる貝類の種の網羅的な調査法を開発・提案する。

成果の内容・特徴

• 貝類の環境DNAメタバーコーディングに用いる「貝類用プライマー」は、二枚貝類および巻貝類を特異的かつ網羅的に検出できるように設計されている。プライマーとは、検出したいDNAの範囲を指定するための短い人工のDNAのことであり、これを用いることで、ごく微量のDNAを分析や検出が可能な量まで増幅することが可能である。
• 現地作業では、ため池や水路の表層からサンプル(1L)を採水する。実験室での環境DNAの分析作業では、環境DNA学会の「環境DNA調査・実験マニュアル」の手順に従い、1)グラスファイバーフィルターを用いた濾過、2)グラスファイバーフィルターからのDNAの抽出、3)貝類用プライマーを用いてDNAの分析(環境DNAメタバーコーディング)を実施する。データ解析では、検出された塩基配列をDNAデータベースと照合し、種を網羅的に推定する。
• 現地での実証例として、4地区のため池や水路95地点(表1)における採水サンプルの分析結果を示す。種まで同定できたものはカワヒバリガイやマツカサガイ等の22種、塩基配列が種間で一致したため、種ではなく属レベルで同定したものが15属である(表2)。各地点における検出種数(属レベルのものも「1種」として計数)は最小0～最大22種であり(図2左)、ほとんどの地点で多種の貝類を検出できている。また、環境DNA調査と生物採捕調査の結果を比較するため、網羅率(「環境DNA調査の検出種の数」÷「環境DNA調査で検出または生物採捕調査で確認された種の数」×100(%))を算出すると、その地区平均値は73～96%と高く(図2右)、生物採捕調査で確認されたにもかかわらず環境DNA調査で検出されなかった種は概して少ない。これらの結果から、止水域・流水域ともに貝類の多様性を把握できている。

成果の活用面・留意点

• 希少種が多いイシガイ科の貝類の生息や、農業水利施設の通水阻害を引き起こすカワヒバリガイやシジミ属の貝類の生息を推定でき、希少種の保全や外来種の駆除等の活動に活用できる。
• 系統学的に貝類に近いワムシ類・コケムシ類も貝類プライマーで検出されるため、ワムシ類・コケムシ類の環境DNAが相対的に多い採水サンプルでは貝類の種が検出されにくい可能性がある。
• DNAの分析には設備の整った実験室環境が必要なため、公設試や受託分析機関における利用が想定される。
• 貝類は種数が多く、DNAデータベースの整備が遅れている。DNAデータベースに登録されていない種は検出されない可能性があるため、DNAデータベースの拡充が必要である。

具体的データ

その他

• 予算区分 : 農林水産省(戦略的プロジェクト研究推進事業 : 農業被害をもたらす侵略的外来種の管理技術の開発)
• 研究期間 : 2019～2023年度
• 研究担当者 : 渡部恵司、小出水規行、中村匡聡(いであ株式会社)、白子智康(いであ株式会社)、伊藤健二、芝池博幸、吉村泰幸、竹村武士
• 発表論文等 : 渡部ら(2026)農業農村工学会誌、94:105-108