環境 DNA による魚類の網羅的解析の 河川水辺の国勢調査への導入に関する検討


Consideration on the application of exhaustive analysis of fish with environmental DNA to the National Census on River Environments

リバーフロント研究所報告 第 31 号 2020 年 9 月

自然環境グループ 研 究 員 内藤 太輔
自然環境グループ 次 長 都築 隆禎
自然環境グループ 研 究 員 蔭山 一人
主席研究員 宮本 健也
山口大学大学院 准 教 授 赤松 良久
福岡工業大学 准 教 授 乾 隆 帝

環境 DNA 分析技術の一つメタバーコーディング解析は、特定の分類群の DNA 情報を網羅的に検出するものであり、特に魚類を対象とした研究や技術は、種判別に必要な DNA データが充実していることなどを背景として、近年の発展が著しい。本研究では、このメタバーコーディング解析の河川水辺の国勢調査(魚類調査)への導入を検討するため、現行の採捕調査とあわせて環境 DNA 調査を行い、環境区分(50〜100m スケール)、調査地区(約 1 ㎞スケール)および河川全体で、検出・確認種数を比較した。4 河川 15 調査地区 48 環境区分を対象とした調査、分析では、3 つのスケールすべてにおいて、全体平均では、環境 DNA 調査による検出数が採捕調査による確認種数を上回った。また、採捕調査による確認種数のうち環境 DNA 調査で検出できた種の割合(整合率)は、環境区分では、約 6 割程度であったのに対して、調査地区、河川全体では 7 割を越えた。一方で、大型で複雑な形のワンドでは、検出数が確認数を下回ることが確認された。さらに、下層の水をサンプルした環境 DNA 分析では、表層水のみの分析結果では漏れていた底生魚類を検出できたので、併せてその結果を報告する。

キーワード: 環境 DNA、メタバーコーディング、魚類、河川、河川水辺の国勢調査

Metabarcoding is an analysis technique for exhaustive DNA sequencing of specific taxonomic groups. Significant progress has been made with research and technologies involving analysis of fish, partly owing to abundant DNA data for discriminating species. In this study, conventional capture surveys were combined with environmental DNA sequencing to consider the application of metabarcoding to fish surveys for the National Census on River Environments. The number of detected and identified species was compared across 48 environmental compartments with a scale between 50 and 100 m, 15 survey blocks with a scale around 1 km, and four entire rivers. On an overall average, the analysis at these three different scales all resulted in a greater number of species detected by environmental DNA sequencing than by capture surveys. On the environmental compartment level, nearly 60  percent of species identified in capture surveys matched species detected by environmental DNA  sequencing. The proportion exceeded 70 percent on the levels of survey blocks and entire rivers. In contrast, fewer species were detected than identified in extensive and complex lentic waters. In addition, the report mentions the detection of demersal fishes from environmental DNA sequencing with water sampled from lower layers, which were missed in the analysis of surface water.