環境DNAのページ

環境DNAとは

様々な生物の糞や体表粘液等に由来する環境中の存在するDNA断片のことで、例えば河川等で水を汲み、その中に存在するDNAを分析することで、その河川に生息する生物を知ることができます。

県民参加型調査における調査実績

令和3年度より水源環境保全事業の県民参加型調査に試行的に導入し、令和4年度より正式な調査として導入しました。

• 令和3年度と令和4年度については、魚類を対象とした環境DNA調査を実施しており、令和5年度以降は魚類に加え、水生昆虫類の環境DNA調査も実施しています。

調査地点一覧

県民調査員の皆様に協力をいただき、水源河川である相模川、酒匂川を中心に調査を実施しています。なお、比較のためにその他の県内の河川についても調査を実施しています。

調査地点の一覧は下図のとおりです。

年度別の調査地点数

年度	調査地点数
令和3年度(試行調査)	10地点
令和4年度	22地点

論文・報告等

当センターの環境DNAに関する研究成果等を以下にまとめています。

• ［報文］サンショウウオ類の分布調査における捕獲調査と環境DNA調査の比較,全国環境研会誌44巻2号29-35頁2019年
• 指標種に着目した環境DNAの基礎研究,令和2年版〈2020〉神奈川県環境科学センター研究報告第43号
• ［報文］サンショウウオ類分布調査における環境DNA活用のための基礎的検討,全国環境研会誌45巻1号38-44頁2020年
• 環境DNAを用いた県内生物多様性調査手法の確立,令和4年版〈2022〉神奈川県環境科学センター研究報告第45号
• 環境DNAを用いた丹沢山地におけるサンショウウオの分布調査手法の開発,令和4年版〈2022〉神奈川県環境科学センター研究報告第45号

環境DNA調査用水生昆虫類DNAデータベース整備の取組

当センターでは河川の水質との関連が深い水生昆虫類について、古くから調査を実施しており、現在実施している水源環境保全事業の県民参加型調査においても捕獲による調査を実施しています。

これらの捕獲調査を補完するため、令和5年度より水生昆虫類を対象とした環境DNA調査を実施しています。

一方で、水生昆虫類については日本DNAデータベース(以下「DDBJ」)へのDNA配列の登録数が不足しており、環境DNA調査の際の種判別に支障があることから、当センターでは県内の水生昆虫類を中心にDNAデータベースの整備・公開を実施しています。

DNAデータベース整備の手順

DNAデータベース整備については以下の手順に基づき実施しています。

(1)生体サンプルの捕獲

主に神奈川県内において捕獲した昆虫類を専門家の方に依頼し、河川水辺の国勢調査の同定基準等を参考に外部形態から種の同定を実施しています。

対象については主に河川に普通にみられる種(普通種)としています。

(2)生体サンプルの撮影

種の同定が済んだサンプルは、DNA抽出を行う前に形態的特徴等を写真に記録しています。これは非常に生体が小さく、DNA抽出の際に生体が破損あるいは溶解する恐れがある場合に、形態的な特徴を後日確認できるようにするためです。

撮影写真の有無については、本ページの下部にあるサンプル情報(エクセルファイル)に情報を記載してありますので、生体写真の確認を希望する場合には問い合わせ先ご連絡ください。

なお、データベース整備を開始した初期の頃(令和2年度～令和3年度)においては、生体サンプルの撮影は実施していなかったため、写真の記録はありません。あらかじめご了承ください。

(3)生体サンプルからのDNA抽出

生体サンプルからのDNA抽出については、現在では可能な限りサンプルを破損しない形で実施しています。

なお、データベース整備を開始した初期の頃(令和2年度～令和3年度)においては、ミトコンドリア全長配列をシーケンスするため、一定程度のDNA濃度を確保する目的でサンプルから破壊的手法を用いてDNA抽出を行っていたため、DNA抽出を行ったサンプルが残っていない場合がありますので、あらかじめご了承ください。

同地点で捕獲された同種と思われる生体サンプルが残っている場合には、本ページの下部にあるサンプル情報(エクセルファイル)に「同所捕獲個体あり」と記載してありますので、ご確認ください。

(4)DNAシーケンス

DNA抽出液を用いて、DNAのシーケンスを実施します。シーケンスの方法としては、(1)ショットガンシーケンスによるミトコンドリア全長配列シーケンスと(2)次世代シーケンサーによるアンプリコンシーケンスの二通りの方法を採用しています。

(5)シーケンスしたDNA配列の整理・精度チェック

ミトコンドリア全長配列シーケンスについては、ミトコンドリアDNA領域の16SrRNA領域のAQ-db領域(領域の詳細については本ページの下部に掲載している論文をご参照ください)を抜き出します。

次世代シーケンサーから得られた配列については、プライマー領域を除去し、サンプルごとに最もリード数が多かった配列を当該サンプルの配列とします。

上記作業が終了した配列について、サンプルの取り違えやコンタミ等に由来する誤りがないか確認します。具体的にはDDBJから同属種の16SrRNA領域を収集し、系統樹を作成することで別種のDNA配列が混入していないか等を確認します。

ミトコンドリアDNA領域の16SrRNA領域のデータベース

ここでは上記手順により整備した昆虫綱のミトコンドリアDNA領域の16SrRNA領域のDNAデータベースを公開しています。対象としている領域は原則として以下の論文の「AQdb-16Sプライマー」の領域としています。

• Takenaka,M.,Yano,K.,Suzuki,T.etal.DevelopmentofnovelPCRprimersetsforDNAbarcodingofaquaticinsects,andthediscoveryofsomecrypticspecies.Limnology24,121–136(2023).https://doi.org/10.1007/s10201-022-00710-5

バージョン	DNA配列(FASTA形式)	サンプル情報
ver1.0(令和5年4月公開)	DNA配列 (データ数:551)	サンプル情報（エクセル：229KB） (登録数420種・属)
ver1.1(令和5年9月公開)	DNA配列 (データ数:616)	サンプル情報（エクセル：271KB） (登録数471種・属)
ver1.2(令和5年11月公開)	DNA配列 (データ数:752)	サンプル情報（エクセル：318KB） (登録数543種・属)
ver1.2.1(令和5年12月公開)	DNA配列 (データ数:749)	サンプル情報（エクセル：318KB） (登録数541種・属)
Ver1.3(令和6年春公開予定)	-	-

〇データベース整備に関してご協力していただいた企業、大学、地方環境研究所の皆様のご紹介

＜DNAデータベースの公開＞

株式会社生物技研様

株式会社プラントビオ様

(協力内容)

両社と当センターの共同研究「ミトコンドリアDNA領域に着目した環境DNAによる底生生物相把握手法の開発(R2~R3)」の中で得られた成果物である昆虫類のミトコンドリア全長配列のうち、454データ、405種・属の16SrRNA領域のDNAデータベース公開についてご了承いただきました。

 

＜生体サンプルのご提供＞

信州大学東条研究室様

(協力内容)

研究室に保管されている132個、101種の昆虫類DNA抽出物をご提供いただきました。

 

静岡県環境衛生科学研究所様

(協力内容)

静岡県内で捕獲された昆虫類をご提供いただきました。

 

〇サンプル情報の見方(わかりにくい部分について説明を追記しています)

なお、上記のデータベースの一部は「ミトコンドリアDNA領域に着目した環境DNAによる底生生物相把握手法の開発(R2~R3)」の共同研究成果により得られたものであり、DDBJへの登録は予定しておりませんのであらかじめご了承ください。なお、今後得られたDNA配列については順次DDBJへの登録を進めていく予定としています。

また、現時点においても昆虫類のDNAデータベースは十分とは言えない状況であり、データベース整備に協力いただける方を募集しています。ご協力いただける方は問合せ先にご連絡ください。

本DNAデータベースの内容に疑義がある方は、問い合わせ先にご連絡ください。必要に応じて再シーケンス等の対応を検討いたします。

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