ホシザキグリーン財団研究報告特別号 第32号: 45 ― 49 頁，2023 年 1 月
Spec. Bull. Hoshizaki Green Found.（32）: 45 ― 49，Jan. 2023

本州産ガムシ属の DNA バーコード領域＊林成多 1）・相馬理央 2）・岩田泰幸 3）・冨樫和孝 4）・上手

ホシザキグリーン財団，〒691 ― 0076 島根県出雲市園町 1664 ― 21）

いであ株式会社2）

雄貴 5）

ホシザキ野生生物研究所

環境創造研究所，〒421 ― 0212 静岡県焼津市利右衛門 1334 ― 5

公益財団法人文化財虫菌害研究所，〒160 ― 0022 東京都新宿区新宿 2 ― 1 ― 83）

北杜市オオムラサキセンター，〒408 ― 0024 山梨県北杜市長坂町富岡 28124）

名古屋市衛生研究所，〒463 ― 8585 愛知県名古屋市守山区大字下志段味字穴ケ洞 2266 ― 1325）

DNA barcodes of Hydrophilus（Coleoptera: Hydrophilidae）of Honshu, Japan
Masakazu HAYASHI 1), Rio SOUMA 2), Yasuyuki IWATA 3),
Kazutaka TOGASHI 4) and Yuuki KAMITE 5)
Hoshizaki Green Foundation, Sono 1664 ― 2, Izumo, Shimane Pref., 691 ― 0076

1）

Japan
Institute of Environmental Ecology, IDEA Consultants, Inc., 1334 ― 5, Riemon,2）

Yaizu, Shizuoka Pref., 421 ― 0212 Japan
Japan Institute of Insect and Fungal Damage to Cultural Properties, 2 ― 1 ― 8,3）

Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo, 160 ― 0022 Japan
Hokuto City Oomurasaki Center, 2812, Tomioka, Nagasaka-cho, Hokuto,

4）

Yamanashi Pref., 408 ― 0024 Japan
Nagoya City Public Health Research Institute, Anagahora 2266 ― 132, Shimoshidami,

5）

Moriyama-ku, Nagoya, Aichi Pref., 463 ― 8585 Japan
Abstract

DNA barcodes of Hydrophilus bilineatus caschmirensis and Hydrophilus

acuminatus were studied based on the sequence data of the mitochondrial
cytochrome c oxidase subunit I that collected from Honshu, Japan. We obtained thesequences from 18 specimens and registered them with DNA Data Bank of Japan（DDBJ）, the accession number is LC659978 to LC659995.
Key words：aquatic beetles, COI gene, water scavenger beetles
キーワード：水生甲虫，COI 遺伝子，ガムシはじめに形 態 で あ る こ と が 判 明 し て い る（Inoda et al.,ガ ム シ 属 Hydrophilus は， ガ ム シ 科 の 大 型 種

2003, 2015; Minoshima and Hayashi, 2011; Hayashiを含む水生甲虫類である．幼虫の大アゴが顕著

and Sugiura, 2020）． こ の う ち 本 州 に は ガ ム シな左右不対称形で，水生巻貝の捕食に適応した

Hydrophilus acuminatus Motschulsky, 1854 とコ
ガタガムシ Hydrophilus bilineatus caschmirensis＊ホシザキグリーン財団研究業績

Kollar et Redtenbacher, 1844 の 2 種が分布し，ガ第 372 号

45林成多・相馬理央・岩田泰幸・冨樫和孝・上手雄貴

ムシが広域に分布するのに対して，コガタガムシ

脚部または胸部から筋肉組織をピンセットで採取は局地的な分布をしている．いずれも環境省のした．体サイズの小さな標本については，筋肉組レッドデータブックの掲載種であるが，遺伝的な織のみを採取することが困難であったため，脚部変異については知見がほとんどなく，保全するたをそのまま抽出に使用した．

めの地域個体群の検討を行うための材料がない状採取した組織は，DNA 抽出キットに添付され況である．ガムシ，コガタガムシの成虫はともにている ATL 緩衝液 180μL を予め分注しておいた

夏季に灯火に飛来し，水域のない場所でも見られプラスチック製マイクロチューブに入れ，それをることから，広域に分散している可能性が高い．

DNA 抽出用サンプルとした．以降の操作は，キッ

また，本州のコガタガムシについては，1990 年

ト付属の取扱説明書に従って作業を行い，最終的代にはほぼ絶滅に近い状況であったと見られるな DNA の溶出量のみ 50μL に変更した．抽出しが，再発見されている地域もある（岩田ほか，た DNA サンプルは，－30℃に設定された冷凍庫2019；上手・上手，2020）．本論文は，この 2 種内で保管した．凍結融解の繰り返しによる DNAについてミトコンドリア DNA の COI バーコードの劣化を避けるため，遺伝子解析を実施している領域について分析を行った結果を報告する．

期間のみ，4 ℃に設定された冷蔵庫内で一時的にサンプリング保管した．

材料と方法

PCR 条件本州産の成虫および幼虫の合計 18 個体を分析

解析対象領域は，昆虫等動物の標準的なバーした．コガタガムシ 3 個体とガムシ 15 個体である．

コード領域として用いられるミトコンドリアDNA 分析方法

子の増幅には，LCO1490 及び HCO2198（Folmer

DNA の COI 遺伝子領域の一部とした．COI 遺伝DNA 抽 出 用 に 選 定 し た 標 本 か ら， 市 販 の 抽et al., 1994）のプライマーセットと，リバース出キットを用いて DNA を抽出した．抽出した側 プ ラ イ マ ー と し て HCOoutout（Yano et al.,DNA は，PCR 法によりミトコンドリア DNA の2020）を使用した．

COI 遺伝子領域の一部約 658bp を増幅した後，PCR 増幅に使用したプライマーの情報を表 1 にDNA シーケンサーを用いて塩基配列を取得した．

示した．本分析には，各プライマーの 5ʼ 末端側に M13 プライマー配列を付加したものを使用しDNA 抽出た．PCR 増幅はまず，「LCO1490，HCOoutout」

標 本 か ら の DNA 抽 出 は，DNeasy blood &のプライマーセットを用いて実施し，目的とするtissue Kit（QIAGEN 社）を用いて実施した．分

COI 遺伝子の増幅産物が得られなかったサンプル

析対象に選定した水生昆虫類の各標本は，超純水については，「LCO1490，HCO2198」のセットでで固定用のエタノールを洗い流した後，清浄なプも PCR を実施した．

ラスチック製シャーレ上に移し，実体顕微鏡下で
表1
対象分類群
真核生物

領域
COI

DNA ポ リ メ ラ ー ゼ に は Takara Ex Taq Hot

解析に使用したプライマーセット

プライマー名

プライマーの塩基配列（5ʼ 末端→ 3ʼ 末端）

文献

増幅断片長

M13F_LCO1490（M13F）GGTCAACAAATCATAAAGATATTGG

1

M13R_HCO2198 （M13R）TAAACTTCAGGGTGACCAAAAAATCA
M13R_HCOoutout （M13R）GTAAATATATGRTGDGCTC

12658bp又は815bp

注）各プライマーの 5ʼ 末端側には，それぞれ以下の配列を付加した．
M13F : TGTAAAACGACGGCCAGT
M13R : CAGGAAACAGCTATGAC
文献 1：Folmer et al.（1994）；文献 2：Yano et al.（2020）．

46本州産ガムシ属の DNA バーコード領域

結果と考察

Start Version（タカラバイオ社）を使用した．
PCR 反応液の組成は，ポリメラーゼに添付されDNA 分析結果を表 2 に示した．日本 DNA デー

た製品マニュアルに記載された標準的なプロトコタバンク（DDBJ）の登録時に各サンプルに対しルに従い，総量 20μL スケールで調整した．PCRて登録した情報及び各サンプルのアクセッショの温度条件は，熱変性ステップが 98℃ 10 秒，アン番号についても同表に併記した．DDBJ からニーリングステップが 49℃ 30 秒，伸長ステッ発行されたアクセッション番号は，LC659978 ～プが 72℃ 30 秒を 1 サイクルとして 35 回繰り返LC659995 である．

した．温度の制御を行うサーマルサイクラーに

DNA 分析の結果，すべての検体から COI 遺伝は Applied Biosystems 社製 Veriti サーマルサイク子領域の配列が取得できた．ガムシ及びコガタガ

ラーを使用した．

ムシの分子系統樹を図 1 に示した．ガムシとコガ
タガムシの 2 種は，明瞭に 2 つのクレードに分か塩基配列の決定れ，形態による同定の結果とも一致していた．

得 ら れ た PCR 産 物 は， 磁 気 ビ ー ズ 精 製 試

ガムシは，青森県や栃木県，島根県産の 15 個

薬 SPRIselect（ベックマン・コールター社）に体の配列を取得できたが，分析を行った領域につより精製し，それを鋳型として DNA シークエ

いては変異が少ないことが判明し，13 個体が同ン ス 反 応 キ ッ ト BigDye Terminator v3.1 Cycle

一の配列で，残りの 2 個体が 1 塩基対のみが変異

Sequencing Kit（Applied Biosystems 社 ） に よ りした，それぞれ別の配列であった（全部で 3 個のサイクルシークエンス反応を行った．シーケンハプロタイプ）．出雲市産の 8 個体については，

ス反応時のプライマーには，それぞれ M13F，ホシザキ野生生物研究所に設置した灯火採集で得M13R を使用した．

た成虫で，1 個体のみ異なるハプロタイプが確認

反 応 終 了 後，DNA シ ー ケ ン サ ー ABI3130

された．同研究所は出雲平野の東部，宍道湖の西（Applied Biosystems 社）により塩基配列を決定岸部に位置し，隣接する水田などの水域でガムシした．

は繁殖していない．そのため，すべて周辺地域か配列が取得できなかったサンプルについては，らのランダムな飛来と考えられる．また，出雲市

再度，標本から DNA を抽出し，再分析を実施しに隣接する大田市や雲南市の個体も出雲市と同じた．また，再分析の対象となった一部のサンプル配列であった．この配列は栃木県産の個体にも認については，標本の体サイズが小さく，再抽出にめられた．本研究で扱ったガムシの個体数は多く必要な組織が得られなかったため，代替となる標ないが，本州産のガムシについては，バーコード本を追加選定し，分析した．

領域の遺伝的な変異がさほど大きくない可能性を示唆する結果となった．しかしながら，本州にお日本 DNA データバンク（DDBJ）への配列情報

けるガムシの遺伝的変異を議論するにはデータがの登録少なすぎるため，今回の結果を比較材料とした上本分析で取得した塩基配列は，日本 DNA デーで，さらなる検討が必要である．同時に本州以外タバンク（DDBJ）に登録申請を行い，アクセッの産地についても検討できれば，本州のガムシのション番号を取得した．

特徴が判明するかもしれない．
コガタガムシについては，分析した個体が少な

系統解析

いが，山梨県と岐阜県の個体の配列が同じであっMEGA11（Tamura et al., 2021）を用いて最尤た．本州におけるコガタガムシは局地的に増加し法による系統解析を行った．ブートストラップをている可能性があるため，同じ個体群に由来する100 回行い，その確率を示した．外群にはコエン場合も考えられる．今後，琉球列島産も含めてよマムシの配列（KU188489）をデータベースよりり詳しく検討されることが望まれる．

利用した．
47

林成多・相馬理央・岩田泰幸・冨樫和孝・上手雄貴

表 2 分析試料一覧．
GMS006 は採集後に孵化した幼虫を分析した．採集地や採集日などのデータは親個体を示している．
DDBJ への登録情報
番号

和名

country

collection_date

lat_loncollected_byAccession
No.

GMS001 コガタガムシ＊ Hydrophilus bilineatus

Japan: Yamanashi:Nirasaki2019 ― 06 ― 24

35.70 N 138.44 E

K. Togashi

LC659978

GMS002 コガタガムシ＊ Hydrophilus bilineatus

Japan: Yamanashi:Nirasaki2019 ― 06 ― 24

35.70 N 138.44 E

K. Togashi

LC659979

GMS003 ガムシ

Hydrophilus acuminatus

Japan: Tochigi:
Motegi2019 ― 06 ― 29

36.58 N 140.15 E

Y. Iwata

LC659980

GMS004 ガムシ

Hydrophilus acuminatusJapan: Tochigi:Motegi

2019 ― 06 ― 29

36.58 N 140.15 E

Y. Iwata

LC659981

GMS005 ガムシ

Hydrophilus acuminatus

Japan: Tochigi:
Motegi2019 ― 06 ― 29

36.58 N 140.15 E

Y. Iwata

LC659982

GMS006 コガタガムシ＊ Hydrophilus bilineatus

Japan: Gifu: Kaizu

2019 ― 07 ― 06

35.17 N 136.66 E

Y. Kamite,
N. Kamite

LC659983

GMS007 ガムシ

Hydrophilus acuminatus

Japan: Aomori:
Hirosaki2019 ― 09 ― 13

40.57 N 140.42 E

M. Hayashi

LC659984

GMS008 ガムシ

Hydrophilus acuminatus

Japan: Shimane:Unnan2019 ― 06 ― 01

35.32 N 132.92 EM. Hayashi

LC659985

GMS009 ガムシ

Hydrophilus acuminatus

Japan: Shimane:Unnan2019 ― 06 ― 01

35.32 N 132.92 E

M. Hayashi

LC659986

GMS010 ガムシ

Hydrophilus acuminatus

Japan: Shimane:Oda

2019 ― 06 ― 20

35.05 N 132.43 E

M. Hayashi

LC659987

GMS011 ガムシ

Hydrophilus acuminatus

Japan: Shimane:Izumo

2020 ― 08 ― 13

35.447 N 132.866 E

M. Hayashi

LC659988

GMS012 ガムシ

Hydrophilus acuminatus

Japan: Shimane:Izumo

2020 ― 08 ― 13

35.447 N 132.866 E

M. Hayashi

LC659989

GMS013 ガムシ

Hydrophilus acuminatus

Japan: Shimane:Izumo

2020 ― 08 ― 13

35.447 N 132.866 E

M. Hayashi

LC659990

GMS014 ガムシ

Hydrophilus acuminatus

Japan: Shimane:Izumo

2020 ― 08 ― 13

35.447 N 132.866 E

M. Hayashi

LC659991

GMS015 ガムシ

Hydrophilus acuminatus

Japan: Shimane:Izumo

2020 ― 08 ― 13

35.447 N 132.866 E

M. Hayashi

LC659992

GMS016 ガムシ

Hydrophilus acuminatus

Japan: Shimane:Izumo

2020 ― 08 ― 13

35.447 N 132.866 E

M. Hayashi

LC659993

GMS017 ガムシ

Hydrophilus acuminatus

Japan: Shimane:Izumo

2020 ― 08 ― 1335.447 N 132.866 EM. Hayashi

LC659994

GMS018 ガムシ

Hydrophilus acuminatus

Japan: Shimane:Izumo

2020 ― 08 ― 13

35.447 N 132.866 E

M. Hayashi

LC659995

organism＊日本産のコガタガムシは亜種 caschmirensis とされるが，DDBJ では種名で登録している．

謝辞文

献

青森県での調査において吉富博之博士に，山梨Folmer, O., Black, M., Hoeh, W., Lutz, R. and

県および栃木県での調査において高野雄一氏（埼Vrigenhoek, R.（1994）DNA primers for

玉県三芳町）に，岐阜県での調査において第 5 著

amplification of mitochondrial cytochrome

者の妻，奈美にご協力をいただいた．記してお礼

c oxidase subunit I from diverse metazoan

申し上げる．

invertebrates. Molecular Marine Biology andBiotechnology, 3: 294 ― 299.
Hayashi, M. and Sugiura, S.（2020）Climbing
48

本州産ガムシ属の DNA バーコード領域

島根県出雲市園町
ホシザキ野生生物研究所（灯火）ガムシ
Hydrophilus acuminatus

島根県大田市
島根県雲南市
島根県雲南市
栃木県茂木町
栃木県茂木町

栃木県茂木町青森県弘前市コガタガムシHydrophilus bilineatuscaschmirensis

山梨県韮崎市

山梨県韮崎市
岐阜県海津市図1（外群：コエンマムシ）

最尤法による分子系統樹．コエンマムシ（エンマムシ科）を外群とした．

タガムシの記録および繁殖について．さやば

rice plants above the waterline: escape ofねニューシリーズ，（37）: 39 ― 43．

freshwater snails from underwater predation

Minoshima, Y., and Hayashi, M.（2011）Larval

by snail-eating specialists. Biological Journal of
the Linnean Society, 130: 751 ― 755.

morphology of the Japanese species of

Inoda, T., Hirata, Y., and Kamimura, S.（2003）

the tribes Acidocerini, Hydrobiusini andAsymmetric mandibles of water-scavenger

Hydrophilini（Coleoptera: Hydrophilidae）.

larvae improve feeding effectiveness on right-

Acta Entomologica Musei Nationalis Pragae,

handed snails. The American Naturalist, 162:51（suppl.）: 1 ― 118.

811 ― 814.

Tamura, K., Stecher, G. and Kumar, S.（2021）

Inoda, T., Inoda, Y. and Rullan, J. K.（2015）Larvae

MEGA11: Molecular Evolutionary Geneticsof the water scavenger beetle, Hydrophilus

Analysis Version 11. Molecular Biology andEvolution, 38: 3022 ― 3027.

acuminatus（Coleoptera: Hydrophilidae）
are specialist predators of snails. EuropeanYano, K., Takenaka, M., Mitamura, T. and Tojo,

Journal of Entomology, 112: 145 ― 150.
岩田泰幸・冨樫和孝・中村K.（2020）Identifying a“pseudogene”for

涼・高野雄一・岩田

the mitochondrial DNA COI region of the朋文（2019）山梨県におけるコガタガムシのcorixid aquatic insect, Hesperocorixa distanti

生息状況．さやばね ニューシリーズ，（33）:（Heteroptera, Corixidae）. Limnology, 21（3）:35 ― 38．

319 ― 325.

上手雄貴・上手奈美（2020）岐阜県におけるコガ49