Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
in digital imaging had come under the JCIA’s digital camera study group, and prior to 1989, most camera and optical goods standards setting took place under the auspices of the internationally-respected Japan Camera Industry Institute (JCII) $ ^{6} $ . Given the strong history of standards setting, it is conceivable that the industry will move away from integral architecture into modular, but in 2005 this was not yet the case.

### 5.3 Weak Modularization in the DSC Industry

Figure 2 indicates the typical components of compact DSCs. On the left, an analog image (or light) enters the lens and passes through the image sensor which translates the image from analog to digital. Then the digitalized image passes into the 'computer' located inside the camera where the image is processed, i.e. any shortcomings found in the digital image (e.g. the white balance) are handled and the image quality is improved. This is where the top-of-the-line DSC manufacturers differentiate themselves most; how well they can improve the image depends on the content and caliber of the image processing technology in the DSC. The processed image is then stored in the computer's memory where it can be viewed temporarily on the LCD monitor (Figure 2, right side) or transferred to the removable memory, such as a mini-SD card. The DSC is powered by a removable rechargeable battery.

It is possible to identify the basic contents of the typical DSC as we have done in Figure 2, nonetheless there was a great deal of variation in the DSCs on the market as of 2005. The components identified in Figure 2 are only an indication of the components that could be modularized for production, but our findings indicate that modularity was not significant for two reasons. First, the specifications of each component varied considerably by manufacturer. In the case of Canon's IXY Digital, for example, the image processor was branded DIGIC, based on Canon's own proprietary technology developed in-house. Second, each manufacturer combined the components in different ways depending on the specifications of each model. A non-standard, and therefore non-modular, aspect of DSCs was the combination and the method of manufacturing the functions of the DSC's computer. In some cases, the chips were packaged into one system (i.e. system-on-chip) or they were combined in unique proprietary patterns perhaps including additional chips not noted in Figure 2.

In summary, as of 2005, DSCs were not modular, but as Figure 2 indicates, there could be the possibility of modular production for some components in the future.
Sources: Camera & Imaging Products Association (http://www.cipa.jp/english/hyoujunka/kikaku/)

Table 8: JCIA and CIPA Standards and Guidelines for Digital Imaging Products

Publication date	Title of standard	Deliberated by	Application policy
March 1999	Guideline for Noting Digital Camera Specifications in Catalogs	JCIA's digital camera study group
February 2003	Digital Photo Solutions for Imaging Devices	Standard Development Working Group, DPS Sub-Working Group	Proposed on 2002-12-04 by Canon, Fujifilm, HP, Olympus, Seiko Epson and Sony.
December 2003	Standard Procedure for Measuring Digital Still Camera Battery Consumption	Technical Working Group, Battery-Life Sub-Working Group Group	Standardizes the method of presenting the battery consumption of each type of digital camera, which is now being inconsistently described in catalogs, operation manuals, etc. This standard is recommended, but not enforceable.
December 2003	Resolution Measurement Method for Digital Cameras	Technical Working Group, Resolution Sub-Working Group	Standardizes the method of presenting the resolution of each type of digital camera in future catalogs, operation manuals, etc. This standard is recommended, but not enforceable.
July 2004	Sensitivity of Digital Cameras	Technical Working Group, Sensitivity Sub-Working Group	Standardizes the method of presenting the sensitivity of each type of digital camera in future catalogs, operation manuals, etc. This standard is recommended, but not enforceable.
November 2005	“Picture Transfer Protocol” over TCP/IP networks (PTP-IP)	Standard Development Working Group, PTPIP Sub-Working Group	Proposed on 2005-04-06 by FotoNation Inc.
Figure 2: Typical components in compact digital still cameras (cross-section)

Sources: Interviews with DSC manufacturers, Spring 2007.

## 6 Concluding Remarks

We examined the relationship between new product developments and introductory transaction prices in the Japanese DSC industry. Empirical results indicate that, although regular upgrading of image resolutions via higher pixel counts is the most important factor that enables high introductory prices in the late 1990s, rapid miniaturization with horizontal as well as vertical product differentiation becomes a key to clarify price dynamics in the 2000s.

It is arguable that the product development strategies of the Japanese DSC industry shifted from simple vertical differentiation to a complicated mix of vertical and horizontal differentiation. The Japanese DSC industry has historically evolved on the basis of an integral architecture, which possibly has kept the product design from moving toward modularization. This study indicates that it is unlikely that modularization dictates the innovative pattern of the Japanese DSC industry. Indeed, this may be a reason for the continued global competitiveness of the Japanese DSC industry.

The present study opens up a number of questions for further study. First, although we obtained price and specification data from Digital CAPA, it is not comprehensive enough for us to conclude definitively on global trends in the DSC industry. Point-of-sale data would be more desirable, but unfortunately it is too expensive to be used in the present study.

Second, modular components appear to be gradually prevailing as they are being employed in other related industries. For example, CCDs are used in other
electronics such as mobile handsets and video cameras, and the market for them in other new contexts, such as miniature cameras to assist with automobile navigation, is growing steadily. Developments in CCDs and CMOS sensors to the benefit of other industries could change the direction and intensity of manufacturers' DSC product development strategies in the near future.

Third, accurate measurement of product differentiation is difficult to derive in principle, and the index used in the present study may not be robust enough to reflect the extent of real differentiation present in the DSC industry. This is not to mention the practical problem of data availability.

Finally, most Japanese DSC manufacturers are highly diversified. Therefore it is likely that their organizational structure and R&D management are closely interrelated. However, this consideration would require us to construct a structural econometric formulation, which would alleviate possible endogeneity issues and facilitate the interpretation of behavioral hypothesis more directly than reduced from hedonic regressions of the present study.

## References

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[5] Bank of Japan (2005) “Wholesale Price Index Hedonic Regression Model for Quality Adjustment - Digital Cameras- (As of March, 2005)”. Research and Statistics Department, The Bank of Japan.

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課題名 D-0905 アオコの分布拡大に関する生態・分子系統地理学的研究

課題代表者名 中野 伸一 （京都大学生態学研究センター水域生態学研究部門教授）

研究实施期间 平成21～23年度

累計予算額 184,156 千円（うち 23 年度 59,193 千円）

予算額は、間接経費を含む。

## 研究体制

(1)移入アオコ群集の生存と増殖に関する生態学的研究(京都大学生態学研究センター)

(2) 遺伝的多様性を指標としたアオコの分布拡散機構に関する研究（筑波大学大学院生命環境科学研究科）

(3)アオコの生残・増殖に関する分子生態学的研究(福井県立大学海洋生物資源学部)

研究協力機関

特に無し

## 研究概要

### 1. はじめに(研究背景等)

アオコは、湖水中のアオコ原因植物プランクトンが大量に増殖して起こり、世界各地の富栄養化した湖沼に普遍的に見られる。アオコが発生すると景観を悪化させ、腐敗したアオコが悪臭を放ち、さらにはアオコが作る強い毒により海外では人間や家畜等の死亡の被害が報告されている。アフリカや東南アジア諸国ではアオコの発生が深刻化しており、とくにアフリカでは多くの人が良質な水を利用できない状態が続いている。このように、アオコの防除は世界中の富栄養化した湖沼で緊急課題となっているが、未だに問題は解決されていない。我が国では、国連が掲げたミレニアム開発目標のゴール7、ターゲット10に基づき、アジア水環境パートナーシップ事業、日中水環境パートナーシップ、アフリカにおける水環境改善等の、水環境問題についての国際的な取り組みを進めてきた。しかし、アオコの生態には湖沼周辺の人間活動等の地域特性が強く影響するため、その発生機構や防除対策にかかる科学的情報の蓄積が求められている。

### 2. 研究開発目的

アオコは、風気流、鳥類などに運ばれて国内外の湖沼に分布を拡大しており、各湖沼には由来の異なる遺伝的に多様なアオコ群集が存在し、その一部に有害性の高いタイプが含まれると考えられる。湖沼の水質は周辺の人間活動に強く影響されるため、アオコ群集の中でどのタイプが優勢となるかは、周辺の人間活動をも含めた湖沼環境総体により決定されていると考えられる。本研究では、最先端のバイオテクノロジーと大型環境解析システムを駆使し、これまで国や民間団体が蓄積してきた環境データベースを活用しながら、「当該湖沼にどのようなアオコがどのように運ばれてくるか」、「湖沼に新たに入ったアオコは生き残れるのか」、「生き残ったアオコ群集はどう多様なのか」、「多様なアオコ群集の中から特定の機能を持ったアオコ（たとえば有毒種）が増殖するのはどういった理由によるものか」について、アオコの中でも世界的に分布しておりかつ環境被害が深刻化しているMicrocystis aeruginosaに着目して、明らかにする。また、湖沼周辺の人間活動として土地利用形態の変遷や周辺住民の生活文化特性の調査も行い、アオコ群集組成との対応があるか検討する。

### 3. 研究開発の方法

## (1) 移入アオコ群集の生存と増殖に関する生態学的研究

西日本各地の湖沼から得たアオコより、M. aeruginosaをおよびCuspidothrix issatschenkoiを単離し、各単離株の毒素生産性を調べ、rDNAの16S-23S内部転写スペーサー領域を用いて遺伝子型を特定後、系統樹の作成を行った。その後、C. issatschenkoilについては、アナトキシンa生産遺伝子をターゲットにした、定量PCRマーカーの開発を行った。また、同じ水サンプルを用いて、変性剤濃度勾配ゲル電気泳動法（DGGE法）により細菌群集解析を行った。水鳥によるアオコ輸送・散布の検討について、湖沼における水鳥飛来状況を調べ、糞からのシアノバクテリアITS領域の遺伝子検出を行い、さらにマガモにアオコを飲み込ませた後に排泄される糞からアオコのDNA検出および増殖能力を保持したアオコの検出を行った。野外大規模実験系において人工的にアオコを発生させる栄養塩類濃度等の環境条件を検討し、発生したアオコの現存量と遺伝子型組成を経時的に追跡した。この時発生したアオコを用いて、アオコの増殖を事前に検出できる方法を開発した。また、アオコ発生時に特徴的な細菌群集組成と、アオコ殺滅原生生物の動態を調べた。アオコを摂食する原生生物である鞭毛虫
Collodictyon triciliatumについて、M. aeruginosaを餌としたときの餌密度依存性の検討と、現場での摂食圧を評価した。琵琶湖内湖、利根川流域、東南アジア、オーストラリア、ケニアにおいて、水文、湖沼周辺の土地利用形態の変遷や周辺住民の生活文化特性の調査とアオコ発生の状況、水域環境と地域社会の関係史を調べた。Googleマップを用いて、日本国内のアオコ発生状況と関連環境情報を整理し、インターネット上に掲載した。アオコについて一般市民を啓発するための資料を作成し、インターネット上に掲載した。

## (2) 遺伝的多様性を指標としたアオコの分布拡散機構に関する研究

霞ヶ浦を中心とした国内湖沼とアジア・オセアニア地域の湖沼から得たアオコを用いて、M. aeruginosa分離株の単離作業・遺伝子型の解析及びアオコの採集・単離作業を行った。得られた株について7つのハウスキーピング遺伝子（ftsZ, glnA, gltX, gyrB, pgi, recA, tpi）の塩基配列に基づく遺伝子タイピング（MLST）を行った。これらの株に遺伝子配列が既知である株を含めて、系統関係の解析を行った。また、新規単離株取得のため、国内およびアフリカ・ケニア等の海外の湖沼や関連学術機関からアオコのサンプルあるいはM. aeruginosa単離株を得、一部株についてはクローン化も行った。霞ヶ浦水系に固有の系統群であるグループGについて、特異的PCRプライマーを設計した。アオコ毒素ミクロシスチンを高速液体クロマトグラフィーで検出し、質量分析により化学構造を特定した。

## (3) アオコの生残・増殖に関する分子生態学的研究

Microcystis属を遺伝子の配列から識別するためのプローブ(PCRプライマー)の開発を行った。Microcystis属の16S-23S rDNAのITS領域全長の塩基配列をDNAデータベースから選出し、この領域にPCRプライマーを設計した。さらに、開発されたプライマーを用いて、実際の湖沼で発生しているアオコや野外実験系で人工的に発生させたアオコの現存量測定を行った。国立環境研究所から入手したMicrocystis属の異なる分離株(NIES298、NIES112)を、アクアトロン6基を用いて培養し、増殖特性を調べた。より詳細な生理特性解明のため、上記の単離株にNIES98とNIES102を加えて、改変BG-11培地をベースに窒素あるいはリンの栄養塩濃度の異なる培養条件下で混合培養を行った。また、Microcystis属の各単離株の温度に対する増殖応答を検討するため、異なる温度で各単離株を培養し、増殖速度の変化を検討した。培養液中のMicrocystis属細胞密度は、定量PCR法により測定した。

### 4. 結果及び考察

## (1) 移入アオコ群集の生存と増殖に関する生態学的研究

西日本各地の湖沼における M. aeruginosa の各遺伝子型および毒素生産性には、地域局在性や固有性は見られず、地理的な分化が無いことが分かった。

アオコの発生する湖沼には、水鳥が高密度で飛来する傾向を明らかにした。国境を越えて渡りを行う鳥の糞から、M. aeruginosaの遺伝子を検出することに成功した。特に、干潟を利用する海鳥の糞からもM. aeruginosaの遺伝子を検出した。マガモにM. aeruginosaを摂餌させた実験では、4時間以内に糞として排出されたM. aeruginosaが増殖能力を保持していることを明らかにした（図1）。マガモが4時間飛翔すると、半径300キロ以内を移動可能であることから、マガモが広範囲の湖沼にアオコを輸送・散布している可能性が示唆された。

図1: マガモ糞中から検出されたMicrocystis aeruginosa細胞の生残率

図2:実験池に発生したアオコの優占遺伝子型の経時変化。白い部分は実験期間中に一度しか出現しなかった遺伝子型であり、その他の色は実験期間中に複数回出現した遺伝子型を示す。異なるアルファベットは、異なる遺伝子型を示す。
大規模野外実験系において、M. aeruginosa のアオコを人為的に発生させるノウハウを蓄積した。

また、発生した Microcystis のアオコ個体群は、従来指摘されていたよりも多様な遺伝子型で構成され、かつ優占遺伝子型は短期間のうちに変化することを明らかにした（図2）。窒素とリンの供給を変化させた実験では、Microcystis は窒素に対して強く反応することを明らかにした。アオコ等シアノバクテリアは、光合成色素としてフィコシアニンを有するが、この色素が 590nm 波長の光を吸収する性質を用いて、光合成阻害剤 DCMU (3'-(3,4-dichlorophenyl)-1', 1'-dimethyl urea)を用いた、アオコの発生を事前に予測する方法の開発に成功した。アオコを摂食する鞭毛虫 C. triciliatum による摂食は、時として M. aeruginosa 現存量の 25% を一日に摂食した。この結果は、原生生物による摂食が、アオコの消滅に強く関わっている可能性を示唆している。魚類の存否によるアオコ発生水域の食物網構造の特性では、ホンモロコ存在下で系内の生物多様性が高くなることを示した。

琵琶湖内湖では、漁業活動とアオコ発生の関係が示された。アジア諸国における導水開発や淡水養殖産物の流通経路の知見から、人間活動に伴ってアオコが拡散する実態が明らかになった。ケニアのビクトリア湖では、住民の健康被害、飲料水確保の新たなコスト、家畜のアオコ摂取による健康被害、リゾート施設や水産業での被害が見られた。オーストラリアにおけるアオコ対策の戦略や官民学が連携した運営の現況を把握した。

アオコに関する一般市民の関心の喚起を知識の啓発のために、インターネット上で無料に PDF ダウンロードできる資料「アオコってなに 一ラン薬の大発生についてもっと知るために」を作成した（図3）。さらに、ラン薬やアオコが発生した国内水域 188 箇所の湖沼等を抽出し、その名称・位置情報・情報源情報等を GIS 整理した Cyanomap Japan をインターネット上に公開した。これらにより、アオコ情報を研究者・行政・地域社会で広く共有できる体制、水域の環境ガバナンスによるアオコ対策を整える基盤整備を行った（図3）。

図3：インターネット上で無料にPDFダウンロードできる資料「アオコってなにーラン藻の大発生についてもっと知るために」の1から2ページ（左）と、アオコ発生湖沼の名称・位置情報・情報源情報等をGIS整理したCyanomap Japan（右）。

## (2) 遺伝的多様性を指標としたアオコの分布拡散機構に関する研究

国内（霞ヶ浦、諏訪湖、石垣島等）及び東南アジア（タイ、ベトナム、ミャンマー）にてアオコを採集した。これら採取サンプルと譲渡により入手したアオコから素培養株を作成した後、M. aeruginosaの単離・培養・クローン（単藻）化作業を行い、計209のクローン株を確立した。これらの株に譲渡により取得した株を併せた計221株について、7つの遺伝子座塩基配列を用いてタイピング（MLST）を行った。その結果、124の遺伝子型が新規であったことから、M. aeruginosaが大きな遺伝的多様性を保有していることが示唆された。これら新規遺伝子型に既知遺伝子型を併せた計280の遺伝子型を用いて分子系統解析を行った結果、M. aeruginosaが少なくとも11の明瞭な種内系統グループを含むことがわかった（図4）。また、日本と東南アジアのM. aeruginosaの遺伝的差異が小さいことから、海を越えたアオコの移動分散があることが示唆された。また、MLST系統解析及びPCR検出実験によって、種内系統の1グループ（グループG）が霞ヶ浦水系（茨城県）で近年勢力を拡大した「適応系統」である可能性を見出した（図5）。アオコ毒素をつくる有毒株は種内の3グループに偏在したが、宍道湖で2010年にアオコ大発生を起こしたM. aeruginosaがこれらに属さない新規遺伝子型であることを明らかにした。また、クローンライブラリー法とMLST解析を組み合わせることにより、アオコ内のM. aeruginosaの遺伝子型組成を簡便・高精度に推定できる方法を開発した。また、Microcystisを含むアオコ形成ラン薬の分類学的研究も行い、南方系Microcystis種がM. aeruginosaと遺伝的に大きな相違がないことを明らかにした（図4）。
図4:近隣結合法(NJ法)で作成したMLST系統樹。種内グループを閉曲点線で示す。本プロジェクトで発見した新規グループは*で示す。東南アジアから分離された遺伝子型を色つき丸で示し、丸印のない遺伝子型は日本産株を示す。東南アジアの遺伝子型が複数のグループに分かれて日本産株に混在していることに注意。霞ヶ浦水系で大量発生が観察されたグループGを横縞で、有毒株を含む3グループを灰色で示す。この3グループ以外から2株見出された有毒株の(図中▲)うち、本年度宍道湖から発見した遺伝子型をsjと表記。枝の数値はブートストラップ法により算出された各枝の信頼確率である。スケールバーはサイト当りの塩基置換数を示す。

図5: クローンライブラリー法による土浦（霞ヶ浦）におけるアオコ種内系統群の頻度分布。2010年、2011年ではグループGがほとんど検出されなくなっていることに注意。*はアオコ発生時のサンプル，それ以外はアオコ非発生時にプランクトンネットでM.aeruginosaを濃縮したサンプル。2011年には6-9月にもアオコは継続して発生しており、現在このサンプルについて分析を行なっている。

## (3) アオコの生残・増殖に関する分子生態学的研究

Microcystis属を識別・計数するための遺伝子プローブと定量PCR法を開発した。この方法を用いることによって、Microcystis属の混合培養、実験池に人工的に発生させたMicrocystis属のアオコあるいは天然の湖沼中のMicrocystis属細胞をグループごとに計数することが可能となった。次いで、数種のMicrocystis属株が混在するなかで、異なる環境下での株間の競争について明らかにするため、窒素とリン濃度を変えた改变BG-11培地ならびに培養温度を変化させて混合培養実験を行った。その結果、培地中の窒素（表1）およびリン濃度（図6）に対して、Microcystis属の株ごとに増殖特性（比増殖速度、最大細胞密度）が異なることが明らかとなった（表1）。一方、温度に関してはMicrocystis属株をそれぞれ単独で培養しても、株間の増殖特性に大きな変化は認められな
かったが、混合培養中では株間で競合が起こっていることが示された。これまで、それぞれ単独で調べられていたMicrocystis属株の増殖生理特性に大きな違いは認められなかったが、より天然に近い混合培養系を用いることと、さらに、株ごとを識別・計数する技術が開発されたことにより、窒素やリンなどの栄養塩の濃度や環境温度が、現場のMicrocystis属の群集構造を変化させている要因であることを実験的に示すことができた。

表1: 各実験培地におけるMicrocystis分離株ごとの対数増殖期の比増殖速度(day⁻¹)

株	培地中の初期窒素濃度（mgN L^{-1}）
49	4.9	2.45	0.98	0.56	0
NIES98	0.52	0.67	0.46	0.42	0.41	0.29
NIES298	0.43	0.56	0.44	0.43	0.40	0.32
NIES112	0.49	0.52	0.38	0.42	0.40	0.33
NIES102	0.33	0.41	0.31	0.28	0.28	0.28

図6: 各リン濃度における混合培養での Microcystis属株ごとの最大細胞密度の比較。 エラーバーは標準偏差を示す(n=3)。

### 5. 本研究により得られた主な成果

## (1) 科学的意義

21世紀に入り、Microcystis属の多くの種がM. aeruginosaに一括されたが、M. aeruginosaには複数の遺伝子型が有ると指摘され、現在は、M. aeruginosa遺伝子型の系統地理分布の解明が国内外で進められている。わが国においては、主として関東・利根川水系においてM. aeruginosa遺伝子型の系統地理分布が報告されているが、その他の地域については未だに何も情報が無いだけでなく、関西以西については遺伝子型どころか単離株すらほとんど得られていなかった。本研究によって、関西以西のアオコ単離株が得られただけでなく、それらの遺伝子型や毒性をも明らかにし、これまでわが国で知られていなかったM. aeruginosaの新たな系統地理分布を知ることができた。さらに、本研究のM. aeruginosaの種内グループGのように、バクテリアの特定の種内系統群が「特定の期間・地域で大発生した」事例は病原菌以外では全くなく、微生物の種分化研究一般に大きなインパクトを与えるものである。

多種の植物プランクトンが混在する試料、あるいは異なる遺伝子グループのMicrocystis属株が混在する試料からでも、各グループに特異的なプライマーを用いたリアルタイムPCR法によって株ごとの細胞数を正確に計数することが可能となった。さらに、我が国では、アオコが生産する毒素としてミクロキスティンとアナトキシンaが報告されているが、前者の毒素を生産するラン藻類の検出には定量PCRマーカーが開発されているのに対し、後者については定量PCRマーカーが存在しなかった。本研究により、アナトキシンa生産性のラン藻類を検出可能な定量PCRマーカーが開発され、ミクロキスティンだけでなくアナトキシンaについても、有害ラン藻類の分布や拡散の詳細検討が可能となった。この成果は、国内外の有害藻類研究に、大変重要な研究材料と知見を提供した。

本研究では、水鳥が多く飛来する湖沼ほどアオコが発生している傾向を見出しただけでなく、水鳥が外部散布や内部散布によってアオコを輸送・散布している科学的証拠を得た。本来M. aeruginosaが生存できない海域・干潟を利用する鳥類の糞からもM. aeruginosa遺伝子が検出されたことは、本研究により世界で初めて発見された事実である。マガモにアオコを飲み込ませた実験では、少なくとも4時間以内に糞として排出されたM. aeruginosaは増殖能力を保っていることが明らかになった。マガモの飛翔スピードは60-80km/h程であり、連続して飛翔すると4時間では300km前後の移動が可能であることから、マガモの移動は少なくとも半径300km圏内でのM. aeruginosaの輸送・散布に寄与していることが明らかとなった。水鳥が一度飲み込んだアオコを、どの程度の距離まで輸送し得るのか、科学的なデータを出したのは、本研究しかない。

本研究で開発したDCMU蛍光法は、従来望まれていたアオコ予報の実現に大きく近づくものである。注目すべきは、本方法は従来の方法とは異なり、汎用性が広く比較的安価な蛍光光度計を用いて行うことができるため、日本各地や諸外国の試験研究機関の多くで実施が可能である。これにより、リアルタイムのアオコ生理活性状態を、国内外の広範囲に渡って収集可能となるであろう。また、本研究では、栄養塩濃度の異なる条件下ならびに培養温度の異なる条件下で数種のM. aeruginosa株を混合培養したところ、栄養塩濃度に対
する増殖特性が株によって異なることが明らかとなった。また、温度や栄養塩類濃度に対する増殖

特性が、単独での培養と株が混在する培養とで異なることが明らかとなった。この結果は、現場における栄養塩の濃度がMicrocystis属の群集構造を変化させる要因の一つであるとともに、環境の温度によって優占するMicrocystis属の種類が変化すると考えられた。特に、水域への窒素負荷がM. aeruginosaの増殖に重要であることを発見できたことは、先のDCMU蛍光法と合わせ、アオコ発生の危険性の高い水域特定に役立つものと期待される。

本研究では、数トン以上の大きな水量を持つ野外実験系で人為的にアオコを発生させるノウハウを蓄積できた。このノウハウは今後世界中で行われるであろう野外メソコスムを用いたアオコ研究において手本となるであろう。

本研究では、アオコ発生水域に特有の細菌群集組成が成立することが明らかとなった。この結果は、逆を言えば、M. aeruginosa ブルームが起こりにくい細菌群集組成の存在を示唆している。これに加えて、M. aeruginosa のブルームの初期段階にアオコを専門に摂食するアメーバの大増殖が確認されたことも、M. aeruginosa の増殖を抑制する微生物の存在を示している。さらに本研究では、M. aeruginosa の摂食を行う原生生物の鞭毛虫の摂食によるアオコの死滅を検討した結果、この鞭毛虫が M. aeruginosa 現存量の最大20％を一日に摂食している可能性を突き止めた。このことから、本鞭毛虫がアオコの消滅に重要な役割を果たしている可能性が示唆される。

社会科学調査からは、日本国内（琵琶湖周辺、および利根川水系）において、導水開発等の人間による水利用の拡大がアオコの分布を広げている事実が明らかとなった。この結果は、先の水鳥によるアオコの輸送・散布とともに、アオコの分布拡大を促進しているものとして注目される。さらに、東南アジアやアフリカ・ケニアにおける調査では、アオコによる環境問題や健康被害が明らかとなった。にもかかわらず、アオコの有害性について、当該住民はほとんど情報をもたらされていないことも明らかとなった。これに対して、オーストラリアでは、アオコ発生状況やアオコの有害さについて、研究者・行政・地域社会によるアオコ関連情報の継続的共有が実現されており、効率的にアオコのリスクを回避していることが明らかとなった。

## (2) 環境政策への貢献

本研究では、水鳥を介した周辺水系（場合によっては、半径300キロ以内）へアオコ原因ラン薬類の移動分散が起こっていること、および水資源開発等の人間による水利用拡大が、アオコを広範囲に分布拡大させている事実が判明した。すなわち、本研究の成果は、アオコの「種（タネ）」がどこに蒔かれているかを知る手がかりを提供している。

本研究で開発したDCMU蛍光法は、汎用性が広く比較的安価な蛍光光度計を用いてアオコ発生の早期予報を行うものであるため、日本各地や諸外国の試験研究機関の多くで実施が可能である。この成果は、早くも注目され、具体的には財団法人・ダム水源地環境整備センター(WEC)からの問い合わせと訪問依頼が有り、2012年5月9日、午後1時半より、WECの関係者が京都大学生態学研究センターを訪問し、D-0905の代表者（中野）とWECの研究第二部・部長が、今後のより良いダム貯水池の水質管理について議論を行った。

本研究で得られた成果を体系的に運用できれば、アオコのリスクをより経済的に効率的に確度高く回避可能かもしれない。すなわち、水鳥渡来情報（日本野鳥の会やバードウォッチャーからの情報を利用）、人間による水資源利用の情報（各自治体管理情報や水利用組合管理の情報を利用）、各水域への窒素負荷状況の情報（各自治体管理情報）を合わせれば、アオコが発生しそうな水域を特定できる。さらに、それら水域について、顕微鏡観察やアオコのDNAを用いた検出によりアオコの「種（タネ）」の存否を確認し、存在が確認されれば定期的（毎週一回か二週間に一回）にDCMU蛍光法を用いてアオコの生理状態を調べる。ここまでの作業は、大学に限らず、日本各地や諸外国の試験研究機関の多くで実施が可能である。さらに、DCMU蛍光法を行いながら、アオコ遺伝子型ごとの検出や、ミクロキスティンあるいはアナトキシンaの生産遺伝子の定量PCRマーカーの利用により、有害ラン藻類の検出も同時に行うことができれば、有毒アオコの発生を早期予報できる。このように、本D-0905の成果を体系的運用することにより、多数ある湖沼からアオコ発生可能性湖沼のみを抽出し、抽出された湖沼に対して有害アオコの存在とその増殖可能性を早期に知ることができる。

小さい池程度のアオコは、既存の民間企業の技術等を用いて除去できるかもしれない。しかし、ダム貯水池や比較的大きな湖沼に発生したアオコは、発生を阻止することは大変困難である。アオコのリスクを回避するためには、行政や水資源管理者および研究者による努力だけでは十分ではなく、地域社会と一体となった取り組みが必要である。このためには、アオコに対する社会的関心を醸成し、アオコ監視・対策への市民参加を促進することが重要である。本研究では、アオコに関する一般市民の関心の喚起を知識の啓発のために、インターネット上で無料にPDFダウンロードできる資料「アオコってなにーラン藻の大発生についてもっと知るために」を作成した。さらに、ラン藻やアオコが発生した国内水域188箇所の湖沼等を抽出し、その名称・位置情報・情報源情報等をGIS整理したCyanomap Japanをインターネット上に公開することにより、対
象内湖の流出入経路などの周辺環境情報を当該 URL から自由に得られるようにした。以上に

より、アオコ情報を研究者・行政・地域社会で広く共有できる体制、水域の環境ガバナンスによるアオコ対策を整える基盤整備を行った。

### 6. 研究成果の主な発表状況

## (1) 主な誌上発表

## く査読付き論文>

1) Y. Tanabe, M.M. Watanabe: PLoS One, 6, e17085 (2011)

“Local expansion of a panmictic lineage of water bloom-forming cyanobacterium Microcystis aeruginosa”

2) Y. HODOKI, K. OHBAYASHI, K. KOBAYASHI, N. OKUDA and S. NAKANO: J. Plankton Res., 33, 1410–1416 (2011)

“Temporal variation in cyanobacteria species composition and photosynthetic activity in experimentally induced blooms. Journal of Plankton Research”.

3) S. MIZUTA, H. IMAI, K.-H. CHANG, H. DOI, Y. NISHIBE and S. NAKANO: Limnology, 12, 1, i12: 205–211 (2011)

“Grazing on Microcystis (Cyanophyceae) by testate amoebae with special reference to cyanobacterial abundance and physiological state”

4) Y. HODOKI, K. OHBAYASHI, K. KOBAYASHI, N. OKUDA and S. NAKANO: Harmful Algae, (2012) "Detection and identification of potentially toxic cyanobacteria: Ubiquitous distribution of Microcystis aeruginosa and Cuspidothrix issatschenkoi in Japanese lakes (doi:10.1016/j.hal.2012.01.003)"

5) V. L. A. Nguyen, Y. Tanabe, H. Matsuura, K. Kaya, M. M. Watanabe: Phycol. Res. (in press) "Morphological, biochemical and phylogenetic assessments of water-bloom-forming tropical morphospecies of Microcystis (Chroococcales, Cyanobacteria)"

## (2) 主な口頭発表 (学会等)

1）程木義邦、天野一葉、大林夏湖、小林由紀、田中拓弥、奥田昇、中野伸一：日本生態学会第57回大会（2010年）

「野外で人為的に発生させたアオコの環境応答」

2）田中拓弥、中野伸一:日本水環境学会第44回大会（2010年）「琵琶湖周辺23内湖の周辺環境に見られた人為的改変」

3）小林由紀、程木義邦、大林夏湖、奥田昇、中野伸一:日本陸水学会第75回大会(2010)「野外実験池における人為的誘発アオコの消長にともなう微生物群集組成の変化」

4）大林夏湖，程木義邦，小林由紀，奥田昇，中野伸一：日本陸水学会第75回大会(2010)「西日本湖沼におけるミクロキスティス属の遺伝的多様性」

5）天野一葉，須川恒，片岡宣彦，吉岡美佐子，程木義邦，大林夏湖，中野伸一：日本鳥学会2010年度大会(2010)

「水鳥からのアオコ原因藍藻類Microcystis aeruginosaの検出」

6）田辺雄彦，渡遷信：日本藻類学会第34回大会(2010)

「アオコ形成ラン薬Microcystis aeruginosaにおける霞ヶ浦水系固有系統群の発見」

7) Y. Hodoki, K. Ohbayashi, Y. Kobayashi, N. Okuda and S. Nakano: 31^{st} Congress of International Society of Limnology (2010)

“Genotypic succession and early detection of artificial Microcystis bloom occurred in outdoor experimental ponds”

8) K. Ohbayashi, Y. Hodoki, Y. Kobayashi, S. Nakano: $ 13^{th} $ International Symposium of Microbial Ecology (2010)

“Genetic diversity of the Microcystis aeruginosa bloomed in experimental ponds using 16S to 23S rDNA internal transcribed spacer region”

9) T. Kataoka, R. Kondo, Y. Hodoki, K. Ohbayashi, Y. Kobayashi, and S. Nakano: $ 13^{th} $ International symposium on Microbial Ecology (2010)

“PCR primers for separate detection of intrra-specific group variations in a bloom-forming Cyanobacterium, Microcystis aeruginosa”