環境DNA技術を全体的に把握したい方向けに主要論文などの情報をまとめました。

他にも大事な論文は他にもあると思いますが、下のものを読んでおけば大体ついていけるようになります。

今後、下記の論文について個別記事で紹介していく予定です！

日本の主要な環境DNA研究者

環境DNAに関するマニュアル・手引き

環境DNAに関する公的機関や学会が発行しているマニュアル並びに関連出版物について記載します。定期的な更新を心がけていますが、参照される際には一度ご自身で最新の発行物かを確認するようにしてください。

環境DNA学会

環境DNAマニュアル (Japanese version)

環境DNA学会(https://ednasociety.org/)が発行している調査実験マニュアルです。

環境DNAマニュアル(English version)

環境DNA本: 生態系の真の姿を読み解く

https://www.kyoritsu-pub.co.jp/bookdetail/9784320058163

環境DNA: 生態系の真の姿を読み解く
環境DNAの由来や環境DNA研究の歴史を振り返ったのち、両生類・魚類などのマクロ生物の環境DNAを種特異的に検出する手法とその応用事例、そして環境DNAメタバーコーディング法と呼ばれる生物群集を網羅的に解析する手法とその応用事例を紹介。 (紹介文より)

生物多様性センター

http://www.biodic.go.jp/edna/edna_top.html

二次的自然環境に生息する淡水魚類及び両生類を対象とした環境DNA調査について、理解を深めていただくための手引きです。環境DNA調査の導入を検討されている地方行政団体や保全団体の方々にご活用いただける内容となっています。(生物多様性センターより)

かなり網羅的にまとめられているので、ぜひMiFishプライマーやAmph16Sプライマーを用いた解析を実施する場合には参考にしていただけるとよいかと思います。

手引き

MiFishチェックシート

Amph16Sチェックシート

変更履歴

年公開内容
2025.9MiFish誤同定チェックシート ver.1.3 公開
2025.3Amph16S法 誤同定チェックシート ver.1.0 公開
2024.5環境DNA淡水魚類・両生類 手引き 公開
2023.6環境DNA分析手法 淡水魚類 第3版 公開
2022.6第2版 公開
2021.7第2版 公開
2020.6第1版 初公開

過去資料

環境DNA論文一覧

基礎・総論(大型水棲生物)

環境DNA研究の出発点として、まずは「水から生物を検出できる」ことを示した基盤論文です。

  1. 水試料から環境DNAを用いた種の検出 Species detection using environmental DNA from water samples

メタバーコーディング：分類群別の代表研究

魚類(Fish fauna)

環境DNAの主要サンプル媒体は水であり、魚類は生活史の大半を水中で過ごすため、メタバーコーディング研究の中心対象です。ここではプライマー開発・解析パイプライン・調査設計の基盤論文を紹介しておきます。

  1. MiFish: 魚類の環境DNAをメタバーコーディングするためのユニバーサルPCRプライマーセット：230を超える亜熱帯性海洋種の検出 MiFish, a set of universal PCR primers for metabarcoding environmental DNA from fishes: detection of more than 230 subtropical marine species 解説はこちら

  2. 環境DNAメタバーコーディングを用いた次世代の水棲生物多様性モニタリング Next-generation monitoring of aquatic biodiversity using environmental DNA metabarcoding

  3. 淡水魚類群集の環境DNAメタバーコーディングにおけるサンプルプーリングの有用性と限界 Usefulness and limitations of sample pooling for environmental DNA metabarcoding of freshwater fish communities 解説はこちら

  4. MitoFish とMiFishパイプライン：魚類ミトコンドリアゲノムDBと環境DNA解析パイプライン MitoFish and MiFish pipeline: a mitochondrial genome database of fish with an analysis pipeline for environmental DNA metabarcoding 解説はこちら

哺乳類(Mammal fauna)

陸生哺乳類でも水飲み場・湿地など水域との接点があり、環境DNAで存在推定が可能です。従来手法(カメラ等)との併用が現実的です。

  1. 環境DNAは森林の池の水から陸生哺乳類の検出を可能にする Environmental DNA enables detection of terrestrial mammals from forest pond water 解説はこちら

鳥類(Bird fauna)

鳥類は移動範囲が広く、水辺利用頻度も種で大きく異なるため、不在＝不在と断定しにくい対象です。可能性と限界を示した代表研究を紹介しておきます。

  1. 鳥類を検出するためのツールとしての環境DNAの可能性の検証 Demonstration of the potential of environmental DNA as a tool for the detection of avian species

十脚目甲殻類(Decapoda fauna)

形態同定が難しい種群も多く、分子同定の利点が大きい対象です。まずはプライマー整備の基盤論文を紹介しておきます。

  1. 十脚甲殻類の環境DNAメタバーコーディングのための新たなPCRプライマーセットの開発 Development of a new set of PCR primers for eDNA metabarcoding decapod crustaceans 解説はこちら

水棲昆虫(Aquatic insects)

環境評価で重要な一方、形態同定に手間がかかる分類群です。群集構造を捉え、評価指標に応用した研究を代表として置きます。

  1. 環境DNAメタバーコーディングにより明らかになった水生昆虫の群集構造は環境評価の指標となる Aquatic insect community structure revealed by eDNA metabarcoding derives indices for environmental assessment

真菌(Fungi)

真菌は観察だけでは網羅が難しく、環境DNAで多様性や空間構造を追いやすい対象です。

  1. 西日本の森林河川ネットワークにおける環境DNAメタバーコーディングによる真菌DNA群集の空間構造の解明 Spatial structure of fungal DNA assemblages revealed with eDNA metabarcoding in a forest river network in western Japan

海洋哺乳類・海洋脊椎動物(Marine mammals & other marine vertebrates)

観察コストが高い海洋大型脊椎動物では、環境DNAは非侵襲な補完手段になります。ここでは広域検出(海洋脊椎動物)とクジラ類のケースを紹介しておきます。

海洋脊椎動物(広域検出)

  1. 海洋哺乳類およびその他の海洋脊椎動物の環境DNAメタバーコーディング用プライマー開発 Novel universal primers for metabarcoding environmental DNA surveys of marine mammals and other marine vertebrate

クジラ類(Cetaceans)

  1. μCeta：非標的脊椎動物の増幅を最小限に抑えたクジラ類特異的プライマーセット μCeta: A Set of Cetacean-Specific Primers for Environmental DNA Metabarcoding With Minimal Amplification of Non-Target Vertebrates

  2. 香港海域におけるインド洋ウスイロイルカの環境DNA検出：qPCRによる解析(プレプリント) Detection of environmental DNA of the Indo-Pacific humpback dolphins in Hong Kong waters using quantitative PCR

  3. 環境DNAを用いた香港海域におけるインド太平洋スナメリの検出(プレプリント) Detecting the Indo-Pacific finless porpoises (Neophocaena phocaenoides) in Hong Kong waters using environmental DNA

サンプリング・前処理

環境DNA分析では、劣化・汚染・作業性が結果の再現性に直結します。ここでは「現場ろ過」「カートリッジ」「携帯システム」「ドローン」「保存」に関する論文を紹介しておきます。

現地ろ過(On-site filtration)

  1. 輸送中のDNA劣化を防ぐため、環境DNA分析用の水サンプルを現地でろ過する On-site filtration of water samples for environmental DNA analysis to avoid DNA degradation during transportation

ステリベクス等カートリッジろ過(Filter cartridge)

  1. 水サンプルろ過および環境DNA抽出のためのフィルターカートリッジの使用 Use of a Filter Cartridge for Filtration of Water Samples and Extraction of Environmental DNA

携帯ろ過・統合サンプリングシステム

  1. ANDe(TM): 完全統合型環境DNAサンプリングシステム ANDe(TM): A fully integrated environmental DNA sampling system

  2. 自己保存性と部分生分解性の環境DNAフィルター A self-preserving, partially biodegradable eDNA filter

ドローン採水(Remote sampling)

  1. 無人航空機を用いた環境DNA調査のための採水 Water sampling for environmental DNA surveys by using an unmanned aerial vehicle

試料保存(Preservation)

  1. カオチン界面活性剤の添加による常温での環境DNA水試料保存のための簡便法 A simple method for preserving environmental DNA in water samples at ambient temperature by addition of cationic surfactant

量(個体数・バイオマス)への接続

メタバーコーディングは基本的に相対量になりやすい一方、環境DNA濃度を個体数・バイオマスへ結びつける研究が進んでいます。ここでは推定の根拠と不確実性要因に関係する論文を紹介しておきます。

  1. 環境DNAを用いた魚類のバイオマス推定 Estimation of Fish Biomass Using Environmental DNA

  2. 隠蔽された外来遺伝子の侵入を定量化する革新的な環境DNAアプローチ A novel environmental DNA approach to quantify the cryptic invasion of non‐native genotypes

  3. 環境DNAを用いた分布とバイオマスの推定精度向上は、より長いDNA断片の急速な分解によって可能になる Rapid degradation of longer DNA fragments enables the improved estimation of distribution and biomass using environmental DNA

  4. 環境DNA分析による絶滅危惧種 リュウキュウアユ(Plecoglossus altivelis ryukyuensis)の生息状況と個体数の評価 Using environmental DNA analyses to assess the occurrence and abundance of the endangered amphidromous fish Plecoglossus altivelis ryukyuensis 解説はこちら

空間・時間ダイナミクス(拡散・分解・検出範囲)

検出された環境DNAが「どこ由来か」を理解するには、移流・拡散・分解の理解が必要です。

拡散・移流(Transport)

  1. コイの環境DNAを対象とした河川おける移流と分解のシミュレーション Simulating the advection and degradation of the environmental DNA of common carp along a river

  2. 環境DNA分析と500m間隔での従来の現地採集調査による河川魚類の検出 Detecting river fish using environmental DNA analysis and a conventional field sampling survey at 500-m intervals

  3. 海洋環境における養殖魚由来環境DNAの拡散と分解 Dispersion and degradation of environmental DNA from caged fish in a marine environment

分解(Degradation)

  1. 水温依存的な環境DNAの分解と細菌量との関連性 Water temperature-dependent degradation of environmental DNA and its relation to bacterial abundance

種内多様性・集団構造・系統地理

環境DNAからハプロタイプや集団構造を推定する研究が増えています。ここでは「遺伝的多様性」「定量ハプロタイプ」「系統地理」の論文を紹介しておきます。

遺伝的多様性(Haplotype / diversity)

  1. 海水環境DNAから推定したジンベイザメ大規模集団の個体群特性 Population characteristics of a large whale shark aggregation inferred from seawater environmental DNA

  2. 環境DNAはどこにでもある: 環境DNAが見つけづらい海洋生物の個体群構造を明らかにする Water, water everywhere: environmental DNA can unlock population structure in elusive marine species

  3. 環境DNAとノイズ除去アプローチを用いた種内遺伝多様性の評価：水槽水を用いた事例研究 Evaluating intraspecific genetic diversity using environmental DNA and denoising approach: A case study using tank water 解説はこちら

定量ハプロタイプ推定(UMI等)

  1. 環境DNA分析を用いた天然魚類個体群における種内遺伝的多様性の定量的評価 Quantitative evaluation of intraspecific genetic diversity in a natural fish population using environmental DNA analysis

  2. HaCeD-Seq: 環境DNAのハプロタイプ数を用いて魚類個体群を信頼性高く簡単に推定する新しい手法 HaCeD-Seq: a Novel Method for Reliable and Easy Estimation About the Fish Population Using Haplotype Count from eDNA

  3. 分子識別子(UMI)を用いたHaCeD-Seq (環境DNAからのハプロタイプ数) の改良解析パイプラインによるマグロ個体群の推定 Estimation of tuna population by the improved analytical pipeline of unique molecular identifier-assisted HaCeD-Seq

系統地理(Phylogeography / landscape genetics)

  1. 環境DNAおよびSNP解析によるドンコ属 Odontobutis の地理的分化と交雑に関する高解像度な洞察(プレプリント) High-resolution insights into the geographic differentiation and hybridisation of Odontobutis gobies through integrated eDNA and SNP analyses

  2. 環境DNA系統地理学：コップ一杯の水から複数の魚種の系統地理学的パターンを再構築することに成功 Environmental DNA phylogeography: Successful reconstruction of phylogeographic patterns of multiple fish species from cups of water

  3. 環境DNAメタバーコーディングの景観遺伝学への適用可能性の検証 Testing the applicability of environmental DNA metabarcoding to landscape genetics

  4. 環境DNA比較系統地理: 淡水ハゼ類の種数の多いグループにおける個体群構造の同時推定 Environmental DNA Comparative Phylogeography: Simultaneous Estimation of Population Structures Within a Species‐Rich Group of Freshwater Gobies

  5. 環境DNAが淡水魚の深い系統地理構造を明らかにする Environmental DNA unveils deep phylogeographic structure of a freshwater fish

新しいサンプリング概念・データ取得(ロングリード／受動採取／ゲノム再構築)

ロングリード x 環境DNA(Nanopore等)

ロングリードは長断片から高解像度な多様性評価や再構築に有利です。

  1. 高解像度遺伝的多様性評価のための長鎖断片環境DNAシーケンシングへの実用的かつ費用対効果の高いアプローチ(プレプリント) A Practical and Cost-Effective Approach to Long-Fragment eDNA Sequencing for High-Resolution Genetic Diversity Assessment

  2. 外洋におけるホホジロザメの検出のための迅速な環境DNA法 A rapid environmental DNA method for detecting white sharks in the open ocean

パッシブサンプリング(Passive sampling)

採水タイミングに依存しない検出・定量を目指すアプローチです。

  1. 淡水魚多様性モニタリングのための受動的な環境DNAサンプラーとしての天然海綿の有効性(プレプリント) Efficacy of natural marine sponges as a passive environmental DNA sampler for freshwater fish diversity monitoring

環境DNAからのミトゲノム再構築(PCR-free long-read)

検出(在/不在)に留まらず、非侵襲に遺伝情報を回収する方向性の研究を紹介しておきます。

  1. PCRフリーのロングリードシーケンシングを用いた水生環境DNAからの完全なミトコンドリアゲノムの非侵襲的再構築(プレプリント) Noninvasive reconstruction of complete mitochondrial genomes from aquatic environmental DNA using PCR-free long-read sequencing

定量メタバーコーディング(相対→定量へ)

相対量になりがちなメタバーコーディングを、内部標準・UMI等で「より定量寄り」にする試みです。

定量MiSeq(Quantitative metabarcoding)

  1. ハイスループットシーケンシングを用いた多種魚類環境DNAの定量モニタリング Quantitative monitoring of multispecies fish environmental DNA using high-throughput sequencing

UMI(Unique Molecular Identifier)

  1. 定量的シーケンシング技術によるメソコズム内の魚類環境DNAの絶対定量とシーケンシングの同時測定 Simultaneous absolute quantification and sequencing of fish environmental DNA in a mesocosm by quantitative sequencing technique

環境RNA(Environmental RNA)

環境RNAは「活動の近さ」や生理状態を反映する可能性があり、環境DNAとは異なる価値が期待されています(ただし分解が速く、運用難度は上がりがちです)。

※ 下記はご提示いただいたリンクをそのまま整理しています。DOI・掲載情報は更新される可能性があるため、最終公開前に一度確認するのがおすすめです。

  1. 水生生態系の健全性評価のための変革的ツールとしての環境RNA: 進歩と課題 Environmental RNA as a transformative tool for aquatic ecosystem health assessment: progress and challenges

  2. 魚類の生物多様性モニタリングにおけるeRNA技術の有効性の評価 - 中国青島沖における事例研究 Evaluating the effectiveness of the eRNA technique in monitoring fish biodiversity – A case study in the Qingdao offshore, China

  3. 魚類の毒性影響を評価するための非侵襲的ツールとしての環境RNA: ピレンに曝露されたニホンメダカを用いた概念実証研究 Environmental RNA as a Noninvasive Tool for Assessing Toxic Effects in Fish: A Proof-of-concept Study Using Japanese Medaka Exposed to Pyrene

  4. 大型生物からの機能性環境RNA (eRNA) 遺伝子の検出：非実験室メタトランスクリプトーム研究の再解析からの示唆 Detection of Functional Environmental RNA (eRNA) Genes from Macro-organisms: Implications from Re-analysis of Non-laboratory Metatranscriptome Studies

  5. メダカの環境RNAの包括的配列解析と皮膚スワブRNAとの比較 Comprehensive Sequencing of Environmental RNA From Japanese Medaka at Various Size Fractions and Comparison With Skin Swab RNA

  6. 海洋システムにおける環境DNAとRNAの放出と分解 Release and degradation of environmental DNA and RNA in a marine system

  7. 環境RNA(eRNA)のmRNAタイピング: ゼブラフィッシュ水槽水を用いた事例研究と水生脊椎動物における環境RNA分析の将来的発展への展望 Messenger RNA-typing of environmental RNA (eRNA): A case study using tank water with perspectives for the future development of eRNA analysis on aquatic vertebrates

  8. 魚類環境RNAは高い予測精度で正確な生態学的調査を可能にする Fish environmental RNA enables precise ecological surveys with high positive predictivity

陸域サンプルでの生物相推定(訪花昆虫)

水以外の媒体(花など)から群集を推定するアプローチです。

  1. 野生花の環境DNAメタバーコーディングで陸生節足動物群集を推定 Environmental DNA metabarcoding of wild flowers reveals diverse communities of terrestrial arthropods

解析技術(デノイジング等)

環境DNA／アンプリコン解析で頻繁に参照される手法論文です。

  1. DADA2 DADA2: High-resolution sample inference from Illumina amplicon data

  2. UNOISE2/3(プレプリント) UNOISE2: improved error-correction for Illumina 16S and ITS amplicon sequencing

その他(技術応用の例)

  1. ホルマリン固定標本からのDNA回収(Vortex fluidics) Vortex fluidics-mediated DNA rescue from formalin-fixed museum specimens

  2. CRISPR(SHERLOCK)による迅速・高精度な種同定 Rapid and accurate species identification for ecological studies and monitoring using CRISPR‐based SHERLOCK