从环境 DNA 预测赤潮和鱼病爆发。

研究概况

爱媛县的海水养殖业非常活跃，鱼类养殖产量位居日本第一，珍珠母和珍珠养殖产量也位居日本前列。特别是位于爱媛县西南部的南阳地区海岸，由于错综复杂的里亚海岸线，海浪平缓，海水每年都会被黑潮产生的被称为 “急潮 “的动态潮流净化数次，是水产养殖渔业的理想环境。然而，突然爆发的赤潮和慢性鱼病造成养殖鱼类和贝类大量死亡和质量下降，据估计，仅宇和会海每年就给渔业造成数亿至数十亿日元的损失。

赤潮是一种浮游生物，尤其是浮游植物在海水中大量繁殖，导致海水变色的现象。一种被称为有毒赤潮浮游生物的特殊浮游生物的大量繁殖会对养殖鱼类和贝类的鳃造成损害，导致其衰弱和死亡。按照惯例，当在水产养殖场观察到海水变色时，会将海水送到地方当局或其他检查机构，在显微镜下进行观察并确定有害物种。然而，此时赤潮区域往往已经扩大到渔场，往往由于应对赤潮的延误而造成重大损失。在鱼病方面，养鱼场中死亡的鱼会由实验室进行病理检查，并根据致病病原体的类型和其他因素采取措施。然而，在许多情况下，此时疾病已经蔓延到渔场，导致大量死亡、长期死亡和质量下降。

如果只关注海水的颜色和养殖鱼类和贝类的外观，这种赤潮和鱼病似乎是突然发生的。但实际上，海水中的有害赤潮浮游生物和病原体会从低浓度逐渐增加，然后肉眼就能看到赤潮并出现明显症状。因此，如果能在有害浮游生物和病原体显现之前的早期阶段检测到它们的扩散，生产者就能在赤潮和鱼病爆发之前或之后立即采取行动，从而大大减少对渔业造成的损失。因此，我们的研究小组建立了一种对有害赤潮浮游生物和鱼病病原体进行基因检测的技术，并开发了一种高灵敏度的赤潮和鱼病早期检测系统，用于监测水产养殖水域中的这些有害微生物。

研究特色

用显微镜检测有害浮游生物需要每毫升至少一个细胞的细胞密度，此外还需要熟练的技术将有害物种与各种类似的浮游生物物种区分开来。病原体也很难用光学显微镜检测到，因为它们是非常小的生物。虽然使用显微镜很难检测到海水中的微生物，但众所周知，海水中含有栖息在水中的各种生物的 DNA，即所谓的 “环境 DNA”，近来已被用于了解水生环境中的生物群和量化生物数量。这项研究的主要特点是以这种 “环境 DNA “为中心，利用基因分析技术对养殖水域中 “环境 DNA “所含的有害微生物进行分析，在赤潮和鱼病显现之前检测出极低浓度的有害微生物，从而及早发现和预测赤潮和鱼病的发生。特别是对宇和海地区赤潮浮游生物的监测表明，即使在发现赤潮之前，Karenia mikimotoi 和 Coccolodinium polycricoides 等有害浮游生物的基因含量也会增加，这对早期发现和预测赤潮是有效的。研究结果如下

本研究的另一个主要目标是通过信息发布系统向生产者快速发布信息。目前，有关赤潮早期发现的信息是通过爱南町运营的爱南町水域信息门户网站提供给生产者的。此外，与爱媛县、大学海岸环境科学研究中心和理工研究院共同设立的宇和会海域状况信息服务“You see U-sea “正在广泛传播赤潮信息和宇和会海域的实时水温信息，并努力将其与早期行动联系起来。

研究的吸引力

浮游植物和病原体是肉眼无法看到的非常微小的微生物，但这项研究的魅力之一就在于我们能够检测到它们在海洋环境中的动态变化。此外，我们开展研究的南阳水产研究中心位于渔业发达的爱媛县爱南町，由于距离渔场非常近，我们可以与当地的生产者、渔业合作社、县政府、町政府以及大学内外的研究机构密切合作开展研究。事实上，本研究是通过与当地生产者的对话，根据赤潮和鱼病对策的研究和开发要求而启动的，并在现场人员的配合下定期进行水样监测。能够直接听取渔业领域的意见，相互合作开展研究，并最终实现实际应用，也是一大魅力所在。

前景

迄今为止，利用基因信息对有害赤潮浮游生物进行监测，可以在赤潮发生之前及早发现。今后，我们打算将此与从爱南镇水域信息门户网站和 “You see U-sea“获取的浮游生物和养殖鱼类周围的环境条件变化（如水温、洋流和天气状况）一起进行验证，以建立一个高精度的赤潮和鱼病爆发预报系统。此外，在这一早期检测和预报系统的基础上，我们还将致力于开发赤潮控制剂，以便及早应对。除了监测病原体基因外，我们还根据鱼类生理状态的变化和各种环境 DNA，开展鱼病爆发预测研究，希望能为水产养殖业的可持续稳定发展做出贡献。

给想从事这项研究的人的信息

渔业科学 “一词给人的印象是一门只研究餐桌上的鱼类和贝类的学科。但实际上，鱼类和贝类生产和养殖过程中的环境维护和风险管理也是水产养殖生产的重要问题。让我们在南洋水产研究中心一起思考海洋环境问题，在这里您可以被大海包围，亲身体验渔业生产！