荒木 仁志 (アラキ ヒトシ)

農学研究院 基盤研究部門 生物資源科学分野教授
One Healthリサーチセンター教授

研究者基本情報

■ 学位
  • 博士(理学), 九州大学
■ URL
researchmap URLホームページURL■ ID 各種
J-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード
  • 魚類
  • 環境DNA
  • 人為改変
  • 環境適応
  • 生物進化
研究分野
  • ライフサイエンス, 多様性生物学、分類学
  • ライフサイエンス, 生態学、環境学
  • ライフサイエンス, 進化生物学
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
経歴
  • 2024年04月 - 現在
    九州大学, 大学院 工学研究院 附属 環境工学研究教育センター, 客員教授
  • 2013年04月 - 現在
    北海道大学大学院, 農学研究院 環境資源学部門, 教授
  • 2023年09月 - 2023年12月
    カナダ・マギル大学理学部, 理学部生物学科, 客員教授, カナダ
  • 2008年01月 - 2013年03月
    スイス水圏科学技術研究所, 魚類生態進化学科, グループリーダー
  • 2004年07月 - 2007年12月
    オレゴン州立大学, 動物学科, ポストドクトラル・リサーチアソシエイト
  • 2001年04月 - 2004年06月
    シカゴ大学, 生態進化学科, ポストドクトラル・フェロー
学歴
  • 1997年04月 - 2001年03月, 九州大学, 大学院 医学系研究科 分子生命科学専攻
  • 1995年04月 - 1997年03月, 九州大学, 大学院 理学研究科 分子集団遺伝学専攻
  • 1991年04月 - 1995年03月, 九州大学, 理学部, 生物学科
委員歴
  • 2022年04月 - 現在
    サケ学研究会, 事務局長
  • 2018年08月 - 現在
    日本進化学会, 理事, 学協会
  • 2018年01月 - 現在
    環境DNA学会, 理事, 学協会
  • 2020年04月 - 2022年03月
    サケ学研究会, 会長, 学協会
  • 2016年10月 - 2022年03月
    サケ学研究会, 幹事, 学協会
  • 2014年01月 - 2018年08月
    日本進化学会, 編集幹事, 学協会

研究活動情報

■ 受賞
  • 2007年, 日本進化学会, 研究奨励賞
    荒木仁志
■ 論文
■ その他活動・業績
■ 主な担当授業
  • 生態進化学特論, 2024年, 修士課程, 農学院
  • 生物生態・体系学特論Ⅱ, 2024年, 修士課程, 農学院
  • 一般教育演習(フレッシュマンセミナー), 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 動物生態学概論, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 卒業論文, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 生物・化学実験Ⅰ, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 生物・化学実験Ⅱ, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 生物資源科学実験Ⅱ, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 生物資源科学演習Ⅰ, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 生物資源科学演習Ⅱ, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 生物資源科学演習Ⅲ, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 生物資源科学演習Ⅳ, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 生物多様性学, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 生物学概論, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 国際交流Ⅰ, 2024年, 学士課程, 国際本部
  • 生物資源科学特講, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 環境と人間, 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 基礎遺伝学, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 生物資源科学実験Ⅰ, 2024年, 学士課程, 農学部
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • 通し回遊魚の河川沿岸域利用実態の解明
    科学研究費助成事業
    2023年04月01日 - 2027年03月31日
    荒木 仁志; 峰岸 有紀; 仲岡 雅裕
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 23H00329
  • 環境核酸を用いた絶滅危惧種イトウの有効集団サイズ・遺伝子発現推定技術の開発と実践
    科学研究費助成事業
    2023年06月30日 - 2026年03月31日
    荒木 仁志; 坂田 雅之
    日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 北海道大学, 23K18145
  • 環境DNAを用いたサケ科魚類および回遊性魚類の種内多型解析手法の開発
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2020年04月01日 - 2023年03月31日
    荒木 仁志
    本研究プロジェクトは、生態学分野の新しいツールの一つである「環境DNA」を用いて魚類の生物分布や遺伝的多様性を同時検出・評価することを目的としている。水圏では、水を汲みその中に含まれるDNAを解析する環境DNA技術は捕獲や目視によらない非侵襲的な種判別技術として目覚ましい発展を遂げている。しかしそのDNAには種内多型情報も含まれるため、これに基づく集団遺伝解析への応用可能性がある。そこで本研究では回遊性魚類を主なターゲットに環境DNA技術を核ゲノム中のマイクロサテライトマーカーに適用し、同マーカーの種内多型情報に基づく集団遺伝解析手法の確立をめざす。
    R3年度は北海道・千歳川における定期採水を継続すると共に、そこで得られた環境DNAサンプルを分析、サケ由来の環境DNAの検出を行うと同時に種内多型を検出するためのマイクロサテライトマーカーの開発を行った。その結果、作成した22個のマーカー候補のうち21個についてはサケの種内多型を確認でき、18個については千歳川由来の環境DNAからも対立遺伝子のPCR増幅が見られることが分かった。ただし一部のマーカーは他のサケ科魚類でも僅かながら誤増幅が起こることも判明したため、これらの種が共存しうる河川での使用時には注意が必要となる。一方、これまで研究室で収集した北海道内広域サンプルの解析の結果から、地域変異差の大きい純淡水魚を対象とした環境DNA解析では、ハードルの高い核DNAではなく、相対的に収集の容易なミトコンドリアDNAを用いた種内多型解析が可能な場合あることが分かってきた。今後はこれら回遊魚・純淡水魚を含めた環境DNA解析を行うことで、この技術の種内多型解析研究への応用可能性を広く明らかにしていく。なお、これらの結果は2021年11月に研究代表者が主催した国際学会、環境DNA学会第四回大会において発表を行った。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 20H03005
  • 北方四島における動物相の継続的モニタリング―エゾシカとヨーロッパミンクに注目して
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2020年04月01日 - 2023年03月31日
    大舘 智志; 荒木 仁志; 河合 久仁子
    内容
    昨年度(令和3年)は、令和2年度に続いて新型コロナ対策のために北方領土に渡航することができなかった。そのかわりに研究計画にも述べてあるように北方領土に隣接した北海道東部の根室市や浜中町に哺乳動物相の捕獲調査を行った。それによると令和3年度は真無盲腸目のトガリネズミ類の個体数密度が低く、特にオオアシトガリネズミの密度がかなり減っていた。一方で浜中町ではイタチ科のラッコが海で繁殖しているのを確認した。ニホンジカについては道東地域では例年通りの高密度であった。一方、現地に直接おもむけない北方領土についての情報は国後島のクリリスク自然保護区の所長や所員から得た。それによると2021年の春の段階ではエゾシカが国後島に数頭存在しているのが確認されたが、色丹島や歯舞諸島などの他の北方領土では確認されていない。また国後島でも繁殖は確認されていない。国後島のヨーロッパミンクについては情報不足ではあるが生息していることは確かであった。事前に採集してある国後島と択捉島の環境DNAの分析では、哺乳類についてはエゾシカとヨーロッパミンクは検出されなかった。一方、淡水魚類については淡水性のサケ・マス類などが検出された。
    意義
    北方領土に隣接する北海道東部では例年通りにシカの密度は高かった。このことはいつでも北方領土へのさらなるシカの移住が起こりうることを示している。また国後島ではシカは前年に確認した個体が生存していると思われるが、繁殖していないということは、まだ当地でシカが増加するという段階にはないことを示している。一方、ヨーロッパミンクは現地調査ができない状況が最大の研究上の障害であることが明確になった。
    重要性
    モニタリングは継続することが重要であるが、現地に赴けない状況下では現地の協力機関や協力者との密な情報のやり取りにより必要な知見をえることができる。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 20K06086
  • 絶滅危惧種イトウの環境DNAによる遺伝的多様性、個体群構造と分布の解明
    科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    2017年11月10日 - 2020年03月31日
    荒木 仁志; CAMPBELL MATTHEW
    本研究は日本最大の淡水魚で絶滅危惧種であるイトウの生態に関する新たな知見を得るため、昨今進展目覚ましい環境DNAを用いた手法を核DNAの種内多型に応用する技術開発を目標としている。現在環境DNA技術は主に細胞内小器官の一つであるミトコンドリアのDNAを基に解析されているが、ミトコンドリアDNAは一般に種内多型に乏しく、同一種内でおこる変異の多くを反映していない。そこで、環境水中の核DNA情報をより高密度で集積することにより、「一すくいの水から希少種・野外集団の遺伝的多様性評価」へとつなげるのが本研究プロジェクトの狙いである。この技術開発が実現すれば、イトウに限らず希少種を捕獲したり傷つけたりすることなく彼らの遺伝的多様性を評価できるばかりか、過去のボトルネック、集団間の遺伝的交流といった歴史についても推定が可能となることが期待される。
    これにはRAD-seqと呼ばれる手法を用い、本解析に適したゲノムスケールでの核DNAマーカー探索を行う必要があるため、H29年度はこの解析を実施するためのサンプル収集と予備的な解析を実施した。共同研究者であるマシュー・キャンベル(JSPS外国人特別研究員)の着任がH29年10月末であったことから、昨年度は5カ月間という限られた期間ではあったが、研究協力者らの協力の下、約30個体のイトウ組織サンプルからのDNA抽出が実現し、これらのサンプルを基にRAD-seq法による核DNAマーカー開発の準備が整いつつある。
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 北海道大学, 17F17391
  • 環境DNAを用いた回遊性魚類分布推定と河川工作物の影響評価
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2017年04月01日 - 2020年03月31日
    荒木 仁志; 福島 路生
    本研究プロジェクトは、生態学分野において発展目覚ましい「環境DNA」を用いて、地域特異性の高い回遊性魚類の生物分布や季節性、河川工作物の影響を客観的かつ網羅的に解明することを目的としている。河川工作物には大規模なダムから大小さまざまな堰堤・カルバートなど様々なものがあり、また新たに魚道を新設した場所など、その形態は多岐にわたる。これら個別の状況を体系立てて整理し、環境DNAメタバーコーディングと呼ばれる手法により、工作物上下の魚類相を明らかにするのが目下の目標となっている。
    H30年度はH29年度に引き続き国立環境研究所の協力の下、胆振・日高地方をはじめ北海道内約100河川(二年合計では250河川)において本解析に供する河川水サンプルの収集を行った。これらのサンプルは申請者(荒木)の所属する北海道大学農学部において継続して解析中だが、初年度に調査を行った道北・道東地方の河川水からは回遊魚であるサケやサクラマス、カラフトマスはもちろんのこと、絶滅危惧種イトウや希少種エゾホトケを含む多数の魚種由来の環境DNA検出が見られている。
    これらの研究成果は日本生態学会(神戸大会)や環境DNA学会(東京)で発表したほか、環境アセスメント協会や魚道研究会、猿払イトウ保全協議会シンポジウムでの招待講演等でも発表を行い、専門家・一般市民を交えての情報交換を行った。
    最終年度となるH31年度にはこれらの結果をもとに河川工作物上下比較による各魚種の遡上阻害の有無を評価する予定だが、サケ、イトウ、サクラマス、シシャモについては種特異的な環境DNA定量プライマー開発に基づく生物量推定も進めており、上記サンプルの一部を用いて定性的のみならず定量的な評価を可能にする。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 17H03623
  • 遺伝的多様性維持機構の解明:ヤチネズミ個体群の空間構造と個体数変動に着目して
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2014年04月01日 - 2017年03月31日
    齊藤 隆; 荒木 仁志
    mtDNAとncDNAの多様性は,理論上,mtDNAの方が著しく低くなると予想されている。これを実証するために,哺乳類,鳥類個体群の観察と個体群構造の分析を行った。その結果,予測とは異なり,多くの個体群でmtDNAの多様性がncDNAよりも高かった。これは,突然変異率がmtDNAでより高いという性質で説明できたが,データの大きなばらつきは個体数変動の結果であると考えられた。哺乳類,鳥類間の違い(哺乳類でmtDNAの多様性がより高い)は,分散行動の性差の違いで説明できた。これらの結果は,遺伝的多様性の維持機構において個体群構造が重要な機能を持つという報告者の仮説を支持するものである。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 26291086
  • 野生サケとは何か? 河川遡上期を決める 遺伝的基盤と資源量 への貢献度の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2014年04月01日 - 2017年03月31日
    荒木 仁志; 森田 健太郎; 佐藤 俊平; 小泉 逸郎; O' Malley Kathleen
    サケは日本人には身近な魚だが、その大半は人工飼育されたサケ稚魚の放流に頼っている。一方、川で生まれた野生魚についてはその実態がよく分かっていない。そこで本研究では、サケの産卵遡上に注目し、遡上時期と関わる遺伝子の違いを探った。その結果、サケ遡上河川の一部では前期遡上群と後期遡上群が明確に分かれており、これらの間に遺伝的な違いが生じていることが分かった。また、人工飼育魚を他の河川から移植している川では、現在は野生サケが繁殖しているものの遺伝的には移植元の河川とよく似た組成となっていた。これらの結果は、サケには遡上時期によって遺伝的に明確な差異があり、別々の管理・保全が必要なことを示唆している。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 26292102
  • 環境DNAを用いた回遊性サケ科魚類の非侵襲的モニタリングとバイオマス推定
    科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    2014年04月01日 - 2017年03月31日
    荒木 仁志; 近藤 倫生; 土居 秀幸; 佐藤 俊平; 高原 輝彦; 源 利文
    野生生物のモニタリングや生物資源の正確な把握は生物資源保全学上の急務となっているが、実証的な研究には様々な制限が伴う。殊に水圏に生息する生物はその捕獲が困難で、これまでごく限られた情報を基にその資源量推定を行ってきた。
    本研究では水から周辺生物のDNAを検出する環境DNAと呼ばれる技術を用いて、サケ科魚類を対象に、野外で捕獲に頼らず資源量を推定する新しい手法の開発に取り組んだ。その結果、管理環境下では検出された環境DNA量が生物量を反映しており、野外においても河川・海洋を問わず、回遊魚であるサケの季節消長や空間分布をある程度正確に検出できることが明らかになった。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 26640136
  • シロイヌナズナの抵抗性遺伝子と病原体抗原遺伝子の共進化に関する研究
    科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    2002年 - 2004年
    荒木 仁志
    シロイヌナズナで見つかっている病原体認識遺伝子、R遺伝子は、LRRと呼ばれるシグナル伝達に関わると思われる領域を持ち、バクテリアの持つAvr遺伝子の産物を特異的に認識して免疫反応を引き起こす。しかしながら、R遺伝子、Avr遺伝子の分子進化上の対応関係については未だ明らかにされていない。本研究は、シロイヌナズナのR遺伝子の一つ、RPS5の種内変異を解析すると共に、自然界における主要な病原体と思われるPseudomonas viridiflavaのAvr遺伝子を同定し、種内変異を基にR遺伝子との共進化のパターンについて解析を行うことにより、植物の抵抗性遺伝子とバクテリアの抗原遺伝子の間の相互作用、植物の免疫システムの獲得プロセスを解明することを目的としている。
    本年度は、昨年度より研究代表者が共同研究者であるシカゴ大学生態進化学講座のメンバーと共に携わってきたRPS5の種内変異の解析を行い、この遺伝子が、これまで一般に受け入れられていた「軍拡競争仮説」の予測に反して分子進化上、長期にわたって「病原体抵抗性・非抵抗性」の種内多型を選択的に維持していることを示した。また、自家受精型であるこのシロイヌナズナにおいて、上記の遺伝子で選択的種内多型を維持したことがゲノム上の隣接する遺伝子に与える影響を、周辺部位のDNA多型から推定したところ、その影響の範囲がおよそ10KB以内であったことも示した。さらに、バクテリアの一種、Pseudomonas viridiflava及びPseudomonas syringaeがシロイヌナズナに寄生する天然の寄生バクテリアであることを示すに当たって、寄生に不可欠なプロセスに関与する複数の遺伝子がこれらのバクテリアに存在することを示した.。
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 九州大学, 02J08855
  • キイロショウジョウバエのアミラーゼ遺伝子におけるエサ環境と適応度に関する研究
    科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    1999年 - 2000年
    荒木 仁志
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 九州大学, 99J03231