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Araki Hitoshi

Research Faculty of Agriculture　Fundamental AgriScience Research　Agrobiology and BioresourcesProfessor
One Health Research CenterProfessor

Researcher basic information

■ Degree
  • 博士（理学）, 九州大学
■ URL
researchmap URLホームページURL■ Various IDs
J-Global ID■ Research Keywords and Fields
Research Keyword
  • fish
  • Environmental DNA
  • anthoropogenic changes
  • Adaptation
  • Evolution
Research Field
  • Life Science, Biodiversity and systematics
  • Life Science, Ecology and environment
  • Life Science, Evolutionary biology
■ Educational Organization

Career

■ Career
Career
  • Apr. 2024 - Present
    Kyushu University, Center for Research and Education of Environmental Technology Faculty of Engineering, Visiting professor
  • Apr. 2013 - Present
    Hokkaido University, Research Faculty of Agriculture, Devision of Environmental Resources, Professor
  • Sep. 2023 - Dec. 2023
    McGill University, Department of Biology, Faculty of Science, Visiting professor, Canada
  • Jan. 2008 - Mar. 2013
    Eawag, Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, Department of Fish Ecology and Evolution, Group leader
  • Jul. 2004 - Dec. 2007
    Oregon State University, Department of Zoology, Postdoctoral research associate
  • Apr. 2001 - Jun. 2004
    University of Chicago, Department of Ecology and Evolution, Postdoctoral fellow
Educational Background
  • Apr. 1997 - Mar. 2001, Kyushu University, Graduate School of Medical Science
  • Apr. 1995 - Mar. 1997, Kyushu University, Graduate School of Science
  • Apr. 1991 - Mar. 1995, Kyushu University, Faculty of Science, Department of Biology
Committee Memberships
  • Apr. 2022 - Present
    サケ学研究会, 事務局長
  • Aug. 2018 - Present
    日本進化学会, 理事, Society
  • Jan. 2018 - Present
    環境ＤＮＡ学会, 理事, Society
  • Apr. 2020 - Mar. 2022
    サケ学研究会, 会長, Society
  • Oct. 2016 - Mar. 2022
    サケ学研究会, 幹事, Society
  • Jan. 2014 - Aug. 2018
    日本進化学会, 編集幹事, Society

Research activity information

■ Awards
  • 2007, Society of Evolutionary Studies, Japan, Awards for encouragement of young scientist
    Hitoshi Araki
■ Papers
■ Other Activities and Achievements
■ Syllabus
  • 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
■ Research Themes
  • Understanding migratory fishes in rivers and coasts
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2023 - 31 Mar. 2027
    荒木 仁志; 峰岸 有紀; 仲岡 雅裕
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, 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
    30 Jun. 2023 - 31 Mar. 2026
    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)
    01 Apr. 2020 - 31 Mar. 2023
    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
  • Monitoring of fauna of the Northern Territory, with a special attention to the sika deer and the European mink
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    01 Apr. 2020 - 31 Mar. 2023
    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。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Hokkaido University, 20K06086
  • Understanding genetic diversity, population structure and natural distribution of a critically endangered salmonid species (Sakhalin taimen) using environmental DNA
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for JSPS Fellows
    10 Nov. 2017 - 31 Mar. 2020
    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。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for JSPS Fellows, Hokkaido University, 17F17391
  • Environmental DNA survey for estimating migratory fish distribution and evaluating impacts of river structures
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2017 - 31 Mar. 2020
    Araki Hitoshi
    In this study, we developed environmental DNA detection systems for understanding distribution and movement of migratory fish species and evaluating impacts of river structures on them. We found that hidden distributions of endangered Sakhalin taimen and Shishamo smelt and their migratory patterns, as well as Hokkaido-wide distributions of >50 freshwater and anadromous fish species including invasive fish species. Together with estimations of environmental parameters, our results suggested that dams and weirs cause local extinctions of salmonid species and that development of fish ladder had positive effects on fish migration.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, 17H03623
  • An ecological maintenance mechanism of genetic diversity focusing on spatial structure and population dynamics of the Hokkaido vole
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    01 Apr. 2014 - 31 Mar. 2017
    SAITOH Takashi
    The relationship between mtDNA and ncDNA diversity was analyzed in order to test a theoretical prediction that mtDNA diversity should be much lower than ncDNA diversity. In contrast to this prediction, mtDNA diversity was higher than ncDNA diversity in many mammalian and avian populations. This was attributed to higher mutation rate in mtDNA, while high variation of the diversities was interpreted as a result of population fluctuation. The relationship between mtDNA and ncDNA diversity differed between mammalian and avian populations: mtDNA diversity was higher in mammals than in birds. This difference could be explained by different dispersal tendency. Male-biased dispersal prevails in mammals, where female-biased dispersal is common in birds. These results supported my hypothesis that sub-population structure plays an important role in maintaining genetic diversity.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, 26291086
  • Understanding genetics and value of wild salmon run
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    01 Apr. 2014 - 31 Mar. 2017
    Araki Hitoshi; SATO Shunpei; KOIZUMI Itsuro; O' MALLEY Kathleen
    Salmon is very popular in Japan. While majority of fish in a market is hatchery-reared, ecology of wild salmon is largely unknown. In this study, we investigated genetic basis of wild chum salmon, which returned to their mother rivers at different timings. We found that in some rivers in Japan, early-run population and late-run population are clearly distinct both in timing and the population genetic structure. In addition, the population genetic structure in a river where hatchery fish have been imported was similar to that in its source, despite the fact that the river holds large amount of wild population at this point of time. These results suggest that salmon populations with different run timings are genetically differentiated even within a same river, and that they should be managed differently.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, Principal investigator, Competitive research funding, 26292102
  • Non-invasive monitoring and biomass estimation of salmonid fish using environmental DNA
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
    01 Apr. 2014 - 31 Mar. 2017
    ARAKI Hitoshi; KONDO Michio; DOI Hideyuki; SATO Shunpei
    Monitoring and biomass estimation of wild organisms are of central importance in conservation biology. However, aquatic organisms are difficult to monitor because of their difficulties in catch and visual observations in the wild.
    In this study, we aimed to establish a new molecular method for monitoring and biomass estimation of salmonid species in the wild. We use environmental DNA, which is defined as DNA from environmental media (e.g., water for fish), in order to identify and estimate the amount of wild organisms nearby. Results from our rearing experiments, together with our trials in rivers and the ocean, suggest that environmental DNA we detected indeed reflects the presence/absence and spatio-temporal variation in salmonid species.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research, Hokkaido University, Principal investigator, Competitive research funding, 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 - 2004
    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 - 2000
    荒木 仁志
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 九州大学, 99J03231