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• Spatiotemporal Dynamics of Genetic Diversity in the Pale Grass Blue Butterfly After the Fukushima Nuclear Accident

  Toki, M; Taira, W; Sakauchi, K; Otaki, JM

  DIVERSITY-BASEL ( Diversity )  17 ( 10 )   2025年09月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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• Mitochondrial Genetic Mutations in the Pale Grass Blue Butterfly: Possible DNA Damage via the Fukushima Nuclear Accident and Real-Time Molecular Evolution

  Toki, M; Taira, W; Sakauchi, K; Otaki, JM

  DIVERSITY-BASEL ( Diversity )  17 ( 4 ) 275 - 275   2025年04月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  The pale grass blue butterfly Zizeeria maha has been used to evaluate the biological effects of the Fukushima nuclear accident in 2011. Here, we examined the DNA sequences of the mitochondrial gene cytochrome oxidase subunit I (COI) of Z. maha using the field samples collected in 2011–2014 and 2021. Among 641 individuals from 44 localities in Northeastern Japan, we detected a heteroplasmic nonsynonymous nucleotide substitution in one out of three 2012 individuals from Hirono, Fukushima Prefecture, where the biological impact of radioactive pollution was the highest among the localities surveyed in 2012, suggesting DNA damage via initial exposure to short-lived radionuclides. An additional 80 individuals from Hirono in 2021 did not show any substitution, suggesting the extinction of the Hirono mutant by 2021. We also detected another heteroplasmic and homoplasmic nonsynonymous substitution in four out of five 2014 individuals from Shibata, Niigata Prefecture, where radioactive pollution was low. These substitutions were not present in the GenBank records of Z. maha and its sister species Z. karsandra, indicating that intraspecific variation may exceed interspecific variation in Z. maha. These results highlight not only the possible impact of the initial exposure in Fukushima but also real-time molecular evolution of butterflies in the field.

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• The second decade of the blue butterfly in Fukushima: Untangling the ecological field effects after the Fukushima nuclear accident.

  Otaki JM, Sakauchi K, Taira W

  Integrated environmental assessment and management ( Integrated Environmental Assessment and Management )  18 ( 6 ) 1539 - 1550   2022年11月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  Many field observations of the biological effects of the Fukushima nuclear accident have been reported in the first decade after the accident. A series of observational and experimental studies have demonstrated causal adverse effects on the pale grass blue butterfly even at the low-level radiation exposure in the "field," contrary to the dosimetric view that insects are generally tolerant of radiation exposure. However, it has been demonstrated that the pale grass blue butterfly is tolerant of high oral doses of anthropogenic radioactive cesium (137 Cs) under "laboratory" conditions. This field-laboratory paradox can be explained by ecological field effects; for example, radiation stress in the field causes physiological and biochemical changes in the host plant, which then trophically affects butterfly larvae. The second decade of butterfly-based Fukushima research will be devoted to demonstrating how such adverse field effects occur. Changes in the host plant's nutritional contents likely affect butterfly physiology. The host plant may also upregulate secondary metabolites that affect herbivorous insects. The plant may be affected by changes in endophytic soil microbes in radioactively contaminated areas. If demonstrated, these results will reveal that the delicate ecological balances among the butterfly, its host plant, and soil microbes have been affected by radioactive pollution in Fukushima, which has important implications for environmental policies and human health. Integr Environ Assess Manag 2022;18:1539-1550. © SETAC.

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• Ingestional Toxicity of Radiation-Dependent Metabolites of the Host Plant for the Pale Grass Blue Butterfly: A Mechanism of Field Effects of Radioactive Pollution in Fukushima.

  Morita A, Sakauchi K, Taira W, Otaki JM

  Life (Basel, Switzerland) ( Life )  12 ( 5 )   2022年04月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  Biological effects of the Fukushima nuclear accident have been reported in various organisms, including the pale grass blue butterfly Zizeeria maha and its host plant Oxalis corniculata. This plant upregulates various secondary metabolites in response to low-dose radiation exposure, which may contribute to the high mortality and abnormality rates of the butterfly in Fukushima. However, this field effect hypothesis has not been experimentally tested. Here, using an artificial diet for larvae, we examined the ingestional toxicity of three radiation-dependent plant metabolites annotated in a previous metabolomic study: lauric acid (a saturated fatty acid), alfuzosin (an adrenergic receptor antagonist), and ikarugamycin (an antibiotic likely from endophytic bacteria). Ingestion of lauric acid or alfuzosin caused a significant decrease in the pupation, eclosion (survival), and normality rates, indicating toxicity of these compounds. Lauric acid made the egg-larval days significantly longer, indicating larval growth retardation. In contrast, ikarugamycin caused a significant increase in the pupation and eclosion rates, probably due to the protection of the diet from fungi and bacteria. These results suggest that at least some of the radiation-dependent plant metabolites, such as lauric acid, contribute to the deleterious effects of radioactive pollution on the butterfly in Fukushima, providing experimental evidence for the field effect hypothesis.

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• Metabolomic Profiles of the Creeping Wood Sorrel Oxalis corniculata in Radioactively Contaminated Fields in Fukushima: Dose-Dependent Changes in Key Metabolites.

  Sakauchi K, Taira W, Otaki JM

  Life (Basel, Switzerland) ( Life )  12 ( 1 )   2022年01月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  The biological impacts of the Fukushima nuclear accident, in 2011, on wildlife have been studied in many organisms, including the pale grass blue butterfly and its host plant, the creeping wood sorrel Oxalis corniculata. Here, we performed an LC-MS-based metabolomic analysis on leaves of this plant collected in 2018 from radioactively contaminated and control localities in Fukushima, Miyagi, and Niigata prefectures, Japan. Using 7967 peaks detected by LC-MS analysis, clustering analyses showed that nine Fukushima samples and one Miyagi sample were clustered together, irrespective of radiation dose, while two Fukushima (Iitate) and two Niigata samples were not in this cluster. However, 93 peaks were significantly different (FDR < 0.05) among the three dose-dependent groups based on background, low, and high radiation dose rates. Among them, seven upregulated and 15 downregulated peaks had single annotations, and their peak intensity values were positively and negatively correlated with ground radiation dose rates, respectively. Upregulated peaks were annotated as kudinoside D (saponin), andrachcinidine (alkaloid), pyridoxal phosphate (stress-related activated vitamin B6), and four microbe-related bioactive compounds, including antibiotics. Additionally, two peaks were singularly annotated and significantly upregulated (K1R1H1; peptide) or downregulated (DHAP(10:0); decanoyl dihydroxyacetone phosphate) most at the low dose rates. Therefore, this plant likely responded to radioactive pollution in Fukushima by upregulating and downregulating key metabolites. Furthermore, plant-associated endophytic microbes may also have responded to pollution, suggesting their contributions to the stress response of the plant.

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著書 【 表示 ／ 非表示 】

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• ヤマトシジミZizeeria maha(鱗翅目, シジミチョウ科)の多様性と放射能汚染の影響 = Biodiversity and Effects of Radioactive Pollution on the Pale Grass Blue Butterfly, Zizeeria maha(Lepidoptera, Lycaenidae)

  平良 渉 ( 担当: 単著 )

  琉球大学大学院  2016年

• 琉球列島の自然講座 : サンゴ礁・島の生き物たち・自然環境

  琉球大学理学部, 琉球列島の自然講座, 編集委員会 ( 担当: 単著 )

  ボーダーインク  2015年

MISC（その他業績・査読無し論文等） 【 表示 ／ 非表示 】

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• 放射能汚染事故によるヤマトシジミへの影響

  平良 渉

  チョウの舞う自然   ( 26 ) 10 - 17   2018年07月

   

研究発表等の成果普及活動 【 表示 ／ 非表示 】

研究発表等の成果普及活動 【 表示 ／ 非表示 】

• 放射能汚染地域におけるヤマトシジミのDNA 配列解析及び遺伝的多様性

  平良 渉，土岐 万理子, 阪内 香，大瀧 丈二

  第10回福島原発事故による周辺生物への影響に関する勉強会  2025年11月  -  2025年11月   

• 亜熱帯性マダラコオロギの内因性胚休眠を打破する環境要因の検証

  武方宏樹、平良渉、竹村明洋

  第32回日本時間生物学会学術大会  (京都府京都市)  2025年10月  -  2025年10月   

• マングローブスズ幼虫の概潮汐リズム

  吉村粛孝、左倉和喜、平良渉、武方宏樹、後藤慎介

  第32回日本時間生物学会学術大会  (京都府京都市)  2025年10月  -  2025年10月   

• 亜熱帯性マダラコオロギ胚休眠を打破する温度条件の検証

  武方 宏樹, 平良 渉, 竹村 明洋

  日本動物学会第96回名古屋大会  (愛知県名古屋市)  2025年09月  -  2025年09月   

• Both laboratory work and field work are required to understand the pale grass blue butterfly in Fukushima: a possibility of field effects to be considered.

  Taira W, Sakauchi K, Toki M, Yamashito Y, Grung R, Otaki J

  日本放射線影響学会第63回大会  1900年01月  -  1900年01月   

論文査読・海外派遣等、研究諸活動 【 表示 ／ 非表示 】

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• Diversity

  学術論文査読件数 

  2025年04月

  -

  継続中

   

• 沖縄生物学会誌

  学術論文査読件数 

  2025年04月

  -

  継続中

   

• Fauna Ryukyuana

  学術専門雑誌等編集 

  2024年09月

  -

  継続中

   

科研費獲得情報 【 表示 ／ 非表示 】

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• 放射性セシウムの化学的性質及びカリウムチャネルへの作用を考慮した生物影響評価

  若手研究

  課題番号: 21K17902

  研究期間: 2021年04月  -  2025年03月 

  代表者: 平良 渉 

  直接経費: 3,600,000（円）  間接経費: 4,680,000（円）  金額合計: 1,080,000（円）

  　概要を見る

  本研究は、放射性物質の化学的な性質や崩壊に伴う元素の変化の観点からアプローチすることで、原子力事故によって生じる生物影響のメカニズム解明を目指すことを目的としている。また、土壌性の緑藻類であるクラミドモナスを材料に用いることで、光合成等の植物的な要素についても考察できるようにしている。 放射線量ではなく、放射性物質の元素の違いによる影響を検討するために、それぞれの放射性物質から出る放射線を細胞がどの程度吸収するかを推定する必要がある。そこで、令和3年度は放射線の吸収線量のシミュレーションを行い、実験条件の検討を行った。培養の際の培地中の放射性物質の濃度に対する、吸収線量が推定され、培地条件の設定が可能になった。 さらに、培養実験に用いる株として、高カリウム要求株（カリウムチャネルの変異株）、放射線高感受性株、対照群となる野生株を入手し、培養条件の検討（高カリウム培地の検討など）を行い、それらの培地による系統維持が可能となった。また、細胞数や細胞サイズ等を測定するセルカウンターを整備した。これらにより、培養実験を行う基盤的な環境が整った。 今後は、これらの成果によって設定した培養条件で培養実験を行い、細胞増殖率や細胞サイズを測定、比較する。放射性セシウムと放射性カリウムでの影響を比較し、さらに株間での影響の違いも明らかにする。それらにより、放射性核種による影響の違いやカリウムチャンネルの関連性について考察を行う予定である。

• 放射性セシウムの化学的性質及びカリウムチャネルへの作用を考慮した生物影響評価

  若手研究

  課題番号: 21K17902

  研究期間: 2021年04月  -  2025年03月 

  代表者: 平良 渉 

  直接経費: 3,600,000（円）  間接経費: 4,680,000（円）  金額合計: 1,080,000（円）

  　概要を見る

  本研究は、放射性物質の化学的な性質や崩壊に伴う元素の変化の観点からアプローチすることで、原子力事故によって生じる生物影響のメカニズム解明を目指すことを目的としている。また、土壌性の緑藻類であるクラミドモナスを材料に用いることで、光合成等の植物的な要素についても考察できるようにしている。 放射線量ではなく、放射性物質の元素の違いによる影響を検討するために、それぞれの放射性物質から出る放射線を細胞がどの程度吸収するかを推定する必要がある。そこで、令和3年度は放射線の吸収線量のシミュレーションを行い、実験条件の検討を行った。培養の際の培地中の放射性物質の濃度に対する、吸収線量が推定され、培地条件の設定が可能になった。 さらに、培養実験に用いる株として、高カリウム要求株（カリウムチャネルの変異株）、放射線高感受性株、対照群となる野生株を入手し、培養条件の検討（高カリウム培地の検討など）を行い、それらの培地による系統維持が可能となった。また、細胞数や細胞サイズ等を測定するセルカウンターを整備した。これらにより、培養実験を行う基盤的な環境が整った。 今後は、これらの成果によって設定した培養条件で培養実験を行い、細胞増殖率や細胞サイズを測定、比較する。放射性セシウムと放射性カリウムでの影響を比較し、さらに株間での影響の違いも明らかにする。それらにより、放射性核種による影響の違いやカリウムチャンネルの関連性について考察を行う予定である。

その他研究費獲得情報 【 表示 ／ 非表示 】

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• 島と海の未来をつなぐ共育デザイン

  研究費種類: 学内助成（後援会・財団含む）  参画方法: 研究代表者

  研究種別: 研究助成  事業名: 戦略的地域連携推進経費地域協働プロジェクト推進事業

  研究期間: 2025年06月  -  2026年03月 

  代表者: 平良 渉  連携研究者: 土岐 知弘  資金配分機関: 琉球大学

  直接経費: 700,000（円）  間接経費: 0（円）  金額合計: 700,000（円）

• 地域共用型デジタルアーカイブシステム構築共同事業

  研究費種類: 公的研究費（省庁・独法・大学等）  参画方法: 研究代表者

  研究種別: その他  事業名: Innovate MEUM事業

  研究期間: 2024年08月  -  2026年03月 

  資金配分機関: 文化庁

  直接経費: 8,000,000（円）  間接経費: 0（円）  金額合計: 8,000,000（円）

担当授業科目（学内） 【 表示 ／ 非表示 】

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