ミジンコの生殖機構からみた有性生殖と単為生殖の進化

• Project/Area Number: 12J04065
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Evolutionary biology
• Research Institution: Iwate Medical University (2014); Okazaki Research Facilities, National Institutes of Natural Sciences (2012-2013)
• Principal Investigator: 蛭田 千鶴江 岩手医科大学, 教養教育センター, 助教
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,630,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2012: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: ミジンコ / 単為生殖 / 有性生殖 / 減数分裂 / 生殖様式 / マイクロインジェクション / RNAi / ゲノム編集

Outline of Annual Research Achievements

ミジンコは、環境の変化に応答して単為生殖と有性生殖を使い分けているが、いずれの生殖様式でも２倍体の個体が生まれる。本研究では、この２つの生殖様式が卵形成過程のどの段階がどのように異なることで実現するのかを解明することを目的としている。
有性生殖様式については、昨年度までに得たオスの誘導や交尾についての知見をもとに受精の時期や場所、卵形成時の減数分裂過程を記載すべく経時的なサンプリングと組織標本の観察を進めている。さらに、マイクロサテライトマーカーを用いて、交配が起こりやすい系統の組み合わせや、交配を安定的に誘導できる条件を検討している。
単為生殖については、第１減数分裂が途中で停止しスキップする「減数しない減数分裂」が起こることがわかっているが、分裂の停止への関与が予想される細胞周期制御関連因子の阻害剤を用いた実験を進めている。
さらに、生殖様式の分子機構を解析するために、ミジンコにおいて初となる人工制限酵素TALEN（Transcription activator-like effector nuclease）を用いた標的遺伝子の破壊（ノックアウト）法を確立した。これらの成果は、BMC Biotechnology誌に掲載され、Highly accessed paperに認定された（Hiruta et al., 2014）。さらにノックイン法の確立に着手し、ミジンコのゲノム編集基盤の整備を進めている。これらの技術により、生殖細胞特異的な遺伝子発現および機能解析やヒストンなどの標識による減数分裂時の染色体挙動の解析を展開していく予定である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Targeted gene disruption by use of transcription activator-like effector nuclease (TALEN) in the water flea Daphnia pulex (2014)
  • Author(s): Chizue Hiruta, Yukiko Ogino, Tetsushi Sakuma, Kenji Toyota, Shinichi Miyagawa, Takashi Yamamoto, Taisen Iguchi
  • Journal Title: BMC Biotechnology Volume: 14 Issue: 1 Pages: 95-95
  • DOI: 10.1186/s12896-014-0095-7
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Formation and structure of the ephippium (resting egg case) in relation to molting and egg laying in the water flea Daphnia pulex De Geer (Cladocera : Daphniidae) (2014)
  • Author(s): Chizue Hiruta, Shin Tochinai
  • Journal Title: Journal of Morphology Volume: (In press) Issue: 7 Pages: 760-767
  • DOI: 10.1002/jmor.20255
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a microinjection system for RNA interference in the water flea Daphnia pulex (2013)
  • Author(s): Chizue Hiruta, Kenji Toyota, Hitoshi Miyakawa, Yukiko Ogino, Shinichi Miyagawa, Norihisa Tatarazako, Joseph R Shaw, Taisen Iguchi
  • Journal Title: BMC Biotechnology Volume: 13(96) Issue: 1 Pages: 96-96
  • DOI: 10.1186/1472-6750-13-96
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spindle Assembly and Spatial Distribution of γ-tubulin during Abortive Meiosis and Cleavage Division in the Parthenogenetic Water Flea Daphnia pulex (2012)
  • Author(s): Chizue Hiruta
  • Journal Title: Zoological Science Volume: 29(11) Issue: 11 Pages: 733-737
  • DOI: 10.2108/zsj.29.733
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ミジンコの単為発生卵を凍結保存する技術の確立に向けて (2014)
  • Author(s): 蛭田千鶴江, 田中大介, 宮川信一, 宮川一志, 豊田賢治, 角谷絵里, 井口泰泉
  • Organizer: Cryopreservation Conference 2014
  • Place of Presentation: 愛知県岡崎市、岡崎コンファレンスセンター
  • Year and Date: 2014-10-23
  • Invited
• [Presentation] ミジンコ(Daphnia pulex)におけるPlatinum TALENを用いた標的遺伝子破壊法の確立 (2014)
  • Author(s): 蛭田千鶴江, 荻野由紀子, 佐久間哲史, 豊田賢治, 山本卓, 井口泰泉
  • Organizer: 第４回ゲノム編集研究会
  • Place of Presentation: 広島県広島市、広島国際会議場
  • Year and Date: 2014-10-06
• [Presentation] ミジンコにおける人工制限酵素TALENを用いた遺伝子破壊法の確立 (2014)
  • Author(s): 蛭田千鶴江, 荻野由紀子, 豊田賢治, 佐久間哲史, 山本卓, 井口泰泉
  • Organizer: 日本動物学会第85回大会
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市、東北大学
  • Year and Date: 2014-09-13
• [Presentation] Approach to establishing a tool for targeted gene disruption by using TALEN in the water flea Daphnia pulex (2014)
  • Author(s): Chizue Hiruta, Yukiko Ogino, Kenji Toyota, Taisen Iguchi
  • Organizer: 日本発生生物学会第47回大会
  • Place of Presentation: 愛知県名古屋市、ウィンク愛知
  • Year and Date: 2014-05-29 – 2014-05-30
• [Presentation] Abortive meiosis found in the oogenesis of parthenogenetic Daphnia pulex (2014)
  • Author(s): Chizue Hiruta, Shin Tochinai, Taisen Iguchi
  • Organizer: EMBO Conference "The Mighty Daphnia : past, present and future" and Daphnia Genomics Consortium 2014 meeting
  • Place of Presentation: Bramall Music Building, University of Birmingham, (イギリス)
  • Year and Date: 2014-01-23
• [Presentation] Approach to establishing tools for gene functional analysis and cryopreservation in Daphnia pulex (2014)
  • Author(s): Chizue Hiruta, Kenji Toyota, Hitoshi Miyakawa, Shinichi Miyagawa, Yukiko Ogino, Norihisa Tatarazako, Joseph R Shaw, Daisuke Tanaka, Taisen Iguchi
  • Organizer: EMBO Conference "The Mighty Daphnia : past, present and future" and Daphnia Genomics Consortium 2014 meeting
  • Place of Presentation: Bramall Music Building, University of Birmingham, (イギリス)
  • Year and Date: 2014-01-21
• [Presentation] Development of an RNA interference method using microinjection in the water flea Daphnia pulex (2013)
  • Author(s): Chizue Hiruta, Kenji Toyota, Hitoshi Miyakawa, Taisen Iguchi
  • Organizer: 日本発生生物学会第46回大会
  • Place of Presentation: くにびきメッセ(島根県)
  • Year and Date: 2013-05-30
• [Presentation] ミジンコDaphnia pulexの生殖様式 (2013)
  • Author(s): 蛭田千鶴江
  • Organizer: ミジンコセミナー
  • Place of Presentation: 宮城県 東北大学(招待講演)
  • Year and Date: 2013-02-22
• [Presentation] ミジンコ(Daphnia pulex)初期胚へのマイクロインジェクション法の確立に向けて (2012)
  • Author(s): 蛭田千鶴江
  • Organizer: 日本動物学会中部支部会 松本大会
  • Place of Presentation: 長野県 松本市浅間温泉みやま荘
  • Year and Date: 2012-11-18
• [Book] Chapter 7. Sexual reproduction is a key element in the life history strategy of water fleas, Daphnia magna and Daphnia pulex-Casting a spotlight on male induction and its morphology-In : Daphnia : Biology and Mathematics Perspectives (2014)
  • Author(s): Chizue Hiruta, Kenji Toyota, Hitoshi Miyakawa, Eri Sumiya, Taisen Iguchi
  • Total Pages: 433
  • Publisher: Nova
• [Remarks] ミジンコにおける人工制限酵素Platinum TALENを用いた遺伝子破壊法の確立
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/pressroom/news/2014/12/19.html
• [Remarks] 蛭田千鶴江 Chizue Hiruta
  • URL: https://sites.google.com/site/chizuehiruta/