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Molecular mechanisms of atypical development and reproduction caused by hybridization and the application to breeding in fishes

Research Project

Project/Area Number 15H02457
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Aquatic bioproduction science
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

ARAI KATSUTOSHI  北海道大学, 高等教育推進機構, 特任教授 (00137902)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 藤本 貴史  北海道大学, 水産科学研究院, 准教授 (10400003)
山羽 悦郎  北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (60191376)
宗原 弘幸  北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (80212249)
Research Collaborator DENBOH takashi  北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 助教
TAKAHASHI eisuke  北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 技術職員
ENDOH mitsuru  北海道大学, 大学院水産科学院
KURODA masamichi  北海道大学, 大学院水産科学院
SHIMA fumika  北海道大学, 大学院水産科学院
SHIBATA kiko  北海道大学, 大学院水産科学院
SUZUKI shota  北海道大学, 大学院環境科学院
CIERESZKO andrzej  ポーランド科学アカデミー, 動物生殖食品科学研究所, 教授
DIETRICH mariola  ポーランド科学アカデミー, 動物生殖食品科学研究所, 助教
NYNCA joanna  ポーランド科学アカデミー, 動物生殖食品科学研究所, 助教
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥34,710,000 (Direct Cost: ¥26,700,000、Indirect Cost: ¥8,010,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2015: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
Keywords水産学 / 農林水産物 / 発生・分化 / 遺伝学 / バイオテクノロジー / 雑種 / クローン / 倍数体
Outline of Final Research Achievements

Hybridization between different fish species produced viable or inviable progeny. Recovery of survival potential by allotriploidization was often recorded in certain inviable hybrids. In viable hybrids, germ cells were not normally differentiated and hermaphroditic gonads were frequently detected. Natural clonal loach has the hybrid origin between two genetically diverse strains. Each chromosome of the clone cannot find its counterpart for pairing in the course of meiosis. Thus, each chromosome is duplicated by premeiotic endomitosis and then sister chromosome pairing assures the formation of isogenic gametes. Natural Hexagrammos hybrids have large metacentic chromosomes closely linking to hemi-clonal reproduction (hybridogenesis). Thus, these chromosomes were used as marker of hemi-clone to detect presence or absence of back-crossed progeny between hemi-clonal hybrid female and paternal pure species.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

雑種に関する知見を蓄積することで、優良形質を示す雑種を養殖に実装できる。交雑に起因する発生と生殖に起こる異常の原因を解明することで、ゲノム編集魚等の生物学的封じ込め技術や発生工学技術が開発できる。天然のクローンおよび半クローン生殖の起源と機構を解明することで、その原理を応用した効率的な育種(品種改良)技術が実現する。さらに、自然界におけるクローン、半クローン生殖等の進化生態学的意義への理解が進む。

Report

(5 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (39 results)

All 2019 2018 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (29 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] ポーランド科学アカデミー動物生殖食品科学研究所(ポーランド)

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    • Author(s)
      Mitsuru Endoh、Takafumi Fujimoto、Etsuro Yamaha、Katsutoshi Arai
    • Journal Title

      Zebrafish

      Volume: 15 Issue: 1 Pages: 33-44

    • DOI

      10.1089/zeb.2017.1482

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    • Author(s)
      荒井克俊
    • Journal Title

      水産育種

      Volume: 48 Pages: 1-50

    • NAID

      40021730932

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    • Author(s)
      Masamichi Kuroda, Takafumi Fujimoto, Masaru Murakami, Etsuro Yamaha, Katsutoshi Arai
    • Journal Title

      Chromosome Research

      Volume: 26 Issue: 4 Pages: 243-253

    • DOI

      10.1007/s10577-018-9581-4

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    • Author(s)
      Shota Suzuki, Katsutoshi Arai, Hiroyuki Munehara
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 12 Issue: 7 Pages: e0180626-e0180626

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0180626

    • NAID

      120006335572

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  • [Journal Article] Development of nuclear DNA markers to characterize genertically diverse groups of Misgurnus anguillicaudatus and its closely related species2017

    • Author(s)
      Takafumi Fujimoto, Aya Yamada, Yukihiro Kodo, Kohei Nakaya, Michiko Okubo-Murata, Taiju Saito, Kazuo Ninomiya, Michiko Inaba, Masamichi KUroda, Katsutoshi Arai, Masaru Murakami
    • Journal Title

      Fisheries Science

      Volume: 83 Issue: 5 Pages: 743-756

    • DOI

      10.1007/s12562-017-1108-y

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    • Author(s)
      Munehara、H., M. Horita, M. R. Kimura-Kawaguchi and A. Yamazaki
    • Journal Title

      Ecology & Evolution

      Volume: 6 Issue: 19 Pages: 7126-7140

    • DOI

      10.1002/ece3.2446

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      平成31年度日本水産学会春季大会
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      黒田真道・柴田季子・村上賢・山羽悦郎・藤本貴史・荒井克俊
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      平成31年度日本水産学会春季大会
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  • [Presentation] Sperm-Fluorescence in situ Hybridization (Sperm-FISH)を用いた精子のゲノム構成と倍数性判別法2019

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      黒田真道・柴田季子・村上賢・山羽悦郎・藤本貴史・荒井克俊
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      平成31年度日本水産学会春季大会
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  • [Presentation] 新規プローブを用いたFluorescence in situ hybridization (FISH)による系統間ドジョウの染色体識別法の検証2018

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      黒田真道・藤本貴史・村上賢・荒井克俊
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      平成30年度日本水産学会
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  • [Presentation] 水産におけるハイブリッドとクローン~40年間をふりかえって~2018

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      荒井克俊
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  • [Presentation] アイナメ属における半クローンの再生2017

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      鈴木将太・宗原弘幸
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      平成29年度日本水産学会春季大会
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      東京海洋大学品川キャンパス、東京都港区、日本
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      2017-03-29
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      藤本貴史・兼安敬久・遠藤充・高橋英佑・山羽悦郎・Joanna Nynca・Mariola Dietrich・Andrzej Ciereszko・荒井克俊
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      平成29年度日本水産学会春季大会
    • Place of Presentation
      東京海洋大学品川キャンパス、東京都港区、日本
    • Year and Date
      2017-03-29
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      6th International Workshop on the Biology of Fish Gametes
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      6th International Workshop on the Biology of Fish Gametes
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      荒井克俊
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      藤本貴史
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      2017年度日本魚類学会年会シンポジウム
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      藤本貴史・遠藤充・兼安敬久・高橋英佑・山羽悦郎・Joanna Nynca・Andrzej Cierszko・市村政樹・荒井克俊
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      黒田真道・藤本貴史・村上賢・荒井克俊
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  • [Presentation] 精子凍結保存におけるサクラマスとシロザケの違い2017

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      藤本貴史・遠藤充・兼安敬久・高橋英佑・傳法隆・阿達大輔・山羽悦郎・Joanna Nynca・Andrzej Cierszko・市村政樹・荒井克俊
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      平成29年度日本水産学会北海道支部大会
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      藤本貴史・兼安敬久・浅沼黎・島文華・高橋英佑・山羽悦郎・Joanna Nynca・Andrzej Ciereszko・荒井克俊
    • Organizer
      Cryopreservation Conference 2016
    • Place of Presentation
      岡崎コンフェレンスセンター、岡崎市、愛知県、日本
    • Year and Date
      2016-11-11
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      遠藤充・藤本貴史・荒井克俊
    • Organizer
      日本動物遺伝育種学会第17回大会
    • Place of Presentation
      名古屋大学大学院工学研究科ES総合館、名古屋市、愛知県、日本
    • Year and Date
      2016-11-05
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  • [Presentation] シロザケを母系種とした二倍体雑種と三倍体雑種の生存能力2016

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      兼安敬久・浅沼黎・島文華・高橋英佑・山羽悦郎・市村政樹・藤本貴史・荒井克俊・Nynca J・Dietrich M・Ciereszko A
    • Organizer
      2016年度日本水産増殖学会第15回大会
    • Place of Presentation
      三重大学、津市、、三重県、日本
    • Year and Date
      2016-11-03
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] シロザケ×アメマス異質三倍体の生存性回復と淡水での飼育特性2016

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      兼安敬久・浅沼黎・島文華・高橋英佑・山羽悦郎・藤本貴史・荒井克俊
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      平成28年度日本水産学会北海道-東北合同支部大会
    • Place of Presentation
      北海道大学大学院水産科学研究院、函館市、北海道、日本
    • Year and Date
      2016-10-23
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      稲葉倫子・石山尚樹・松原創・藤本貴史・荒井克俊
    • Organizer
      平成28年度日本水産学会北海道-東北合同支部大会
    • Place of Presentation
      北海道大学大学院水産科学研究院、函館市、北海道、日本
    • Year and Date
      2016-10-23
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] アイナメ属雑種、半クローン雑種2系統と母種の集団構造解明、これまでの成果と課題.2016

    • Author(s)
      宗原弘幸・鈴木将太・三宅翔太・堀田海帆・川口幹子
    • Organizer
      日本魚類学会年会
    • Place of Presentation
      岐阜大学、岐阜市、岐阜県、日本
    • Year and Date
      2016-09-24
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  • [Presentation] 半クローン発生するクジメ系雑種のホストの識別2016

    • Author(s)
      三宅翔太・鈴木将大・荒井克俊・宗原弘幸
    • Organizer
      平成28年度日本水産学会春季大会
    • Place of Presentation
      東京海洋大学品川キャンパス、東京都港区
    • Year and Date
      2016-03-29
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  • [Presentation] ヒメマスOncorhynchus nerkaを用いた雑種二倍体および三倍体の生存能力2016

    • Author(s)
      兼安敬久・浅沼黎・太田稔章・傳法隆・高橋英佑・山羽悦郎・藤本貴史・荒井克俊・Nynca J・Dietrich M・Ciereszko A
    • Organizer
      平成28年度日本水産学会春季大会
    • Place of Presentation
      東京海洋大学品川キャンパス、東京都港区
    • Year and Date
      2016-03-29
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 半クローン発生するクジメ系雑種の起源と維持2015

    • Author(s)
      宗原弘幸・堀田海帆・三宅翔太・鈴木将大
    • Organizer
      平成27年度日本水産学会北海道支部大会
    • Place of Presentation
      東京農業大学生物産業学部、北海道、網走市
    • Year and Date
      2015-12-18
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Improved fertilization rate by temporary preservation in zebrafish2015

    • Author(s)
      Mitsuru Endoh, Takafumi Fujimoto, Katsutoshi Arai
    • Organizer
      5th International Workshop on the Biology of Fish Gametes
    • Place of Presentation
      Universite Politecnica delle Marche, アンコーナ市、イタリア
    • Year and Date
      2015-09-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2020-03-30  

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