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ラボとフィールドの往還研究によるクラゲの光受容・卵成熟誘起機構の解明

Research Project

Project/Area Number 20K06736
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
Research InstitutionMiyagi University of Education

Principal Investigator

出口 竜作  宮城教育大学, 大学院教育学研究科高度教職実践専攻, 教授 (90302257)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords光受容 / オプシン / ライフサイクル / 光周期 / クラゲ / 卵成熟誘起ホルモン / 神経ペプチド / 放卵 / 放精 / 照度変化 / エダアシクラゲ / 光受容物質 / 卵母細胞
Outline of Research at the Start

エダアシクラゲには、それぞれ明刺激(暗→明)と暗刺激(明→暗)に応答して配偶子放出に至る「明タイプ」と「暗タイプ」が存在し、両タイプの交配によって中間的性質を示す「ハイブリッド」も作出できる。本研究では、これらの異なるタイプのクラゲを用い、明や暗の光受容を担う物質を同定するとともに、その下流経路の解明を目指す。また、ラボ内での人工光下のみならず、フィールドでの自然光下でも、この経路がいつ、どのような条件で活性化されるかを調べる。

Outline of Annual Research Achievements

エダアシクラゲのライフサイクルを研究室内で制御する上で、配偶子放出の実験に用いるメデューサを得るためには、ポリプを数ヶ月間以上低温下に置いてから常温に戻すという「低温処理」が必用とされる。「低温処理」の期間は餌を与えたり換水したりする必要がないため、ポリプを長期間保存するためには有効な手法である一方、ライフサイクルを短縮して次世代を少しでも早く得るためには、この処理を必要としない系統の作出が望まれている。また、エダアシクラゲの卵はクラゲの中でも比較的小さく、顕微注入などの操作がやや困難であることも問題となっている。そこで、本年度の研究では、東北地方のさまざまな地域でエダアシクラゲを採集し、メスのメデューサが放出した未受精卵の大きさを調べるとともに、受精卵から生じたポリプ(初期ポリプ)が「低温処理」なしでメデューサを形成するかを調べた。その結果、暗タイプでは志津川(宮城県南三陸町)、明タイプでは鼠ヶ関(山形県鶴岡市)で採集された個体において、卵の直径が比較的大きく、また初期ポリプが低温処理なしでメデューサを形成する割合が高いことを見い出した。現在、これらの個体を掛け合わせて子孫を作出し、それらの形質を確認している。また、暗タイプのメデューサの卵巣での発現が確認されているオプシンのうち、CpDop1のガイドRNAを作製し、CRISPR-Cas9によるノックアウト個体の作出を試みた。現在のところ、複数個体で実際にCpDop1のノックアウトが確認されており、実際に暗刺激による配偶子放出が影響を受けているのか調べている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

昨年度(令和5年度)は学内業務の増大等により、CRISPR-Cas9によるノックアウト実験の進展が予定よりも遅れてしまった。

Strategy for Future Research Activity

昨年度に引き続き、ノックアウト実験により適した系統の作出を試みる。また、実際にオプシンのノックアウト実験を進め、ノックアウト個体の形質を明らかにする。さらに、共同で進めているエダアシクラゲのゲノム情報を近いうちに公開し、多くの研究者が容易にアクセスできる状況を構築する。また、これまでに得た結果をまとめ、学会発表ならびに学術雑誌への投稿をおこなう。

Report

(4 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (17 results) (of which Invited: 3 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] On the origin of appetite: GLWamide in jellyfish represents an ancestral satiety neuropeptide2023

    • Author(s)
      Thoma V, Sakai S, Nagata K, Ishii Y, Maruyama S, Abe A, Kondo S, Kawata M, Hamada S, Deguchi R, Tanimoto H.
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      Volume: 120 Issue: 15

    • DOI

      10.1073/pnas.2221493120

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Environmental pH signals the release of monosaccharides from cell wall in coral symbiotic alga2023

    • Author(s)
      Ishii Yuu、Ishii Hironori、Kuroha Takeshi、Yokoyama Ryusuke、Deguchi Ryusaku、Nishitani Kazuhiko、Minagawa Jun、Kawata Masakado、Takahashi Shunichi、Maruyama Shinichiro
    • Journal Title

      eLife

      Volume: 12

    • DOI

      10.7554/elife.80628

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  • [Journal Article] A highly photostable and bright green fluorescent protein2022

    • Author(s)
      Hirano Masahiko、Ando Ryoko、Shimozono Satoshi、Sugiyama Mayu、Takeda Noriyo、Kurokawa Hiroshi、Deguchi Ryusaku、Endo Kazuki、Haga Kei、Takai-Todaka Reiko、Inaura Shunsuke、Matsumura Yuta、Hama Hiroshi、Okada Yasushi、Fujiwara Takahiro、Morimoto Takuya、Katayama Kazuhiko、Miyawaki Atsushi
    • Journal Title

      Nature Biotechnology

      Volume: - Issue: 7 Pages: 1132-1142

    • DOI

      10.1038/s41587-022-01278-2

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Gene expression alterations from reversible to irreversible stages during coral metamorphosis2022

    • Author(s)
      Yuu Ishii, Masayuki Hatta, Ryusaku Deguchi, Masakado Kawata, Shinichiro Maruyama
    • Journal Title

      Zoological Letters

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 4-4

    • DOI

      10.1186/s40851-022-00187-1

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    • Author(s)
      菊地充, 斉藤千映美, 出口竜作
    • Journal Title

      宮城教育大学 環境教育研究紀要

      Volume: 23 Pages: 79-84

    • NAID

      120007147289

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  • [Journal Article] Isolation and Characterization of Feeding-Deficient Strains in Inbred Lines of the Hydrozoan Jellyfish Cladonema pacificum2020

    • Author(s)
      Tachibana Kazunori, Matsumoto Masaaki, Minowa Aiko, Deguchi Ryusaku
    • Journal Title

      Zoological Science

      Volume: 37 Issue: 3 Pages: 263-270

    • DOI

      10.2108/zs190122

    • NAID

      40022252843

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  • [Journal Article] クラゲの繁殖戦略─無性生殖から有性生殖, 単為生殖まで2020

    • Author(s)
      出口竜作、菅原朱莉
    • Journal Title

      生物の科学 遺伝

      Volume: 74 Pages: 394-401

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      竹田典代、石井悠、彦坂暁、出口竜作
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      出口竜作
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      第92回日本動物学会オンライン米子大会
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      菊地充、出口竜作
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      日本動物学会2020年度東北支部大会
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  • [Book] Reproduction in Aquatic Animals2020

    • Author(s)
      Manabu Yoshida, Juan F. Asturiano, Ryusaku Deguchi, Makoto Osada, ほか
    • Total Pages
      379
    • Publisher
      Springer
    • ISBN
      9789811522901
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  • [Book] Developmental Biology of the Sea Urchin and Other Marine Invertebrates2020

    • Author(s)
      David J. Carroll, Stephen A. Stricker, Ryusaku Deguchi, Takeshi Nakano, ほか
    • Total Pages
      309
    • Publisher
      Humana Press
    • ISBN
      9781071609736
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-12-25  

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