魚類の高密度飼育による成長阻害因子の同定および高密度耐性魚の作出

Research Project

Project/Area Number	22K19216
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 40:Forestry and forest products science, applied aquatic science, and related fields
Research Institution	University of Miyazaki
Principal Investigator	宮西弘宮崎大学, 農学部, 助教 (30726360)
Project Period (FY)	2022-06-30 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000) Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords	密度効果 / 密度認識 / 成長阻害 / メダカ / トランスクリプトーム / 成長 / 高密度耐性魚 / 脳内マーカー
Outline of Research at the Start	生物において、個体群の密度は成長や生存等に大きく影響します。これを「密度効果」と言います。水槽で魚を高密度で飼うと大きくなりません。養殖現場等での飼育密度の決定は、経験に依るところが大きく、適正な密度を客観的に知る方法が確立されていません。限られたスペースの中で、効率的に増養殖を行う上で、飼育密度の評価方法が求められています。しかし、魚がどのように密度を認識し成長阻害が起こるのかは全く分かっていません。そこで、メダカをモデルとし、脳における個体群密度認識および成長抑制機構を解明します。適正な密度を知る方法を確立すると共に遺伝子編集により高密度でも小さくならない魚が出来るかに挑戦します。
Outline of Annual Research Achievements	魚類を含む生物において、個体群の密度は成長や生存等に大きく影響する「密度効果」が知られており、高密度での飼育は成長を阻害する。養殖現場等での飼育密度の決定は、経験に依るところが大きく、適正な密度を決定するマーカーはないのが現状である。よって、限られたスペースの中で、効率的に増養殖を行う上で、飼育密度を評価できるマーカーの決定は喫緊の課題である。しかし、魚がどのように密度を認識し成長阻害が起こるのかは全く分かっていない。脳は、密度の認識および成長や成熟を促すホルモンカスケードの中枢である。そこで、本研究は、最も適したメダカをモデルとし、脳における個体群密度認識および成長・成熟の抑制因子群を網羅的に解析し、密度効果による中枢での成長および性成熟における抑制機構の分子レベルでの理解を目的とした。本年度の成果として、低密度群と高密度群のメダカ脳におけるトランスクリプトーム解析を行った。定量性が高いCAGE法による解析から、高密度で上昇した28遺伝子、低下した9遺伝子の37遺伝子まで絞った。これら遺伝子を対象に、成長阻害と関連するかを評価するため、6匹/2L、8匹/2L、12匹/2L、18匹/2Lおよび27匹/2Lで飼育した個体の脳における遺伝子発現を定量PCRにより比較した。体重と有意に相関を示した、高密度で上昇した17遺伝子、低下した2遺伝子まで、スクリーングを行った。これら遺伝子のアノテーションおよび、メダカの10器官における組織別発現解析を行った。これら一連の解析から、高密度による成長阻害に関与が期待できる遺伝子および飼育密度の評価に有用と期待できる遺伝子群が得られた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初の計画どおり、対象とする全ての遺伝子解析を行った。また、その解析の中から高密度による成長阻害に関与が期待できる遺伝子および飼育密度の評価に有用と期待できる遺伝子群を同定した。
Strategy for Future Research Activity	密度認識が、どの様な感覚に依るものかを明らかにする予定である。また、メダカを対象に、候補遺伝子をCRISPR/CASシステムによりノックアウト個体を作出し、ノックアウト個体では密度効果の影響が低下するかを確かめる機能解析を行う。密度効果の影響の低下がみられた際には、高密度での飼育を行っても成長・成熟阻害が起きにくい個体を作出できることが期待できる。また、ニジマスでもメダカ同様の密度実験およびトランスクリプトーム解析を実施する。その結果と統合的に判断し、メダカと共通性がみられる魚種を対象に、メダカ同様にノックアウト個体の作出を目指し、水産応用研究に向けた基盤手法および系統の確立を行う。