遺伝要因を考慮した魚類の耳石微量元素比による経験水温履歴の高解像度復元

• Project/Area Number: 22KJ2533
• Project/Area Number (Other): 21J00225 (2021-2022)
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Multi-year Fund (2023); Single-year Grants (2021-2022)
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 40030:Aquatic bioproduction science-related
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: 村瀬 偉紀 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2023-03-08 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 耳石 / 微量元素比 / 個体群間変異 / メダカ / 遺伝基盤

Outline of Research at the Start

水温の時空間的変動が魚類に及ぼす影響を適切に予測するためには、個体レベルでの詳細な水温履歴の復元が必要となる。本研究では、魚類の耳石に記録される微量元素の中から、温度依存性が報告されている元素に着目する。耳石微量元素比分析に加えて量的遺伝学や集団ゲノミクスの手法を駆使することで、耳石微量元素比のばらつきに及ぼす遺伝と水温の影響を分離して、高解像度な水温履歴復元手法の確立を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

魚類の耳石における微量元素比のばらつきに及ぼす遺伝と環境（水温）の影響をそれぞれ定量化することを目的として、主に飼育実験と表面分析からなる研究を実施した。メダカ属魚類をモデルとして、両親が同じ子世代を複数の水温区で飼育して、個体間および水温区間での耳石微量元素比を比較した。2023年度は、2021～2022年度に得られた成果に基づいて、耳石Sr/Ca比のばらつきの実態を明らかにすることを目的として、近交系個体を親魚とした飼育実験を行い、full-sib個体から得られた耳石の微量元素分析を実施した。親魚は、基礎生物学研究所メダカバイオリソースプロジェクトによるHdrR-II1系統のミナミメダカを用いた。また、2021年度と同様に、野外にて沖縄県産のミナミメダカを採集した。すべての個体を1か月ほど一定水温で飼育して馴致した後、これらの個体を親魚として、2021～2022年度と同様の共通環境実験を行った。ペアごとに受精卵を得て、孵化仔魚を水中の微量元素を一定に調整した水で飼育した。孵化後約60日後に実験個体を採集して、標準体長と体重を測定・計量した。また、左右の耳石扁平石を摘出して、耳石重量を計量した。電子線マイクロアナライザを用いて耳石中に含まれるカルシウム（Ca）とストロンチウム（Sr）の濃度を測定した。その結果、耳石Sr/Ca比は個体群間で大きく異なり、そのばらつきの大きさは野生個体でより顕著であることが明らかとなった。

本研究では、耳石Sr/Ca比を、家系間および地域個体群間、さらには近縁種間で得たデータと比較することで、耳石Sr/Ca比のばらつきが家系間、地域個体群間および種間でどのように異なるのかを検証した。これらの成果は、水産学分野で汎用されている、耳石微量元素比に基づく環境履歴の復元手法の精度向上において、きわめて重要な知見を提供する。

Research Products

• [Journal Article] Rearing in strontium-enriched water induces vaterite otoliths in the Japanese rice fish, Oryzias latipes (2023)
  • Author(s): Murase Iki、Kawamoto Tatsuhiko、Akizawa Norikatsu、Irie Takahiro
  • Journal Title: Royal Society Open Science Volume: 10 Issue: 6
  • DOI: 10.1098/rsos.230410
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 経験温度の復元を目的としたWDS検量線法の確立と腹足類幼生殻の元素比測定 (2024)
  • Author(s): 入江貴博, 村瀬偉紀
  • Organizer: 日本生態学会第71回全国大会
• [Presentation] 東アジアのメダカ種群における過去の交雑シナリオの推定 (2023)
  • Author(s): 藤本真悟・小林大純・青山洋昭・村瀬偉紀・八木光晴・國島大河・明正大純・松波雅俊・佐藤行人・木村亮介
  • Organizer: 第39回個体群生態学会大会
• [Presentation] Estimating the past admixture of Oryzias latipes species complex in East Asia (2023)
  • Author(s): 藤本真悟・小林大純・青山洋昭・村瀬偉紀・八木光晴・國島大河・明正大純・松波雅俊・佐藤行人・木村亮介
  • Organizer: 日本進化学会第 25 回沖縄大会
• [Presentation] Statistical properties of X-ray intensity output from EPMA with WDS for quantifying the strontium concentration in aragonitic shells (2023)
  • Author(s): Iki Murase, Takahiro Irie
  • Organizer: The Society for Experimental Biology Centenary Conference Edinburgh 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Calibration for quantifying the strontium-to-calcium ratios of aragonitic shells using EPMA with WDS (2023)
  • Author(s): Takahiro Irie, Iki Murase
  • Organizer: The Society for Experimental Biology Centenary Conference Edinburgh 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Rearing in strontium-replete water induces vaterite otoliths in the Japanese rice fish, Oryzias latipes (2023)
  • Author(s): Iki Murase, Tatsuhiko Kawamoto, Norikatsu Akizawa, Takahiro Irie
  • Organizer: 第70回日本生態学会
• [Presentation] A new method to induce polymorphic transformation from aragonite to vaterite in Oryzias otoliths (2022)
  • Author(s): Iki Murase, Takahiro Irie
  • Organizer: The Society for Experimental Biology annual 2022 conference
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/iki-murase
• [Remarks] ResearchGate
  • URL: https://www.researchgate.net/profile/Iki_Murase