2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of diagnostic tools for growth and stress for salmon aquaculture
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16H04966
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
清水 宗敬 北海道大学, 水産科学研究院, 准教授 (90431337)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
棟方 有宗 宮城教育大学, 教育学部, 准教授 (10361213)
森山 俊介 北里大学, 海洋生命科学部, 教授 (50222352)
内田 勝久 宮崎大学, 農学部, 教授 (50360508)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 成長 / ホルモン / サケ科魚類 / 海水適応能 / 海面養殖 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、サケ科魚類においてインスリン様成長因子（IGF）とその結合蛋白（IGFBP）による成長の調節メカニズムを理解するとともに、それらをツールとして用いて各地域における増養殖業に応用することを目的としている。本年度は以下の成果を得た。
ツール作り：サケ科魚類血中の主要IGFBPのうち、IGFBP-2aと-2bについて大腸菌発現系を用いた組換え蛋白の作製を行った。まずIGFBP-2をヒスチジンタグ（His）を付加した蛋白として発現させ、可溶化後、ニッケルカラムにて精製した。これらのHis.rsIGFBP-2はIGF-I結合能を有していることを確認し、タグ付きではあるが、機能的なサケ組換えIGFBP-2が作製された。
指標確立：平成28年度に作製した組換えIGFBP-1aとそれに対する抗血清を用いて免疫測定系を確立した。すなわち、組換えIGFBP-1aをビオチン標識し、競合法による時間分解蛍光免疫測定系（TR-FIA）を魚類で初めて確立した。サクラマスの血中IGFBP-1a量は給餌・絶食には反応を見せなかったが、スモルト化の過程で急激に上昇することが明らかになり、その機能が着目される。
養殖への応用：ノルウェー・ユニ研究とのニジマス養殖に関する共同研究で、海水に馴致した個体において、血中IGF-I量が個体の成長率と正の相関を示すことが明らかになった。宮崎では、ヤマメの海面養殖試験を行い、良好な成長を示すグループを確認した。宮城と北海道では、秋にスモルト化する可能性がある系群に着目し、その潜在的な海水適応能を評価した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の大きな目標の一つとして、IGFBP-1aの測定系を確立することを主要な目的の一つに掲げており、それを達成した。サクラマスの1年魚において、その血中量を測定したところ、IGFBP-1aは、予想に反して絶食や再給餌に反応を見せなかった。このことから、IGFBP-1aの飢餓やストレスに対する反応は分泌量の変化ではなく、血中での酵素分解の度合いによって調節されていることが示唆された。また、タグ付きではあるが、IGF-I結合能を持つIGFBP-2aと-2bを調製することが可能となり、次年度以降の機能解析に用いることができると考えられた。
また、本年度は、各地域における海面養殖の試みとその対象魚の生理学的評価において大きな進展が見られた。まず、ノルウェーでは、ニジマスにおいて血中IGF-Iが海水に移行された個体の成長率と正の相関を示すことから、成長指標として有用であることが明らかになった。また、宮崎県で海面養殖対象とするヤマメの系群ごとの海水適応能の特性が明らかになった。さらに、宮城県における秋にスモルト化する可能性があるサクラマスの生理学的な評価を行うとともに、北海道においてもサクラマスが秋にスモルト化する潜在能力を持つことを見出した。これらの生理学的な知見は、各地域における海面養殖用の種苗生産法を最適化する際に大きく寄与すると考えられる。
これらのことから、「おおむね順調に進行している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究を実施するにあたり、いくつかの問題点も浮上してきた。まず、組換え蛋白の作製については、タグを酵素により切断する際に、IGFBPも非特異的に分解されることが明らかになった。酵素反応の最適条件の検討を行っていくが、同時に、タグなしの組換えIGFBPの発現も行う。タグなしのIGFBPはIGF-Iをリガンドとしたアフィニティークロマトグラフィーにより精製する予定である。これによりタグなしの各IGFBPを調製して、機能解析に用いる。また、IGFBP-2bに関しては、組換え蛋白を大量に調製して、生体投与実験に供することを目指す。
IGFBP-1aに関して、確立したTR-FIAを用いて様々な生理状態での血中量の変動を調べるとともに、血中のどの程度がIGF-I結合能を持っているのかを検討する予定である。
海面養殖現場への成果の応用については、ノルウェーとの共同研究で、ニジマスの飼育条件（光周期、水温および塩分）を最適化して海水養殖を行い、成長・ストレスを診断する。また、北海道のサクラマスを用いて光周期を調節した飼育実験を行い、成長と海水適応能をモニタリングしながら、秋にスモルト化する個体を作出することを目指す。宮崎のヤマメでは高温耐性と塩分耐性を兼ね備えた系群の存在が示唆されたため、その特性を評価しながら選抜育種を進める。同時に、淡水飼育期間中にサケ成長ホルモンを含有した飼料を与え、成長と海水適応能向上効果を調べる。宮城においては秋スモルト系群の飼育下における成長と海水適応能の発達過程を調べる。
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[Journal Article] Production of recombinant salmon insulin-like growth factor binding protein-1 subtypes2018
Author(s)
Tanaka, H., Oishi, G., Nakano, Y., Mizuta, H., Nagano, Y., Hiramatsu, N., Ando, H., and Shimizu, M.
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Journal Title
General and Comparative Endocrinology
Volume: 257
Pages: 184-191
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Effect of seawater reared on the nutritional composition and antioxidant activity of edible muscle in smoltified-landlocked masu salmon (Oncorhynchus masou masou)2018
Author(s)
Tanaka, R., Uchida, K., Ishimaru, M., Itoh, M., Matsumoto, N., Taoka, Y., and Hatate, H.
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Journal Title
Journal of Food Measurement and Characterization
Volume: 12
Pages: 200-208
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Assessment of the timing of "smoltification" in masu salmon in Miyazaki, south Japan2017
Author(s)
Inatani, Y., Ineno, T., Sone, S., Matsumoto, N., Uchida, K., and Shimizu, M.
Organizer
10th International Symposium on Salmon Smoltification
Int'l Joint Research
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