2019 Fiscal Year Research-status Report
Analysis of activated olfactory receptor neurons in salmon and non-target analysis of organic compounds for the natal river odorants
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17K07930
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
工藤 秀明 北海道大学, 水産科学研究院, 教授 (40289575)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | サケ / 母川回帰 / 嗅覚 / 有機化合物 / 神経 / 行動 / 刷込 / 最初期遺伝子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
サケ属魚類の母川回帰には，幼稚魚期の降河時に母川のニオイを記憶する「母川刷込」が重要である。そのニオイには母川水中のアミノ酸組成が関わることが報告されているが，他の有機化合物についての詳細は不明である。本研究では，北海道南部八雲町の遊楽部川水系とそこに回帰・産卵するサケを研究対象とし，水系内の近接する母川と非母川から河川水を採集し，その中に含まれる有機化合物を網羅的に分析・比較することで新規の母川刷込ニオイ候補分子を探索し，そのニオイ分子に対するサケ回帰親魚の行動解析と実際にサケ親魚の嗅神経系のどの経路で情報伝達されるかを興奮神経細胞の検出により示し，サケ母川刷込におけるニオイの想起に関わる神経回路と新たな刷込ニオイ分子を明らかにすることを目的としている。3年目，実質最終年度の今年度は，春季と秋季に母川と非母川で採集した河川水サンプルを逆走カラム処理後，高分解能四重極飛行型液体クロマトグラフィー/質量分析計による有機化合物の網羅的分析をこれまでの結果を踏まえ分析条件を再検討して行った。その結果，379個のピークが得られ，母川が有意に高いピークを示すものは90個存在し，母川に特異的な分子として界面活性剤として知られる物質が1種同定された。行動学的試験では，上流域の産卵場まで遡上した個体ではなく，中流域で捕獲した遡上途上雄を用いた。設定した母川に回帰する個体の同定には、耳石温度標識を確認して識別した。その結果，非母川に設置した生簀内で上流部から試験水を流した後の総移動時間，上流側への移動時間および移動頻度が非母川水に比べて母川水を流した時に有意な高値を示した。興奮神経細胞検出には，前年度に定量PCRの検出系を確立した最初期遺伝子cfos発現を組織切片上で検出するin situ ハイブリダイゼーション法を確立し，サケ幼稚魚終脳におけるL-セリンで興奮する脳領域を可視化できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
母川水に特徴的な有機化合物の網羅的分析では，これまでより多くのピークが検出され，新たに明らかになった母川水に特異的な分子は界面活性剤や油脂への添加剤として知られているものであり，当初，想定していた河川周辺の生物由来ではなく，人間の社会活動に由来している可能性があるものであったため。
行動分析では，遡上途上個体を用いることで，これまでより母川水に対すると行動が顕著となり，非母川水との違いを示せるようになった。しかし，河川水分析で明らかになった母川特異分子は市販品が入手可能であることから行動試験に供したいところであったが，同定されたのがサケ遡上シーズン後であったため試すことができなかったため。
興奮神経細胞の検出には，ジゴキシゲニン標識cRNAプローブを用いたin situハイブリダイゼーションにより脳におけるニオイ分子に興奮する領域を可視化できるようになったが，こちらも昨年秋のサケ遡上シーズンに間に合わず，親魚での実験ができなかったこと。また，行動試験同様に母川特異ニオイ分子の同定がこちらもサケ遡上シーズン後であり試験水として用いることができなかったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
この3月で終了予定の本研究課題であったが，新型コロナウイルス感染蔓延の影響で使わなくなった学会参加出張費を有効に使うために，今年度のサケ遡上時期に前年度できなかった実験を行い，本研究の結果の精度を高めたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
成果公表に向けての情報収集として参加予定であった東京で3月末に開催予定だった日本水産学会春季大会が新型コロナウイルス感染蔓延の影響で中止となったため。代わりの学術集会の参加も視野に入れて次年度使用の申請をしていたが，状況の好転は見込まれそうになく，他の学術集会も中止が決定（水産学会秋季大会も中止）されていることから，追加実験の経費の一部として使用する予定である。
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