Analysis of molecular mechanisms of environmental sex determination and its applications

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03052
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 40040:Aquatic life science-related
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: Kitano Takeshi 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (40336219)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 將 一般財団法人沖縄美ら島財団(総合研究センター), 総合研究センター 動物研究室, 参与 (10101734) ; 稲葉 博之 愛知県水産試験場, 内水面漁業研究所, 主任 (60790293) ; 井尻 成保 北海道大学, 水産科学研究院, 准教授 (90425421) ; 野津 了 一般財団法人沖縄美ら島財団(総合研究センター), 総合研究センター 動物研究室, 主任研究員 (70774397)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: コルチゾル / 環境依存的性決定 / メダカ / ミツボシキュウセン / ウナギ

Outline of Final Research Achievements

Medaka (Oryzias latipes) is a teleost fish with an XX/XY sex determination system. However, under high temperature conditions, XX medaka is masculinized by elevation of cortisol, the major teleost glucocorticoid. Recently, we found using RNA-seq analysis that peroxisome proliferator-activated receptor alpha-a (pparaa) is activated by high temperature and cortisol. In this study, we first generated pparaa KO medaka using the CRISPR/Cas9 system and analyzed its phenotype. As results, treatment of pparaa KO medaka with cortisol or a PPARα agonist did not induce masculinization, suggesting an important role of PPARα in environmental sex determination in medaka. Moreover, we investigated whether cortisol and PPARα activation are involved in the sex reversal of protogynous wrasse (Halichoeres trimaculatus) and Japanese eel (Anguilla japonica).

Free Research Field

魚類生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヒラメ等の養殖においては、雄よりも雌の方が成長が速い等の理由により、雌だけを作る性統御の技術開発が求められている。しかしながら、ヒラメの遺伝的雌は高温ストレス等により雄化するため、完全な性統御が行えないのが現状である。本研究では、温度依存的性決定にコルチゾルが関与することを初めて明らかにし、このホルモンの合成経路や雄化誘導経路について解析した。これらの研究成果は、安定した性統御が困難な環境依存的性決定を持つ魚種における画期的な性統御法となりうる。