2019 Fiscal Year Research-status Report

Molecular mechanisms of fish spawning migration: testing the olfactory imprinting hypothesis

Research Project

Project/Area Number	19K22462
Research Institution	Research Institute for Humanity and Nature
Principal Investigator	奥田昇総合地球環境学研究所, 研究部, 准教授 (30380281)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	上原佳敏総合地球環境学研究所, 研究部, 研究員 (10759442) [Withdrawn] 小北智之福井県立大学, 海洋生物資源学部, 准教授 (60372835)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2022-03-31
Keywords	産卵回遊 / 嗅覚記憶 / 耳石 / 遺伝子発現解析 / エコゲノミクス
Outline of Annual Research Achievements	1）耳石の地球化学解析を用いた回遊履歴推定手法の適用：硬組織である魚類耳石を用いて研究対象種となるフナ類の生息環境履歴を個体レベルで推定するために、従来のストロンチウム同位体分析手法に加えて、新たに硬X線吸収微細構造解析手法の導入可否を検討した。今年度は、ニゴロブナを対象として実施した耳石ストロンチウム同位体分析の結果に基づき、硬X線解析に供試する耳石試料の選定作業を行った。 2）嗅覚記憶の至近メカニズムの実験的検証：ニゴロブナの母田回帰能が、嗅覚記憶の2つのメカニズム、すなわち、生育環境水に対する嗅覚記銘と産卵遡上期の嗅覚想起の獲得によって進化したという仮説を検証する室内実験の基盤を整備した。2019年度は、水田および滋賀県水産試験場で出生したニゴロブナ稚魚を嗅覚記憶実験に供試するために、琵琶湖から揚水した湖水で満たした屋外大型水槽にて集団飼育を開始した。なお、本実験は検体が成熟齢に達する2021年度に開始予定である。また、嗅覚記憶を検証するY字型水路水槽3基を作製し、滋賀県水産試験場に実験システムを設置した。 3）嗅覚記憶に関与する遺伝子の網羅的発現解析：嗅覚記憶は、初期発生期の環境水の嗅覚記銘と産卵遡上時の嗅覚想起という2つのプロセスからなる。2019年度はフナ類の産卵遡上期の野外調査機会を逸したため、非産卵シーズンの成魚・幼魚検体を用いて、嗅覚・脳組織を摘出する解剖実験ワークショップを開催した。本ワークショップに基づいて、遺伝子発現解析の検体採集・分析デザインを検討した。 4）CT解析を用いた脳外形の種間比較：母田回帰習性の適応進化の形態的基盤を明らかにするために、CT（コンピュータ断層撮影法）解析を用いてフナ類近縁3種の嗅覚・脳組織の三次元形態を種間比較する研究計画を新たに追加した。2019年度は解析に供試する検体の採集を実施し、解析手法の検討を行った。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 挑戦的研究（萌芽）の採択結果が通常、4月に通知されるところ、2019年度は6月に通知が届いた。本研究の対象生物であるフナ類の母田回帰習性を明らかにするには、対象種の産卵シーズンである4-6月に調査を実施する必要があるが、上述の想定外の採択通知遅延により、2019年度シーズンの野外調査計画を遂行することができなかった。
Strategy for Future Research Activity	研究対象種の2019年度産卵シーズンに野外調査が実施できなかった研究機会逸失を補うため、新たにCT（コンピュータ断層撮影法）解析を用いてフナ類3種の脳外形を種間比較する研究計画を追加した。本計画は、母田回帰習性の適応進化の形態的基盤を明らかにするものである。なお、2020年度4月現在、コロナウイルス感染拡大に伴う緊急事態宣言および滋賀県が発令した外出自粛・休業要請に従い、琵琶湖周辺での野外調査・室内実験を開始する目途が立っていない。今後、緊急事態宣言が長期化する事態が生じた場合は、最終年度の研究費を繰り越すことによって、研究期間を延長する計画変更を検討する。
Causes of Carryover	挑戦的研究（萌芽）の採択結果が通常、4月に通知されるところ、2019年度は6月に通知が届いた。本研究の対象生物であるフナ類の母田回帰習性を明らかにするには、対象種の産卵シーズンである4-6月に調査を実施する必要があるが、上述の想定外の採択通知遅延により、2019年度シーズンの野外調査計画を遂行することができなかった。研究遅延による未使用額を2020年度に実施予定の遺伝子発現解析および嗅覚記憶仮説を検証する予備実験に配分するよう経費使用計画を変更した。