Sex differentiation and sexual maturation regulated by brain hormones in bivalves: Molecular mechanism and its application to seed production

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H00426
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 40:Forestry and forest products science, applied aquatic science, and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Osada Makoto 東北大学, 農学研究科, 教授 (30177208)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐竹 炎 公益財団法人サントリー生命科学財団, 生物有機科学研究所・統合生体分子機能研究部, 主幹研究員 (20280688) ; 原口 省吾 昭和大学, 医学部, 講師 (20592132) ; 長澤 一衛 東北大学, 農学研究科, 助教 (50794236)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 二枚貝 / 性分化 / 生殖細胞 / GnRH / ステロイドホルモン

Outline of Final Research Achievements

Scallops retain undifferentiated early germ cells expressing the vasa gene even after spawning　 and then redevelop them through their reproductive cycle. Two gonadotropin-releasing hormones (pyGnRH11aaPro-NH2 and pyGnRH12aaGly-OH) in the scallop central nervous system were characterized, the former predominant in males and the latter in females. The promotion of sexual differentiation and germ cell development in males and females of each GnRH was suggested and revealed a mutually antagonistic relationship between the two hormones. The presence of estrogen-like substances in scallop gonads that are responsive only to chimeric estrogen receptors in scallops and humans was found. The existence of a mechanism of action of GnRH signaling to control reproduction mediated by endogenous estrogen-like molecules was suggested.

Free Research Field

水産増殖学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

害的生物による食害や感染による斃死、環境激変による資源量や養殖生産量の激減によって、二枚貝養殖の持続的生産が危ぶまれている。それを解決するためには、二枚貝の人工種苗生産技術の開発が急務である。
本研究では、二枚貝における性分化・性成熟に関する生殖内分泌調節機構を解明し、性統御及び人工催熟へ適用することにある。脳ホルモンであるGnRHペプチドとステロイドホルモンによる性分化と生殖細胞発達の制御メカニズムが明らかになり、この基盤情報を人工種苗生産技術として応用する意義は、食料としての水産物増産のみならず、生殖内分泌機構に関わる生物の普遍的なメカニズムとその進化の解明においても非常に大きな意義がある。