2022 Fiscal Year Annual Research Report
半月周性産卵リズムの形成機構：潮汐を伝える体内時計の関わりと分子基盤の解明
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20H03288
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
安東 宏徳 新潟大学, 佐渡自然共生科学センター, 教授 (60221743)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
豊田 賢治 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 特任助教 (00757370)
吉村 崇 名古屋大学, 生命農学研究科(WPI), 教授 (40291413)
大森 紹仁 新潟大学, 佐渡自然共生科学センター, 助教 (50613527)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 生殖リズム / 体内時計 / 潮汐サイクル / 概潮汐時計 / 月周リズム / 生殖神経内分泌系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、概潮汐時計の機能的分子基盤の解明を目指して、潮汐サイクルおよび月齢に同調して発現する遺伝子群を網羅的に探索すると共に、それらの遺伝子の発現抑制による半月周性の産卵行動リズムへの影響を検討する。また、概潮汐時計と概日時計から構成されると考えられるリズム発振機構による生殖神経内分泌系の周期的調節の機能形態学的基盤を解明する。さらに、より普遍的な生物リズムの研究としての展開を目指し、半月周性リズムのOntogenyを解明する。令和4年度は、次の3つの研究成果を得た。
1）大潮（新月と満月）と小潮（上弦の月、下弦の月）の日の夕刻に伊豆川奈で採集した脳試料について、RNA-seq解析の前段階として、これまでに月齢に伴って発現変動することがわかっている遺伝子群の発現量をリアルタイムPCR法を用いて解析した結果、調べた10遺伝子のうち約半数で大潮と小潮で発現量が異なったが、有意な差が見られない遺伝子もあった。これは、小潮における採集条件（脳の採取時間、魚の成熟状態など）のばらつきによると考えられた。
2）高感度でmRNAを検出できるRNAscope法を用いて、メラトニン受容体遺伝子（mel1b）mRNAの脳内分布を解析した。mel1b mRNAは松果体や間脳だけでなく、終脳、視蓋、延髄などの視覚情報の伝達に関与している領域に広く分布することが明らかになった。
3）仔稚魚の自発行動リズムを明らかにするため、産卵場で野生の稚魚4個体を採集してEthoVision XTを用いて自発行動リズムを解析した。明暗条件下で、稚魚は暗期に行動量が上昇し、点灯時および消灯時に向けて行動量が増加する傾向が見られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
潮汐サイクルと半月周性リズムに関連する遺伝子群を探索するため、伊豆と佐渡において月齢を追って採集した脳試料のRNA-Seq解析を行う予定であったが、伊豆産の魚の試料において、これまでに月齢に伴って発現変動することがわかっている遺伝子の約半分程度が有意な差が見られず、RNA-Seq解析を実施することができなかった。これは、伊豆では小潮は産卵しないため、産卵場で釣りによって成熟した魚を捕獲する必要があるが、脳の採取時間や採集個体の成熟状態がばらついたことが影響したと考えられる。令和5年度では、採集個体を一時的に水槽内に保持するなど、脳試料の採取条件を佐渡での条件と同様になるようにしてRNA-seq解析を実施するようにする。また、半月周性リズムのOntogenyを解明するため、野生の稚魚4個体を採集して明暗条件下での自発行動リズムを解析することができたが、恒暗条件下での解析はできなかった。令和5年度では、野生の稚魚の採集個体数を増やして、両光条件下での自発行動リズムを解析する。
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| Strategy for Future Research Activity |
潮汐サイクル/半月周性リズムに関連する遺伝子群の網羅的探索については、小潮では産卵しない伊豆において、脳試料の採取条件を佐渡産の魚の試料の採取条件と同様になるようにして試料を採取し、松果体と間脳のRNA-Seqを行う。伊豆産の魚と佐渡産の魚において半月周期で発現変動する遺伝子および両地域の間で差次的に発現している遺伝子を網羅的に探索し、得られた遺伝子の中で、転写および翻訳の調節に関わると考えられる遺伝子を選び出す。これらの遺伝子産物の抗体を作製して発現の定量的解析系を確立すると共に、Vivo-モルフォリノによる翻訳抑制実験を実施する。仔稚魚の自発行動リズムについては、野生の稚魚を採集して明暗条件および恒暗条件下での光応答性と自発行動リズムを解析する。生殖神経内分泌系の周期的調節の機能形態学的解析については、RNAscope法を用いてクリプトクローム遺伝子の発現細胞の脳内分布を明らかにする。
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[Presentation] Prostaglandin E2 synchronizes lunar-regulated beach-spawning in grass puffers.2022
Author(s)
Junfeng Chen, Yuma Katada, Kousuke Okimura, Taiki Yamaguchi, Ying-Jey Guh, Tomoya Nakayama, Michiyo Maruyama, Yuko Furukawa, Yusuke Nakane, Naoyuki Yamamoto, Yoshikatsu Sato, Hironori Ando, Asako Sugimura, Kazufumi Tabata, Ayato Sato, Takashi Yoshimura
Organizer
Sapporo Symposium on Biological Rhythm 2022
Int'l Joint Research
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