2021 Fiscal Year Research-status Report
Identification of female-attractive substance secreted from male kidney in nest-spawning teleosts
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21K05780
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
古屋 康則 岐阜大学, 教育学部, 教授 (30273113)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山家 秀信 東京農業大学, 生物産業学部, 准教授 (40423743)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 性フェロモン / 腎臓 / 営巣 / 多糖類 / 輸尿管 / 尿 / 誘引 / カワヨシノボリ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ハゼ科のカワヨシノボリは繁殖期に雄が石の下の隙間に営巣し、雌を巣に誘い入れて産卵する。繁殖期の雄は営巣することで膀胱内に尿を溜めることが飼育実験により示されている。1年を通した雄の生殖腺重量と腎臓重量の変化を調べた結果、腎臓重量が体重に占める割合は繁殖期初期（4ー5月）に急増し、繁殖期中に漸減した。腎臓組織の観察の結果、集合管の上皮の高さが繁殖期初期に2倍程度まで増加し、繁殖期終盤の8月にかけて減少した。また、肥厚した集合管上皮はPAS染色で陽性を示したことから、繁殖期初期には集合管上皮で多糖類を含む物質が産生されていると考えられた。
営巣している雄のカワヨシノボリが雌を誘引するか否かを確かめるために、上流側が二股に分かれたY字水路を用いて、左右の上流区から刺激液として雄を営巣させた飼育水や雌の飼育水を滴下して、下流区に入れた雌の行動を調べた。その結果、排卵した雌は初回の侵入と侵入回数のいずれにおいても、雄が営巣している飼育水の側へ偏った選択をする傾向があり、雌の飼育水の側に偏ることはなかった。これらの結果は、排卵した雌が営巣している雄の飼育水を好むことを示唆している。以上の結果を総合すると、カワヨシノボリでは繁殖期に営巣した雄は肥大した腎臓で多糖類を含む物質を産生し、尿を通じて体外に放出することで、排卵した雌を巣まで誘引していると考えられた。
先行研究で繁殖期の雄の腎臓抽出物に排卵雌を誘引する作用が確認されている、トゲウオ科のトミヨ属淡水型については、腎臓抽出物中の成分を高速液体クロマトグフラフィーで解析した。クロマトグラムの比較から、比較的雄に特異的と見られるピークが分画分子量3000以下と3000以上の試料で確認された。いずれもピーク面積では雌雄間に差は見られなかったが、これらのピークには雄性フェロモンが含まれている可能性が考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2021年度には、研究対象魚種の中の1種、ハゼ科のカワヨシノボリについて、繁殖期の雄の腎臓における多糖類成分の産生と、営巣している雄による雌の誘引を示唆する複数の結果を得た。これは１対象魚種で１年間で得られた成果としては十分なものであり、この結果によって、本研究の前提となる仮説「営巣繁殖する硬骨魚類の多くは、雄が腎臓で産生する誘引物質で雌を巣まで化学的に誘引している」がハゼ科魚類にも適用できることがわかった。
トゲウオ科魚種に関しては、腎臓抽出物中の成分の雌雄比較を実施することができた。得られた分画に雌を誘引する成分が含まれるか否かを明らかにするための行動実験の実施が今後の課題である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度はトゲウオ科魚類の複数種を中心に、雌の誘引に関する行動実験を行い、雄による雌の化学的誘引の事実を明らかにした上で、誘引成分の特定を進める。具体的には、雄の腎臓抽出物を高速液体クロマトグフラフィー（HPLC）で分画したものを用いて、Y字水路を用いた誘引実験を行う。2021年度にトミヨ属淡水型の腎臓抽出物からHPLCによって得られた雄特異分画については、雌の誘引性があるか否かを行動実験により明らかにしていく。また、同じトゲウオ科のイトヨについては、雄の腎臓抽出物による雌の誘引性の有無を調べる行動実験を行なった上で、腎臓抽出物のHPLCによる分画とそれを用いた行動実験を実施する予定である。トゲウオ科については、これらの結果を踏まえ2023年度には誘引成分の物質同定を目指す。
ハゼ科魚類については、2021年度にカワヨシノボリで得られた成果を基に、2022年度には大型種であるヌマチチブを用いて、雄の尿と用いた雌の誘引性を確かめる実験を実施する。その結果を踏まえて、2023年度には尿中に存在すると考えられる誘引成分の特定のためのHPLC解析を進める予定である。
カジカ科魚類については、今年度から研究を開始する。カジカ（小卵型）を対象とするが、本種の雌は他の魚種に比べて動きが活発ではないため、Y字水路を用いた行動実験による誘引性の解明は困難である可能性が高い。そこで、行動実験に替わる解析方法を模索する。具体的には、誘引活性があると考えられる成分（雄の腎臓抽出物や営巣雄が多量に膀胱に蓄える尿など）を雌が吸引した際の鰓蓋の開閉速度の変化や水槽内での体の動きの変化等を記録する予定である。
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| Causes of Carryover |
学会への参加、採集調査（岐阜ー北海道）、および研究打ち合わせ（岐阜ー北海道）のための旅費を計上していたが、コロナ禍による学会のオンライン開催や、出張の自粛のため、旅費を使う機会がなかった。また、予定していたトゲウオ類の採集調査ができなかったため、トゲウオ類を用いた行動実験が進められず、消耗品等を購入するための物品費が余った。さらに、トゲウオ類を用いた研究で使用する予定であった人件費も使用するに至らなかった。
翌年度分として請求した助成金の使用計画としては、学会の対面実施がなされるのであれば、成果を公表する場として積極的に利用することで旅費を消化したい。また、自粛していた出張も細心の注意を払いつつ実施し、トゲウオ類の採集とそれを用いた行動実験を人件費を使って実施したい。共同研究者との打ち合わせも現地にて行う予定である。
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