Is the circadian clock of fish lost at low water temperatures and restored by green light?

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K19153
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 40:Forestry and forest products science, applied aquatic science, and related fields
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: Takahashi Akiyoshi 北里大学, 海洋生命科学部, 教授 (10183849)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水澤 寛太 北里大学, 海洋生命科学部, 准教授 (70458743) ; 清水 大輔 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(長崎), グループ長 (40443361)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: メダカ / カレイ / 緑色光 / 水温 / 光波長 / 光量 / 時計遺伝子 / 甲状腺ホルモン

Outline of Final Research Achievements

Irradiating flounder with green light promotes their growth. The growth-promoting effect is particularly pronounced in winter. This study revealed that low water temperature increases the expression levels of many clock genes in medaka and spotted halibut, resulting in a weakening of the expression rhythm or a shift in the peak time, and that the effect of green light irradiation on the expression levels of clock genes in spotted halibut is smaller than the effect of water temperature on the expression levels of these genes. Furthermore, we showed that the expression of thyroid hormone-activating enzymes in the brains of spotted halibut is increased by both low water temperature and green light irradiation. This study suggests that thyroid hormones are involved in the growth-promoting effects of green light in flounder.

Free Research Field

魚類分子内分泌学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

研究代表者らの研究成果がテレビや新聞で報道されたことにより、ヒラメ・カレイ類の緑色光照射飼育が、日本各地に導入されつつある。しかし緑色光による成長促進機構の全貌は明らかになっていない。本研究によって、甲状腺ホルモンが、低水温に対する適応だけでなく緑色光による成長促進現象にも関与することが初めて示唆された。本研究の成果は緑色光による成長促進機構の解明につながるものであり、緑色光照射飼育の普及を後押しする効果が期待される。また、本研究は、魚類で初めて甲状腺ホルモンの働きに環境光の波長スペクトルが関わることを示した。これは、学術的にも画期的な成果である。