2021 Fiscal Year Research-status Report
Does the knockout of melatonin- and gonadotropin-inhibitory-hormone-related genes induce early first maturity?
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21K19156
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| Research Institution | Fisheries Research and Education Agency |
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Principal Investigator |
吉川 廣幸 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産大学校, 講師 (40733936)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | メラトニン / GnIH / 代理親魚技術 / クサフグ / ゲノム編集 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有用品種をつくりだすには、有用形質を示す遺伝的変異の固定と均一化を交配により行う必要があるが、海産魚などでしばしばみられる長期の世代時間と大型の体サイズがこれを難しくしている。本研究では、移植した近縁種の細胞に由来する配偶子を生産できる代理親魚を遺伝的に早期成熟させるため、哺乳類などで報告があるメラトニンや生殖腺刺激ホルモン放出抑制ホルモン（GnIH）による成熟抑制機構に関連した遺伝子の破壊をゲノム編集により行い、変異体の成熟特性を明らかにすることを目指す。仮に、早期成熟特性を持つ変異体が作出されたならば、代理親魚技術へと適用することで、世代時間を大幅に短縮できる新たな育種戦略へと繋がる可能性がある。本年度は、「遺伝子配列の単離と遺伝子破壊」および「変異導入家系の作出」を次の通り実施した。
①メラトニン合成酵素関連遺伝子であるアセチルセロトニン-O-メチルトランスフェラーゼ（ASMT）の遺伝子配列をクサフグのゲノムDNAおよびｃDNAから単離した。
②ASMTおよびGｎIHとその受容体であるLPXRFaおよびLPXRFaRに関して、CRISPR/Cas9システムによる遺伝子破壊行うためのガイドRNAを設計し、ゲノム編集ツールをクサフグ受精卵へ顕微注入することにより、対象遺伝子への変異導入が可能であることを確認した。さらに、各ガイドRNAにおける変異導入効率を明らかにした。
③ASMTおよびLPXRFaRに変異導入を行い作出された変異導入初代（F0）のクサフグを飼育養成した。成熟に達したF0を、野生型個体と交配させ、F1世代を作出した。
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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
本研究で遺伝子破壊の対象として選定した遺伝子について遺伝子配列を取得するとともに、それらの配列に基づき作出したガイドRNAにより遺伝子破壊が可能であることを明らかにできた。さらに、対象遺伝子について変異導入されたF1世代の作出に成功しており、次年度においてF2世代を作出し、成熟に関する影響評価を行うことができる目途がたっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
対象遺伝子への変異導入に成功しているF1(F0と野生型個体を交配して得られたヘテロ変異個体)の雌雄を用いた交配により、F2(ホモ変異、ヘテロ変異、野生型が理論上1：2：1で出現)を作出する。そして、それらに関する成熟関連の遺伝子発現量やホルモン量を遺伝子型ごとに調査する。さらに、生殖腺の組織学的観察を実施し、初回成熟への影響評価を行う。また、飼育試験において性成熟が認められた場合には、交配試験を実施し、遺伝子破壊個体が機能的配偶子を早期生産可能であるか評価する。
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| Causes of Carryover |
成果発表のため学会への参加を予定していたものの、対面での学会が行われず、旅費予算が繰り越しとなった。今年度は、対面で実施予定の学会があるため、その旅費にあてる。研究補助のための人件費として予算を申請していたものの、研究補助員の雇用が今年度なかった。また、当初予定していた遺伝子やホルモンの発現量解析が今年度できなかった。次年度において実施予定のため、それらの購入費として利用予定である。
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