2022 Fiscal Year Research-status Report

Studies on sperm allocation strategies in fishes with alternative male mating tactics: method development and empirical tests

Research Project

Project/Area Number	22K20666
Research Institution	Osaka Metropolitan University
Principal Investigator	近藤湧生大阪公立大学, 大学院理学研究科, 特任助教 (10965099)
Project Period (FY)	2022-08-31 – 2024-03-31
Keywords	性淘汰 / 精子競争 / 代替繁殖戦術 / 精子配分
Outline of Annual Research Achievements	雄が状況に応じて1回の配偶あたりの射精量を調節する戦略は「精子配分戦略」と呼ばれ、体内受精種で主に研究されてきたが、理論モデルと実証研究の不一致が多く、詳細は不明である。各雄の精子の定量が「精子配分戦略」の理解に極めて重要であるにも関わらず、既存の技術では困難であったため、体外受精種の複数の雄が参加した配偶における各雄の射精量は不明である。そこで本研究では、複数の雄が参加した配偶における各雄の射精量を定量化する新規手法の開発と繁殖戦略の異なる雄の精子配分戦略を解明することを目的とする。具体的には、2つのアプローチを試みる。1つ目は、GFP(緑色蛍光タンパク質)が性細胞に導入されたメダカの雄と通常の雄を雌と配偶させて、水中で混合した各雄の精子を識別する方法である。2つ目に、環境DNAの技術を応用して、水中で混合した各雄の射精量を定量化する方法を試みる。これにより、「有限な精子」という制約が性淘汰に与える影響の重要性や一般性について、これまでにない新たな知見を提供できると期待される。今年度は、GFP(緑色蛍光タンパク質)が性細胞に導入されたメダカの雄と通常の雄を雌と配偶させて、水中で混合した各雄の精子を識別する方法を検討した。GFPが性細胞に導入されたメダカにおいて、体外に放出された精子1つ1つは、蛍光顕微鏡で観察することができなかったため、当初の計画で予定していた環境DNAの技術を応用して、水中で混合した各雄の射精量を定量化する方法を試みる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 繁殖戦略の異なるペア雄とスニーカー雄では、状況に応じて射精量が異なることが予想され、個体ごとの放精数の定量は精子配分戦略の理解には必須である。しかし、体外受精種で個体ごとの放精数を計数した例はない。そこで、複数雄を配偶させ、水槽内に放出された各雄の射精量を定量的に評価する新規手法の開発を模索した。今年度は、GFP(緑色蛍光タンパク質)が性細胞に導入されたメダカの雄と通常の雄を雌と配偶させて、水中で混合した各雄の精子を識別する方法を検討した。GFPが性細胞に導入されたメダカにおいて、体外に放出された精子1つ1つは、蛍光顕微鏡で観察することができなかったため、当初の計画で予定していた環境DNAの技術を応用して、水中で混合した各雄の射精量を定量化する方法を試みる。
Strategy for Future Research Activity	水中の環境DNAからメダカ属近縁2種を識別する手法や水中の精子DNAの上昇量を定量した研究が報告された。この技術を応用し、まず、水中で混合した精子がどの雄のものか識別するために、個体特異的な配列(マイクロサテライトやSNP)から個体識別が可能なプライマーを作成する。そのプライマーをもとに定量PCRを実施し、水中の環境DNAから各雄の射精量を推定する。この手法は水中の精子の個体識別可能な遺伝子領域を利用するため、モデル生物以外でも応用が可能である。さらに、この手法は雌の体内で混合した各雄の精子も識別・定量できるため、体外受精する魚類だけでなく体内受精種を含む動物全般の精子配分戦略の研究手法の確立に繋げる。
Causes of Carryover	本年度に実施したGFP遺伝子導入メダカにおける精子の蛍光識別実験は、予定通りに進行しなかった。そのため、当初予定していたもう1つのアプローチである、環境DNA技術を応用した精子識別実験を実施することに決定した。このため、それらの準備や各専門分野の研究者との研究計画立案に注力し、次年度使用額が生じた。