節足動物及び脊椎動物を用いた環境に依存する性決定機構の解明

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24370029
• Research Institution: Okazaki Research Facilities, National Institutes of Natural Sciences
• Principal Investigator: 井口 泰泉 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 教授 (90128588)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮川 信一 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 助教 (30404354) ; 荻野 由紀子 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 助教 (00404343)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 環境応答 / ワニ / ミジンコ

Research Abstract

性決定や生殖戦略の多様性は、多様な種の確立に至る生物進化の分子基盤となっている。動物の性決定・分化については、多くの場合染色体の構成で決まるが(遺伝型性決定)、光や温度、個体密度など、周囲の環境によって性が決まる動物がいる(環境依存型性決定)。本研究は、アメリカワニとオオミジンコの環境依存型性決定機構をモデルとして、環境シグナルの受容機構と、そのような外部環境シグナルとホルモンを含む生体内環境調節因子との間の遺伝子・シグナルネットワークを明らかにすることを目的としている。
我々は、アメリカワニから既に複数種のTRP遺伝子の全長をクローニングしており、そのうちの一つは、100%雄が誘導される温度に近い温度域で活性化されることを見出している。さらにそのTRP特異的なアゴニスト、アンタゴニストを卵に添加し、孵化直前まで育てたワニから性腺を摘出し遺伝子発現解析を行った結果、女性ホルモン合成酵素やSox9, Amhなど卵巣あるいは精巣形成に重要な遺伝子の発現変化が認められた。
オオミジンコは雄決定のトリガーとなる環境要因を検討した。その結果、ある単一パロメーターで高効率で雄を産生する条件を決定することができ、さらに雄になる条件、雌になる条件で飼育したミジンコの遺伝子発現解析をRNA-seq解析及び、メタボローム解析を行い、いくつかの（性決定に関与しうる）候補を見出した。現在得られた候補遺伝子や代謝物（タンパク）について、性比に与える影響についての機能解析を行っている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ワニの雌雄性決定に関与する温度域で活性化されるTRPチャネルの同定、その機能解析、遺伝子発現解析まで行っている。ミジンコでは雌雄を産み出す環境パロメーター条件決定し、遺伝子発現解析、メタボローム解析もラン自体は終了し、既に解析に入っていることから、概ね順調に進展しているとした。

Strategy for Future Research Activity

ワニ、ミジンコとともに、雌雄形成に関わる網羅的な遺伝子解析について、引き続きRNA-seq/メタボローム解析を行い、標的遺伝子などについて機能解析を行う。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

本年度はRNA-seq.解析（ドライ）に多くの研究を費やしたために、ウェットの実験の占める割合が相対的に減ってしまっている。次年度からはRNA-seq.解析に基づく機能解析に進むために、多くの試薬類などの研究経費がかかると予想される。
上記のように、RNA-seq.解析に基づく機能解析に進むために、多くの試薬類などの研究経費を見積もっている。さらに遺伝子操作なども複数人で集中的に行うため、マイクロインジェクション装置の購入を検討している。

Research Products

• [Journal Article] Establishment of a short-term in vivo screening method for detecting chemicals having juvenile hormone activity using adult Daphnia magna (2014)
  • Author(s): R. Abe, H. Watanabe, M. Yamamuro, T. Iguchi and N. Tatarazako
  • Journal Title: J. Appl. Toxicol Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1002/jat.2989
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular impact of juvenile hormone agonists on neonatal Daphnia magna (2014)
  • Author(s): K. Toyota, Y. Kato, H. Miyakawa, R. Yatsu, T. Mizutani, Y. Ogino, S. Miyagawa, H. Watanabe, H. Nishide, I. Uchiyama, N. Tatarazako and T. Iguchi
  • Journal Title: J. Appl. Toxicol Volume: 34 Pages: 537-544
  • DOI: doi: 10.1002/jat.2922
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a microinjection system for RNA interference in the water flea Daphnia pulex (2013)
  • Author(s): C. Hiruta, K. Toyota, H. Miyakawa, Y. Ogino, S. Miyagawa, N. Tatarazako, J.R. Shaw and T. Iguchi
  • Journal Title: BMC Biotechnol Volume: 13 Pages: 96
  • DOI: 10.1186/1472-6750-13-96
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A mutation in the Methoprene tolerant alters juvenile hormone response in insects and crustaceans (2013)
  • Author(s): H. Miyakawa, K. Toyota, I. Hirakawa, Y. Ogino, S. Miyagawa, S. Oda, N. Tatarazako, T. Miura, J.K. Colbourne and T. Iguchi
  • Journal Title: Nature Commun Volume: 4 Pages: 1856
  • DOI: 10.1038/ncomms2868.
• [Journal Article] Molecular cloning of doublesex genes of four cladocera (water flea) species (2013)
  • Author(s): K. Toyota, Y. Kato, M. Sato, N. Sugiura, S. Miyagawa, H. Miyakawa, H. Watanabe, S. Oda, Y. Ogino, C. Hiruta, T. Mizutani, N. Tatarazako, S. Paland, C. Jackson, J.K. Colbourne and T. Iguchi
  • Journal Title: BMC Genomics Volume: 14 Pages: 239
  • DOI: 10.1186/1471-2164-14-239
• [Presentation] A Single amino acid substitution in the Methoprene-tolerant (Met) alters juvenile hormone use by insects and crustaceans (2014)
  • Author(s): H. Miyakawa, K. Toyota, I. Hirakawa, Y. Ogino, S. Miyagawa, S. Oda, N. Tatarazako, T. Miura, J.K. Colbourne, T. Iguchi
  • Organizer: EMBO Conference; Daphnia Genomics Consortium 2014
  • Place of Presentation: バーミンガム大学（バーミンガム、イギリス）
  • Year and Date: 20140120-20140122
• [Presentation] Analysis of juvenile hormone as a sex-determining hormone in Daphnia pulex (2014)
  • Author(s): K. Toyota, H. Miyakawa, C. Hiruta, E. Sumiya, Y. Ogino, S. Miyagawa, T. Iguchi
  • Organizer: EMBO Conference; Daphnia Genomics Consortium 2014
  • Place of Presentation: バーミンガム大学（バーミンガム、イギリス）
  • Year and Date: 20140120-20140122
• [Presentation] Cloning and their expression pattern of doublesex genes of cladocera (2014)
  • Author(s): S. Miyagawa, K. Toyota, H. Miyakawa, C. Hiruta, Y. Kato, H. Watanabe, N. Tatarazako, S. Paland, C. Jackson, J.K. Colbourne, T. Iguchi
  • Organizer: EMBO Conference; Daphnia Genomics Consortium 2014
  • Place of Presentation: バーミンガム大学（バーミンガム、イギリス）
  • Year and Date: 20140120-20140122
• [Presentation] pproach to establishing tools for gene functional analysis and cryopreservation in Daphnia pulex (2014)
  • Author(s): C. Hiruta, K. Toyota, H. Miyakawa, S. Miyagawa, Y. Ogino, N. Tatarazako, J.R. Shaw, D. Tanaka, T. Iguchi
  • Organizer: EMBO Conference; Daphnia Genomics Consortium 2014
  • Place of Presentation: バーミンガム大学（バーミンガム、イギリス）
  • Year and Date: 20140120-20140122
• [Presentation] cdysteroids are involved in regulatory mechanismof a reproductive cycle in D. Magna (2014)
  • Author(s): E. Sumiya, Y. Ogino, H. Miyakawa, C. Hiruta, K. Toyota, S. Miyagawa, T. Iguchi
  • Organizer: EMBO Conference; Daphnia Genomics Consortium 2014
  • Place of Presentation: バーミンガム大学（バーミンガム、イギリス）
  • Year and Date: 20140120-20140122
• [Presentation] ミジンコDaphnia pulexにおける6種類の幼若ホルモン様物質の暴露による幼若ホルモン応答遺伝子の網羅的探索 (2013)
  • Author(s): 宮川一志、井口泰泉
  • Organizer: 環境ホルモン学会第16回研究発表会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都、文京区）
  • Year and Date: 20131213-20131213
• [Presentation] ミジンコにおける内分泌かく乱作用メカニズムの解析 (2013)
  • Author(s): 井口泰泉
  • Organizer: 環境ホルモン学会第16回研究発表会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都、文京区）
  • Year and Date: 20131212-20131213
  • Invited
• [Presentation] cdysteroid in higher titer inhibits molting and reproduction cycle in Daphnia magna. (2013)
  • Author(s): E. Sumiya, Y. Ogino, H. Miyakawa, C. Hiruta, K. Toyota, S. Miyagawa, T. Iguchi
  • Organizer: 環境ホルモン学会第16回研究発表会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都、文京区）
  • Year and Date: 20131212-20131213
• [Presentation] Cloning of alligator androgen receptor and its response to hormones and chemicals (2013)
  • Author(s): S. Miyagawa, S. Kohno, R. Yatsu, Y. Ogino, Y. Ohta, LJ Guillette .Jr., T. Iguchi
  • Organizer: 環境ホルモン学会第16回研究発表会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都、文京区）
  • Year and Date: 20131212-20131213
• [Presentation] ミジンコの性決定ホルモンとしての幼若ホルモンの新規機能の解明 (2013)
  • Author(s): 豊田賢治, 宮川一志, 蛭田千鶴江, 角谷絵里, 荻野由紀子, 宮川信一, 井口泰泉
  • Organizer: 第38回日本比較内分泌学会大会
  • Place of Presentation: 宮崎市民プラザ（宮崎県、宮崎市）
  • Year and Date: 20131024-20131026
• [Presentation] ワニのアンドロゲン受容体の機能解析 (2013)
  • Author(s): 宮川信一、河野郷通、谷津遼平、勝義直、Louis Guillette Jr.、井口泰泉
  • Organizer: 第38回日本比較内分泌学会大会
  • Place of Presentation: 宮崎市民プラザ（宮崎県、宮崎市）
  • Year and Date: 20131024-20131026
• [Presentation] 有鱗目におけるエストロゲン受容体の機能解析、および進化的傾向 (2013)
  • Author(s): 谷津遼平、宮川信一、勝義直、井口泰泉
  • Organizer: 第84回日本動物学会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山県、岡山市）
  • Year and Date: 20130926-20130929
• [Presentation] ワニの抗ミュラー管ホルモン遺伝子の糖質コルチコイド受容体による発現制御 (2013)
  • Author(s): 岡香織、佐々木麻衣、大田泰彦、井口泰泉、勝義直
  • Organizer: 第84回日本動物学会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山県、岡山市）
  • Year and Date: 20130926-20130929
• [Presentation] Development of an RNA interference method using microinjection in the water flea Daphnia pulex, (2013)
  • Author(s): C. Hiruta, K. Toyota, H. Miyakawa, T. Iguchi
  • Organizer: 日本発生生物学会第46回大会
  • Place of Presentation: くにびきメッセ（島根県、松江市）
  • Year and Date: 20130528-20130530
• [Remarks] Iguchi Lab.
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/bioenv1/index-j.html