ミジンコの環境依存型性決定を制御する幼若ホルモン生合成系の解明

• Project/Area Number: 18J00149
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Ecology/Environment
• Research Institution: Kanagawa University
• Principal Investigator: 豊田 賢治 神奈川大学, 理学部 生物科学科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: ミジンコ / 幼若ホルモン / 性分化 / 環境依存型性決定

Outline of Annual Research Achievements

オオミジンコDaphnia magnaの日長依存型性決定を示す2系統（LRV13.2, LRV13.5-1系統）を用いて、D. pulex WTN6系統で得られた知見の検証実験を実施した。LRV13.2系統は長日条件でメスを、短日条件でオスを産生するが、LRV13.5-1系統はその逆の長日条件でオスを、短日条件でメスを産生する。私の先行研究により、イオンチャネル型グルタミン酸受容体の阻害剤であるMK-801やプロテインキナーゼC経路の阻害剤であるbisindolylmaleimide IV（BIM）をオス誘導条件下で成体メスに投与することでオス産生が抑制され、メス産生が促進されることが明らかにっており、本現象が上記オオミジンコの2系統でも保存されているのか調べた。その結果、両系統において、MK-801とBIMの投与でオス産生が有意に抑制されることを見出した。本結果は先行研究と一致するものであり、iGluRとPKCを介して日長時間に応じて雌雄を産み分けるミジンコの性決定機構はD. pulexとD. magnaの間で保存されていることを明らかにした。
幼若ホルモンは昆虫類を用いた数多くの研究からその多様な生理機能が明らかになっている。その一方で、甲殻類における幼若ホルモンの生理機能は謎に包まれている。そこで私は、ミジンコのオス性決定因子としての幼若ホルモンの機能だけでなく、他の甲殻類を用いた幼若ホルモンの生理作用を調べることを目的に十脚目の幼生変態に着目した。モデルとしてクルマエビ Marsupenaeus japonicusを用いて、孵化直後のノープリウス幼生、ゾエア、ミシス、ポストラーバへと至る変態を介した各幼生ステージにmethyl farnesoateを曝露し、幼生変態にmethyl farnesoateが関与することを初めて実験的に示すことに成功した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Sex determination and differentiation in decapod and cladoceran crustaceans: An overview of endocrine regulation (2021)
  • Author(s): Kenji Toyota, Hitoshi Miyakawa, Chizue Hiruta, Tomomi Sato*, Hidekazu Katayama, Tsuyoshi Ohira, Taisen Iguchi
  • Journal Title: Genes Volume: 12 Issue: 2 Pages: 1
  • DOI: 10.3390/genes12020305
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Molecular insights into structural and ligand binding features of Methoprene-tolerant in daphnids. (2020)
  • Author(s): Masashi Hirano, Kenji Toyota, Hiroshi Ishibashi, Nobuaki Tominaga, Tomomi Sato, Norihisa Tatarazako, Taisen Iguchi.
  • Journal Title: Chemical Research in Toxicology Volume: 33 Issue: 11 Pages: 2785-2792
  • DOI: 10.1021/acs.chemrestox.0c00179
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Morphometric approaches reveal sexual differences in the carapace shape of the horsehair crab, Erimacrus isenbeckii (Brandt, 1848) (2020)
  • Author(s): Kenji Toyota, Kentaro Izumi, Takashi Ichikawa, Tsuyoshi Ohira, Ken Takeuchi.
  • Journal Title: Aquatic Animals Volume: AA2020 Issue: 0 Pages: AA2020-1
  • DOI: 10.34394/aquaticanimals.AA2020.0_AA2020-1
  • NAID: 130007814168
  • ISSN: 2434-8643
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Transgenerational response to early spring warming in Daphnia (2019)
  • Author(s): Kenji Toyota, Maria Cuenca Cambronero, Vignesh Dhandapani, Antonio Suppa, Valeria Rossi, John K. Colbourne, Luisa Orsini.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Issue: 1 Pages: 4449-4449
  • DOI: 10.1038/s41598-019-40946-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] クルマエビの幼生変態の内分泌機構の解析 (2019)
  • Author(s): 豊田賢治, 山根史裕, 大平剛.
  • Organizer: 第90回日本動物学会大阪大会
• [Presentation] 甲殻類の生物学：性決定や変態のメカニズムに迫る (2019)
  • Author(s): 豊田賢治
  • Organizer: 学びのジャンクション -異分野交流セミナー - 津山工業高等専門学校
  • Invited
• [Presentation] Crustacean endocrinology: larval metamorphosis and sexual differentiation (2019)
  • Author(s): 豊田賢治
  • Organizer: 国際農業教育研究推進センター公開セミナー, 九州大学
  • Invited
• [Presentation] ミジンコの生物学 (2019)
  • Author(s): 豊田賢治
  • Organizer: 教養セミナー, 東京理科大学長万部キャンパス
  • Invited
• [Presentation] ミジンコの環境依存型性決定の分子基盤 (2019)
  • Author(s): 豊田賢治
  • Organizer: 第291回 三崎談話会
  • Invited
• [Presentation] ミジンコの光周期依存的な性決定機構の分子基盤 (2018)
  • Author(s): 豊田賢治
  • Organizer: 第58回 C-Bioセミナー
  • Invited
• [Presentation] クサガメとアメリカアリゲーターの温度依存型性決定期における比較トランスクリプトーム (2018)
  • Author(s): 豊田賢治.
  • Organizer: 新学術領域研究 性スペクトラム -連続する表現型としての雌雄 第二回領域会議
• [Remarks] 研究紹介用の個人web page
  • URL: https://sites.google.com/site/toyotadaphnia/home