Studies on growth and longevity of fish using wild zebrafish and related species

• Project/Area Number: 19KK0161
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 40:Forestry and forest products science, applied aquatic science, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 木下 滋晴 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (40401179)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浅川 修一 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30231872) ; 吉武 和敏 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (50646552) ; 五十嵐 洋治 三重大学, 生物資源学研究科, 助教 (60839322)
• Project Period (FY): 2019-10-07 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2024: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2020: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: ゼブラフィッシュ / 近縁種 / Devario属 / ゲノム解析 / 成長 / 老化 / 筋肉 / 終生成長 / 寿命 / 体サイズ

Outline of Research at the Start

ゼブラフィッシュには様々な野生集団と共に、ゼブラフィッシュより体長が4倍程大きいGiant danioなど大きさの異なる近縁種が存在する。これらはスリランカやバングラディシュで捕獲、飼育できる。そこで現地共同研究者の協力を得て、これらゼブラフィッシュ野生個体や近縁種の野外採取と飼育を行う。これらゼブラフィッシュの野生個体同士を掛け合わせて次世代を作り、個体ごとの成長や老化の違いと遺伝子の特徴の相関解析を行う。また、ゼブラフィッシュと近縁種を掛け合わせて次世代を得ることで種間の成長度や寿命の違いと遺伝子の特性との相関解析を行う。これらデータを総合し、成長や寿命の違いに関わる遺伝子を同定する。

Outline of Annual Research Achievements

研究協力機関であるUva Wellassa University（スリランカ）に行き、現地河川においてゼブラフィッシュ近縁種を探索した。その結果、でゼブラフィッシュよりも大型に成長するベンガルダニオ（Devario devario）およびDevario malabaricusを捕獲した。捕獲個体については現地で飼育を継続しており、D. malabaricusについては、飼育下での繁殖にも成功した。また、大型の個体と小型の個体それぞれから耳石を採取し、輪紋を観察したところ、明確な輪紋が観察されたことから、Devario属についても耳石を用いた成長度の測定ができると考えられた。現地においてDNA抽出を行い、解析可能なDNAを現地で抽出できることを確認した。日本において入手したD. malabaricus個体を用いて、ゲノムシーケンスおよび筋肉のRNA-seqを行った。ゲノムシーケンシングではPacBioのHIFIシーケンスを行い、hifh asmでアセンブリした結果、N50が30.2 Mbでゲノムサイズは1.73 GBのアセンブリを得た。RNA-seqでは98,243種の遺伝子配列を得、このうち、ゼブラフィッシュの筋過形成のマーカー遺伝子であるmyhzと相同性を示す幾つかの遺伝子を同定した。myhz2と相同性を示す遺伝子はD. malabaricusの筋肉にで高度に（全発現遺伝子中TPMで上位29番目）発現していたことから、Devario属の筋成長の活発さが示唆された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ゼブラフィッシュの近縁種の入手には成功したが、ゼブラフィッシュと近縁種の交雑種の作成には至らなかった。

Strategy for Future Research Activity

ホルモン処理など手法を改善し、引き続きゼブラフィッシュと近縁種との交雑の可能性を探る。また、Devario属については、様々な成長度の個体の組織別のRNA-seqを行い、ゼブラフィッシュの成長過程のデータとの比較解析を行う。

Research Products

• [Journal Article] Zebrafish Danio rerio myotomal muscle structure and growth from a spatial transcriptomics perspective (2022)
  • Author(s): Guanting Liu, Takumi Ito, Yusuke Kijima, Kazutoshi Yoshitake, Shuichi Asakawa, Shugo Watabe, Shigeharu Kinoshita
  • Journal Title: Genomics Volume: 114 Issue: 5 Pages: 110477-110477
  • DOI: 10.1016/j.ygeno.2022.110477
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Possible roles of IGF binding proteins in fish muscle growth (2021)
  • Author(s): Liu GuanTing、伊藤拓己、木島祐輔、吉武和彦、浅川修一、渡部終五、木下滋晴
  • Organizer: 令和3年度日本水産学会秋季大会
• [Presentation] Spatial transcriptomic analysis of the trunk muscle in zebrafish (2021)
  • Author(s): 劉 冠廷・伊藤拓己・木島祐輔・吉武和敏・浅川修一・渡部終五・木下滋晴
  • Organizer: 令和3年度日本水産学会春季大会