オオミジンコ （Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ） の環境性決定機構の解明

• 研究課題/領域番号: 12J05579
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 生態・環境
• 研究機関: 総合研究大学院大学
• 研究代表者: 豊田 賢治 総合研究大学院大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円); 2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: ミジンコ (Daphnia pulex) / 環境依存型性決定 / 幼若ホルモン / Methyl farnesoate / NMDA型グルタミン酸受容体 / ミジンコ(Daphnia pulex) / 環境性決定 / オオミジンコ(Daphnia magna) / doublesex / 性決定遺伝子

研究実績の概要

ミジンコ類は環境依存型の性決定様式を有しており、単為生殖によって好適環境ではメスを、生存に不向きな環境下ではオスを産出する。オス産出を引き起こす環境要因は日照時間や水温、栄養状態など数多く報告されているが、遺伝的背景の異なる系統間でも各環境シグナルへの応答能が異なるため、実験室環境で安定して雌雄の産み分けを誘導できる実験系は確立されていなかった。私はこれまでに、海外で系統化されたミジンコ(Daphnia pulex)のWTN6系統が日長条件に応じて雌雄を産み分けできることを発見した。昨年度の研究でミジンコのオス誘導に内因性の幼若ホルモンが関与している可能性が高いことを示すデータを多数取得した。
本年度は更に詳細な解析を進めるために以下の研究をおこなった。性決定期の幼若ホルモンシグナルの制御に関与している因子を探索するために、長日（メス誘導）条件と短日（オス誘導）条件で飼育したWTN6系統の母親個体のトランスクリプトーム解析をおこなった。その結果、短日条件で統計的有意に発現変動している遺伝子としてイオンチャネル型グルタミン酸受容体に関連する遺伝子を見出した。イオンチャネル型グルタミン酸受容体のサブタイプ特異的な活性化剤や阻害剤の投与によるオス誘導に与える影響を調べたところ、N-methyl-D-aspartate (NMDA)型グルタミン酸受容体がミジンコのオス誘導を引き起こす幼若ホルモンシグナルの上流制御因子として作用している可能性が高いことが明らかになった。現在はトランスクリプトームから得られた他の候補遺伝子についても個別に機能解析を進めている。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Diofenolan induces male offspring production through binding to juvenile hormone receptor in Daphnia magna (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryoko Abe, Kenji Toyota, Hitoshi Miyakawa, Haruna Watanabe, Tomohiro Oka, Shinichi Miyagawa, Hiroyo Nishide, Ikuo Uchiyama, Knut Erik Tollefsen, Taisen Iguchi, Norihisa Tatarazako
  • 雑誌名: Aquatic Toxicology 巻: 159 ページ: 44-51
  • DOI: 10.1016/j.aquatox.2014.11.015
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Methyl farnesoate synthesis is necessary for the environmental sex determination in water flea Daphnia pulex (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Toyota, Hitoshi Miyakawa, Chizue Hiruta, Kenjiro Furuta, Yukiko Ogino, Tetsuro Shinoda, Norihisa Tatarazako, Shinichi Miyagawa, Joseph R. Shaw, Taisen Iguchi
  • 雑誌名: Journal of Insect Physiology 巻: - ページ: 22-30
  • DOI: 10.1016/j.jinsphys.2015.02.002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] NMDA receptor activation upstream of methyl farnesoate signaling for short day-induced male offspring production in the water flea, Daphnia pulex (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Toyota, Hitoshi Miyakawa, Katsushi Yamaguchi, Shuji Shigenobu, Yukiko Ogino, Norihisa Tatarazako, Shinichi Miyagawa, Taisen Iguchi
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 16 号: 1 ページ: 186-186
  • DOI: 10.1186/s12864-015-1392-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Roles of ecdysteroids for progression of reproductive cycle in the fresh water crustacean Daphnia magna (2014)
  • 著者名/発表者名: Eri Sumiya, Yukiko Ogino, Hitoshi Miyakawa, Chizue Hiruta, Kenji Toyota, Shinichi Miyagawa, Taisen Iguchi
  • 雑誌名: Frontiers in Zoology 巻: 11 号: 1 ページ: 60-60
  • DOI: 10.1186/s12983-014-0060-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Targeted gene disruption by use of transcription activator-like effector nuclease (TALEN) in the water flea Daphnia pulex (2014)
  • 著者名/発表者名: Chizue Hiruta, Yukiko Ogino, Tetsushi Sakuma, Kenji Toyota, Shinichi Miyagawa, Takashi Yamamoto, Taisen Iguchi
  • 雑誌名: BMC Biotechnology 巻: 14 号: 1 ページ: 95-95
  • DOI: 10.1186/s12896-014-0095-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Comparison of JH signaling in insects and crustaceans (2014)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Miyakawa, Kenji Toyota, Eri Sumiya, Taisen Iguchi
  • 雑誌名: Current Opinion in Insect Science 巻: 1 ページ: 81-87
  • DOI: 10.1016/j.cois.2014.04.006
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular impact of juvenile hor mone agonists on neonatal Daphniaomagna (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Toyota, Yasuhiko Kato, Hitoshi Miyakawa, Ryohei Yatsu, Takeshi Mizutani, Yukiko Ogino, Shinichi Miyagawa, Hajime Watanabe, Hiroyo Nishide, Ikuo Uchiyama, Norihisa Tatarazako, Taisen Iguchi
  • 雑誌名: Journal of Applied Toxicology 巻: 34 ページ: 537-544
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular cloning of doublesex genes of four cladocera (water flea) species (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenji Toyota, Yasuhiko Kato, Masaru Sato, Naomi Sugiura, Shinichi Miyagawa, Hitoshi Miyakawa, Hajime Watanabe, Shigeto Oda, Yukiko Ogino, Chizue Hiruta, Takeshi Mizutani, Norihisa Tatarazako, Susanne Paland, Craig Jackson, John K. Colbourne, Taisen Iguchi
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 14:239 号: 1 ページ: 239-239
  • DOI: 10.1186/1471-2164-14-239
  • 査読あり
• [雑誌論文] The mutation in methoprene-tolerant alters juvenile hormone use by insects and crustaceans (2013)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Miyakawa, Kenji Toyota, Ikumi Hirakawa, Yukiko Ogino, Shinichi Miyagawa, Shigeto Oda, Norihisa Tatarazako, Toru Miura, John K. Colbourne, Taisen Iguchi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: ncomms2868 号: 1 ページ: 1856-1856
  • DOI: 10.1038/ncomms2868
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a microinjection system for RNA interference in the water flea Daphnia pulex (2013)
  • 著者名/発表者名: Chizue Hiruta, Kenji Toyota, Hitoshi Miyakawa, Yukiko Ogino, Shinichi Miyagawa, Norihisa Tatarazako, Joseph R Shaw, Taisen Iguchi
  • 雑誌名: BMC Biotechnology 巻: 13(96) 号: 1 ページ: 96-96
  • DOI: 10.1186/1472-6750-13-96
  • 査読あり
• [学会発表] ミジンコの規則的な生殖周期、胚発生制御における脱皮ホルモンの果たす役割の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 角谷絵里, 荻野由紀子, 宮川一志, 蛭田千鶴江, 豊田賢治, 宮川信一, 井口泰泉
  • 学会等名: 第39回日本比較内分泌学会（ISAREN共催）
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター, 愛知県岡﨑市
  • 年月日: 2014-11-08
• [学会発表] Elucidation of the molecular mechanism governing the environmental sex determination in water flea Daphnia pulex (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治, 井口泰泉
  • 学会等名: 統合バイオサイエンスシンポジウム
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター, 愛知県岡﨑市
  • 年月日: 2014-11-05
• [学会発表] ミジンコの単為発生卵を凍結保存する技術の確立に向けて (2014)
  • 著者名/発表者名: 蛭田千鶴江, 田中大介, 宮川信一, 宮川一志, 豊田賢治, 角谷絵里, 井口泰泉
  • 学会等名: Cryopreservation Conference 2014
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター, 愛知県岡﨑市
  • 年月日: 2014-10-23
• [学会発表] Elucidation of the molecular mechanism of environmental sex determination in water flea Daphnia pulex (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Toyota, Taisen Iguchi
  • 学会等名: The 11th SOKENDAI Student Seminar for Biological Science
  • 発表場所: ヤマハリゾートつま恋, 静岡県掛川市
  • 年月日: 2014-10-16
• [学会発表] ミジンコの環境依存型性決定機構の解明に向けたアプローチ (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治, 宮川一志, 蛭田千鶴江, 古田賢次郎, 荻野由紀子, 篠田徹郎、鑪迫典久、宮川信一, 井口泰泉
  • 学会等名: 第7回Evo-devo 青年の会
  • 発表場所: 遺伝学研究所, 静岡県三島市
  • 年月日: 2014-10-11
• [学会発表] ミジンコ(Daphnia pulex)におけるPlatinum TALENを用いた標的遺伝子破壊法の確立 (2014)
  • 著者名/発表者名: 蛭田千鶴江, 荻野由紀子, 佐久間哲史, 豊田賢治, 山本卓, 井口泰泉
  • 学会等名: 第4回ゲノム編集研究会
  • 発表場所: 広島国際会議場, 広島県広島市
  • 年月日: 2014-10-06
• [学会発表] ミジンコにおける人口制限酵素TALENを用いた遺伝子破壊法の確立 (2014)
  • 著者名/発表者名: 蛭田千鶴江, 荻野由紀子, 豊田賢治, 佐久間哲史, 山本卓, 井口泰泉
  • 学会等名: 第85回日本動物学会
  • 発表場所: 東北大学, 宮城県仙台市
  • 年月日: 2014-09-13
• [学会発表] オオミジンコ脱皮ホルモン合成経路遺伝子の胚発生時発現様式 (2014)
  • 著者名/発表者名: 角谷絵里, 荻野由紀子, 宮川一志, 蛭田千鶴江, 豊田賢治, 宮川信一, 井口泰泉
  • 学会等名: 第85回日本動物学会
  • 発表場所: 東北大学, 宮城県仙台市
  • 年月日: 2014-09-13
• [学会発表] Analysis of juvenile hormone as a sex-determining factor in water flea, Daphnia pulex (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Toyota, Hitoshi Miyakawa, Chizue Hiruta, Yukiko Ogino, Shinichi Miyagawa, Taisen Iguchi
  • 学会等名: 10th International Conference on Juvenile Hormones (JHX)
  • 発表場所: 文部科学省研究交流センター, 茨城県つくば市
  • 年月日: 2014-06-12
• [学会発表] Approach to establishing a tool for targeted gene disruption by using TALEN in the water flea Daphnia pulex (2014)
  • 著者名/発表者名: Chizue Hiruta, Yukiko Ogino, Kenji Toyota, Taisen Iguchi
  • 学会等名: 第47回日本発生生物学会大会(APDBN共催)
  • 発表場所: ウィンク愛知, 愛知県名古屋市
  • 年月日: 2014-05-27 – 2014-05-30
• [学会発表] ミジンコの環境依存型性決定の分子基盤の解明に向けたアプローチ (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治
  • 学会等名: 情報生物学セミナー
  • 発表場所: 大阪市立大学, 大阪府大阪市
  • 年月日: 2014-05-01
  • 招待講演
• [学会発表] ミジンコにおける幼若ホルモンの性決定ホルモンとしての新規生理機能の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 平成25年度 日本動物学会 中部支部大会 岡﨑大会
  • 発表場所: 岡﨑カンファレンスセンター
  • 年月日: 2014-03-08
• [学会発表] Elucidation of the molecular mechanism of environmental sex determination in Daphnia pulex (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Toyota
  • 学会等名: PostDoc and PhD student seminar-'Daphnia and zebrafish as models for understanding development and endocrine disruption'
  • 発表場所: EXeter University
  • 年月日: 2014-01-23
• [学会発表] Analysis of juvenile hormone as a sex-determining hormone in Daphnia pulex (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Toyota, Hitoshi Miyakawa, Chizue Hiruta, Eri Sumiya, Yukiko Ogino, Shinichi Miyagawa, Taisen Iguchi
  • 学会等名: EMBO conference : The Mighty Daphnia Past, Present and Future
  • 発表場所: University of Birmingham
  • 年月日: 2014-01-21
• [学会発表] オオミジンコ仔虫における幼若ホルモン応答遺伝子の網羅的探索 (2013)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治, 阿部良子, 渡邉春菜, 岡知宏, 宮川一志, 宮川信一, 荻野由紀子, 鑪迫典久, 井口泰泉
  • 学会等名: 第16回環境ホルモン学会研究発表会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2013-12-13
• [学会発表] ミジンコの環境依存型性決定の分子機構の解明に向けた取り組み (2013)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治, 井口泰泉
  • 学会等名: 山田研究会・統合バイオサイエンスシンポジウム
  • 発表場所: 伊良湖ビューホテル
  • 年月日: 2013-11-20
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第40回日本神経内分泌学会学術集会, 第38回日本比較内分泌学会大会合同大会
  • 発表場所: 宮崎市民プラザ
  • 年月日: 2013-10-25
• [学会発表] ミジンコの環境依存型性決定機構の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 豊田 賢治
  • 学会等名: 生命情報科学若手の会第4回研究会
  • 発表場所: 岡崎カンファレンスセンター(愛知県)
  • 年月日: 2013-03-01
• [学会発表] ミジンコの環境性決定機構の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 豊田 賢治
  • 学会等名: 第1回ミジンコセミナー
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)(招待講演)
  • 年月日: 2013-02-22
• [学会発表] Analysis of Sex Determining Genes Involved in Male Induction in CIadocerans Treated by Juvenile Hormone Agonist (2012)
  • 著者名/発表者名: 豊田 賢治
  • 学会等名: 第15回環境ホルモン学会研究発表会
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2012-12-18
• [学会発表] Towards understanding of the molecular basis of environmental sex determination in Daphnia (2012)
  • 著者名/発表者名: 豊田 賢治
  • 学会等名: 第9回総研大生命科学リトリード
  • 発表場所: ヤマハリゾートつまこい(静岡県)
  • 年月日: 2012-12-06
• [学会発表] Understanding of the Temperature-dependent Switching Mechanism of Suvival Strategies in Aquatic Crustaceans (2012)
  • 著者名/発表者名: 豊田 賢治
  • 学会等名: 第9回総研大生命科学リトリード
  • 発表場所: ヤマハリゾートつまこい(静岡県)
  • 年月日: 2012-12-06
• [学会発表] ミジンコ類におけるdoublesex遺伝子の単離及び発現解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 豊田 賢治
  • 学会等名: 平成24年度日本動物学会中部支部大会松本大会
  • 発表場所: 浅間温泉 みやま荘(長野県)
  • 年月日: 2012-11-17
• [学会発表] オオミジンコDaphnia magnaの性決定期における幼若ホルモン応答遺伝子の網羅的解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 豊田 賢治
  • 学会等名: 第5回evo-devo青年の会
  • 発表場所: 岡崎カンファレンスセンター(愛知県)
  • 年月日: 2012-06-16
• [図書] Daphnia : Biology and Mathmatics Perspectives
  • 著者名/発表者名: Chizue Hiruta, Kenji Toyota, Hitoshi Miyakawa, Eri Sumiya, Taisen Iguchi
  • 出版者: Sexual reproduction is a key element in the life history strategy of water fleas, Daphnia magna and Daphnia pulex―Casting a spotlight on male induction and its morphology―(In press)
• [備考] プレスリリース
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/pressroom/news/2015/03/31-2.html