新たに同定された「季節センサー」血管嚢の機能解析が解き明かす魚類の季節繁殖の謎

• 研究課題/領域番号: 18H02276
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分40040:水圏生命科学関連
• 研究機関: 宇都宮大学
• 研究代表者: 飯郷 雅之 宇都宮大学, 農学部, 教授 (10232109)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2018年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
• キーワード: 季節繁殖 / 性中枢 / 血管嚢 / 光受容体 / 温度受容体 / mRNA-seq / シングルセル解析 / 硬骨魚類 / 魚類 / 季節センサー

研究成果の概要

短日繁殖魚であるアユ，サクラマスを対象に重点的に研究を進めた．mRNA-seqを行い，血管嚢，松果体，網膜，脳，下垂体などで発現する遺伝子のカタログ化と，季節繁殖制御遺伝子群，光受容体遺伝子群，温度受容体遺伝子群などの網羅的同定を行なった．また，那珂川で7月-10月に採取された天然アユの血管嚢，脳，下垂体などからtotal RNAを抽出し，Lasy-SeqによるmRNA-seqを行い，全遺伝子のmRNA量の変化を明らかにした．サクラマスの血管嚢王冠細胞のシングルセルmRNA-seqを行い，個々細胞の遺伝子発現プロファイルを明らかにした．脳の透明化も試みた．

研究成果の学術的意義や社会的意義

1685年に解剖学的に記載された脳の底部に位置する血管嚢の機能は300年以上にわたって不明であった．この血管嚢が「季節センサー」として機能することは2013年に判明したが，脳内の「性中枢」にどのようにして季節情報が伝達されているのかは不明であった．本研究においては，魚類の生殖制御に関わる「季節センサー」と「性中枢」のネットワークを，古典的な解剖学・生理学・内分泌学的手法と次世代シーケンサーを活用した機能的ゲノミクス解析により包括的に解明し，魚類の季節繁殖を制御する脳内分子機構を解明することを試みた．基礎科学的側面のみならず，水産増養殖の高度化にも直結する研究成果が得られた．

研究成果

• [学会発表] いろいろな生き物，いろいろなリズム (2022)
  • 著者名/発表者名: 飯郷雅之
  • 学会等名: 第29回日本時間生物学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] アユにおけるセレノプロテイン遺伝子群の同定と発現の日周リズム (2022)
  • 著者名/発表者名: 齋藤祐希，石坂美月，澤村優子，葛西崚，岸美里，水谷愛，越智友紀，飯郷雅之
  • 学会等名: 第29回日本時間生物学会学術大会
• [学会発表] 深海性魚類松果体からのメラトニン分泌リズムは温度サイクルによって同調できるか？ (2022)
  • 著者名/発表者名: 石坂美月，澤村優子，葛西崚，齋藤祐希，飯塚みなみ，深田陽平，水谷愛，越智友紀，飯郷雅之
  • 学会等名: 第29回日本時間生物学会学術大会
• [学会発表] サクラマス血管嚢の王冠細胞に個性はあるのか？シングルセルRNA-seqによる解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 加藤真由佳，関真秀，鈴木穣，飯郷雅之
  • 学会等名: 日本時間生物学会第26回学術大会
• [学会発表] From the era Aristotle to modern science: How animals can tell the season (2019)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Iigo
  • 学会等名: International Workshop on Bioimaging (IWBI2019)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] コイ科魚類における季節繁殖の分子機構の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 深田陽平，飯塚みなみ，加藤真由佳，福山明音，岸美里，岩本昂樹，飯郷雅之
  • 学会等名: 第43回日本比較内分泌学会
• [図書] 脳とホルモンの行動学 わかりやすい行動神経内分泌学 第2版 (2023)
  • 著者名/発表者名: 飯郷雅之 他，近藤保彦 他編
  • 総ページ数: 364
  • 出版者: 西村書店
  • ISBN: 9784867060438