魚類の新規性決定遺伝子同定からみえる性決定と内分泌のクロストーク

• 研究課題/領域番号: 18H02277
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 菊池 潔 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (20292790)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020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); 2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2018年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
• キーワード: 性決定遺伝子 / 水産育種 / 性決定 / 魚類 / 内分泌

研究成果の概要

水産魚の性決定遺伝子は典型的な有用遺伝子であるが、その特定は容易ではない。この問題を解決するため、申請者は、ブリ類とフグ類をモデルとした研究を継続しており、今回、ブリ類3種の性決定遺伝子がHsd17b1遺伝子であるという強い証拠を得ることに成功した。さらに、その遺伝産物の性ステロイド代謝活性が雌雄間で異なることを明示し、性ステロイドが性決定の最初のトリガーを引いていることを明らかとした。また、フグ類の研究では、性染色体の一部が、ゲノム全域に由来する多数の重複断片を吸収するかたちで急速に拡大することを示した。こういった性染色体をもつ水産魚は、これまで考えられてきた以上に多い可能性がある。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、ブリ類3種で利用可能な性判別法を開発することに成功した。ブリ類3種が日本の海面養殖生産量の過半数を占めていること、さらに近年、ブリ類の養殖と品種改良が欧州・豪州・南北米で活発化していることを考慮すると、この性判別マーカーの開発は、グローバルな水産養殖の文脈で大きな意義をもつ可能性がある。また本研究により、「性ホルモンが性決定の最初のトリガーを引く」生物が存在することが明確に示された。この結果は、半世紀以上前に提唱されていたにも関わらず、決定的な証拠が欠けていた「性決定のステロイド誘導説」を強く支持するもであり、その学術上の意義は大きい。

研究成果

• [雑誌論文] Precocious Maturation in Male Tiger Pufferfish Takifugu rubripes: Genetics and Endocrinology. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa S., Chuda H., Hamasaki M., Kadomura K., Yamada T., Kikuchi K. Hosoya S.
  • 雑誌名: Fisheries Science 巻: 86 号: 2 ページ: 339-351
  • DOI: 10.1007/s12562-019-01390-4
  • NAID: 40022196065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ⅰ-2. フグ類の性決定遺伝子たち (2019)
  • 著者名/発表者名: KIKUCHI KIYOSHI、IEDA RISA、FUJIKAWA DAIGAKU、AHAMMAD KABIR、KOYAMA TAKASHI、HOSOYA SHO
  • 雑誌名: 日本水産学会誌 巻: 85 号: 2 ページ: 187-187
  • DOI: 10.2331/suisan.WA2603-3
  • NAID: 130007622996
  • ISSN: 0021-5392, 1349-998X
  • 年月日: 2019-03-15
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Ⅰ-3. ブリ属魚類の性決定機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: KOYAMA TAKASHI、NAKAMOTO MASATOSHI、MORISHIMA KAGAYAKI、YAMASHITA TAKEFUMI、MIZUNO NAOKI、KIKUCHI KIYOSHI、SAKAMOTO TAKASHI
  • 雑誌名: 日本水産学会誌 巻: 85 号: 2 ページ: 188-188
  • DOI: 10.2331/suisan.WA2603-4
  • NAID: 130007622995
  • ISSN: 0021-5392, 1349-998X
  • 年月日: 2019-03-15
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] はじめに (2019)
  • 著者名/発表者名: 菊池潔, 井尻成保, 北野健
  • 雑誌名: 日本水産学会誌 巻: 85 号: 2 ページ: 185-185
  • DOI: 10.2331/suisan.WA2603-1
  • NAID: 130007622992
  • ISSN: 0021-5392, 1349-998X
  • 年月日: 2019-03-15
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] A SNP in a Steroidogenic Enzyme Is Associated with Phenotypic Sex in Seriola Fishes (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Koyama, M. Nakamoto#, K. Morishima#, R. Yamashita#, T. Yamashita#, K. Sasaki, Y. Kuruma, N. Mizuno, M. Suzuki, K. Okada, R. Ieda, T. Uchino, S. Tasumi, S. Hosoya, S. Uno, J. Koyama, A. Toyoda, K. Kikuchi, T. Sakamoto
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 29 号: 11 ページ: 1901-1909
  • DOI: 10.1016/j.cub.2019.04.069
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Random PCR-based genotyping by sequencing technology GRAS-Di reveals genetic structure of mangrove fishes (2019)
  • 著者名/発表者名: Sho Hosoya, Shotaro Hirase, Kiyoshi Kikuchi, Kusuto Nanjo, Yohei Nakamura, Hiroyoshi Kohno, Mitsuhiko Sano
  • 雑誌名: Molecular Ecology Resources 巻: 19 号: 5 ページ: 1153-1163
  • DOI: 10.1111/1755-0998.13025
  • 査読あり
• [雑誌論文] A highly flexible and repeatable genotyping method for aquaculture studies based on target amplicon sequencing using next-generation sequencing technology (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato Mana、Hosoya Sho、Yoshikawa Sota、Ohki Shun、Kobayashi Yuki、Itou Takuya、Kikuchi Kiyoshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 6904-6904
  • DOI: 10.1038/s41598-019-43336-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Genetic Basis of Scale-Loss Phenotype in the Rapid Radiation of Takifugu Fishes (2019)
  • 著者名/発表者名: Dong In Kim, Wataru Kai, Sho Hosoya, Mana Sato, Aoi Nozawa, Miwa Kuroyanagi, Yuka Jo, Satoshi Tasumi, Hiroaki Suetake, Yuzuru Suzuki, Kiyoshi Kikuchi
  • 雑誌名: Genes 巻: 10 号: 12 ページ: 1027-1027
  • DOI: 10.3390/genes10121027
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of the sex-determining locus in grass puffer (Takifugu niphobles) provides evidence for sex-chromosome turnover in a subset of Takifugu species (2018)
  • 著者名/発表者名: Risa Ieda, Sho Hosoya, Shota Tajima, Kazufumi Atsumi, Takashi Kamiya, Aoi Nozawa, Yuma Aoki, Satoshi Tasumi, Takashi Koyama, Osamu Nakamura, Yuzuru Suzuki, Kiyoshi Kikuchi
  • 雑誌名: PLOSONE 巻: 13 号: 1 ページ: e0190635-e0190635
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0190635
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 超多検体トランスクリプトーム解析を志向したライブラリ作製法の立ち上げ (2020)
  • 著者名/発表者名: 小山喬・菊池潔・豊田敦
  • 学会等名: 平成32年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] マイクロ流路チップを用いた水産生物の細胞解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小祝敬一郎・村上友樹・鈴木宏明・小山喬・菊池潔・ 豊田敦・津田宗一郎
  • 学会等名: 平成32年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] Genomic identification and characterization of sex-determining locus of Takifugu niphobles by a chromosome scale genome assembly (2020)
  • 著者名/発表者名: Kabir Ahammad, Risa Ieda, Daigaku Fujikawa, Shotaro Hirase, Takashi Koyama, Atsushi Toyota, Shigehiro Kuraku, Sho Hosoya, Kiyoshi Kikuchi
  • 学会等名: 平成32年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] ブリ属3種の比較ゲノム解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 車遥介・小山喬・菊池潔・森島輝・小林久人・志波優
  • 学会等名: 平成32年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] NGSによる性染色体同定法とステロイド依存型の性決定機構について (2019)
  • 著者名/発表者名: 菊池潔
  • 学会等名: DMYの会
• [学会発表] ブリ類の初期性分化メカニズム解明を目指したscRNA-seqの活用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小山喬・小祝敬一郎・津田宗一郎・菊池潔
  • 学会等名: シングルセル研究会
• [学会発表] Revisiting steroids as natural inducers of sex determination: A SNP in a steroidogenic enzyme is associated with phenotypic sex in Seriola fishes (2019)
  • 著者名/発表者名: Kiyoshi Kikuchi
  • 学会等名: Asian Sex Differentiation Network (8th Gonad Biology Joint Meeting, 2019)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ブリ属の性決定領域ゲノム配列比較 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小山喬・車遥介・菊池潔・森島輝・豊田敦
  • 学会等名: 平成31年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] 半数体ブリゲノムを用いた性拮抗遺伝子の探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 車遥介・小山喬・菊池潔・森島輝・小林久人
  • 学会等名: 平成31年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] トラフグ白子早熟形質のQTL 解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉川壮太・濱崎将臣・山田敏之・中田久・細谷将・菊池潔
  • 学会等名: 平成31年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] ブリ属ステロイド代謝関連遺伝子の発現解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 車遥介・小山喬・菊池潔・中本正俊・坂本崇
  • 学会等名: 平成31年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] カンパチ性分化関連遺伝子の網羅的探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小山喬・菊池潔
  • 学会等名: 平成31年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] Single-Molecule sequencing has resolved the complex genomic region of the sex-determining locus in Kusafugu Takifugu niphobles (2019)
  • 著者名/発表者名: Kabir Ahammad・Risa Ieda・Daigaku Fujikawa・Mana Sato・Shotaro Hirase・Takashi Koyama・Atsushi Toyota・Sho Hosoya・Kiyoshi Kikuchi
  • 学会等名: 平成31年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] クサフグで生じた性的拮抗の解消 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤川大学・家田梨櫻・Kabir Ahammad・小山喬・細谷将・菊池潔
  • 学会等名: 平成31年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] 半数体ゲノムのマルチプレックスシーケンシング－ FSTを指標とした性拮抗遺伝子の探索 － (2019)
  • 著者名/発表者名: 小山喬・車遥介・菊池潔・小林久人
  • 学会等名: 東京農業大学生物資源ゲノム解析拠点シンポジウム
• [学会発表] トラフグ属魚類の性決定遺伝子と魚類育種素材としての野生魚の利用可能性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 細谷将・小林久人・菊池潔
  • 学会等名: 東京農業大学生物資源ゲノム解析拠点シンポジウム
• [学会発表] 魚類における性染色体のターンオーバー (2019)
  • 著者名/発表者名: Kabir Ahammad・藤川大学・家田梨櫻・小林久人・豊田敦・細谷将・菊池潔
  • 学会等名: 東京農業大学生物資源ゲノム解析拠点シンポジウム
• [学会発表] The genetic and steroidogenic sex determination in Seriola fishes (2018)
  • 著者名/発表者名: Takashi Koyama, Masatoshi Nakamoto, Kagayaki Morishima, Ryohei Yamashita, Takefumi Yamashita, Kohei Sasaki, Naoki Mizuno, Yosuke Kuruma, Moe Suzuki, Risa Ieda, Tsubasa Uchino, Satoshi Tasumi, Sho Hosoya, Seiichi Uno, Jiro Koyama, Atsushi Toyoda, Kiyoshi Kikuchi, Takashi Sakamoto
  • 学会等名: 日本分子生物学会第41回（2018年）年会
  • 招待講演
• [学会発表] フグ類の性決定遺伝子たち (2018)
  • 著者名/発表者名: 菊池潔
  • 学会等名: 平成３０年度日本水産学会秋季大会
• [学会発表] Turnover of sex chromosomes in Takifugu fishes (2018)
  • 著者名/発表者名: Ieda R, Tajima S, Atsumi K, Fujikawa D, Sato M, Ahammad K, Nozawa A, Koyama T, Toyoda A, Kobayashi H, Tasumi S, Hosoya S, Kikuchi K
  • 学会等名: The 2018 International Symposium of Genetics in Aquaculture
  • 国際学会
• [学会発表] Trans-species SNP in a steroidogenic gene is associated with sex determination in Seriola species (2018)
  • 著者名/発表者名: Koyama T, Nakamoto M, Morishima K, Yamashita R, Yamashita T, Sasaki K, Suzuki M, Kuruma Y, Ieda R, Uchino T, Tasumi S, Hosoya S, Uno S, Koyama J, Toyoda A, Kikuchi K, Sakamoto T
  • 学会等名: The 2018 International Symposium of Genetics in Aquaculture
  • 国際学会
• [学会発表] Revisiting the steroid theory of sex inducer; Trans-species SNP in a steroidogenic enzyme, Hsd17b1, is associated with sex in Seriola species. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takashi Koyama, Masatoshi Nakamoto, Kagayaki Morishima, Ryohei Yamashita, Takefumi Yamashita, Sasaki Kohei, Naoki Mizuno, Moe Suzuki, Risa Ieda, Tsubasa Uchino, Satoshi Tasumi, Sho Hosoya, Seiichi Uno, Jiro Koyama, Atsushi Toyoda, Takashi Sakamoto, Kiyoshi Kikuchi
  • 学会等名: Eight International Symposium on Vertebrate Sex Determination
  • 国際学会
• [学会発表] Turnover of sex chromosomes in Takifugu pufferfishes (2018)
  • 著者名/発表者名: Risa Ieda, Shota Tajima, Kazufumi Atsumi, Daigaku Fujikawa, Mana Sato, Yosuke Kuruma, Shun Ohki, Aoi Nozawa, Takashi Koyama, Satoshi Tasumi, Sho Hosoya, Kiyoshi Kikuchi
  • 学会等名: Eight International Symposium on Vertebrate Sex Determination
  • 国際学会
• [備考] ブリ類の性決定遺伝子を発見
  • URL: https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20190605-1.html
• [備考] 東京大学大学院農学生命科学研究科 附属水産実験所
  • URL: http://www.se.a.u-tokyo.ac.jp/japanese.html
• [産業財産権] ブリ類の性別識別方法 (2018)
  • 発明者名: 坂本崇、中本正俊、菊池潔、小山喬
  • 権利者名: 坂本崇、中本正俊、菊池潔、小山喬
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-027260
  • 出願年月日: 2018