陸棲カニ類の半月周性繁殖リズムを制御する分子基盤の解明

• 研究課題/領域番号: 21K15163
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分45040:生態学および環境学関連
• 研究機関: 金沢大学 (2022-2023); 新潟大学 (2021)
• 研究代表者: 豊田 賢治 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 特任助教 (00757370)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: アカテガニ / 月周期繁殖リズム / 眼柄 / 月周繁殖リズム / 周期性繁殖 / 眼柄ペプチド / 眼柄神経節 / 繁殖リズム

研究開始時の研究の概要

アカテガニは陸生の甲殻類であるが、繁殖期の新月と満月の日に海岸に移動して幼生を放出する。この半月周性の繁殖リズムの創出機構を明らかにするために、佐渡島集団をモデルにその繁殖生態を調査してきた。その結果、繁殖期のメスの行動パターンには明瞭な半月周性が認められる一方で、オスには認められないことを見出した。以上から本研究は、時系列RNAseqと液体クロマトグラフィー分析を用いて眼柄神経節で半月周性の発現・消長パターンを示す因子の網羅的探索とその機能解析から半月周性を形成する神経内分泌機構と時計遺伝子ネットワークのクロストークを明らかにすることを目的とする。

研究成果の概要

アカテガニの日本海側集団の繁殖リズムの再調査とオスの繁殖リズムの有無を調べることを目的に、佐渡島において毎晩一定の時間内に出現した個体を全て捕獲し、雌雄の割合と抱卵の有無を記録した。その結果、佐渡島集団も太平洋側と同様に月周性を示すこと、そのリズムには明瞭な雌雄差があることを見出した。
本種の月周繁殖リズムの創出機構の解明を目指し、眼柄をターゲットにRP-HPLCとRNAseqから候補因子選抜を実施した。その結果、RP-HPLCから新月・満月特異的に検出されるペプチドホルモンを、RNAseqから別の内分泌経路に関する遺伝子群が新月・満月をピークにする約2週間周期の発現動態を示すことを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでアカテガニに見られる月周繁殖リズムは潮汐差の乏しい日本海側個体群では観察されないと考えられてきた。しかし、本研究によって、佐渡島個体群では満月と新月にピークを有する明確な月周繁殖リズムを示すこと、さらにそのリズムには明確な雌雄差があることを初めて示した。本研究成果は、従来の定説を覆すものであると同時に、アカテガニの繁殖に関わる行動リズムに明瞭な雌雄差があることを世界で初めて示した。

研究成果

• [雑誌論文] Dietary effects on larval survival and development of three sesarmid crabs (2023)
  • 著者名/発表者名: Kenji Toyota, Takashi Ichikawa, Nobuo Suzuki, Tsuyoshi Ohira
  • 雑誌名: Plankton and Benthos Research 巻: 18 号: 2 ページ: 84-92
  • DOI: 10.3800/pbr.18.84
  • ISSN: 1880-8247, 1882-627X
  • 年月日: 2023-05-31
  • 査読あり
• [雑誌論文] Eyestalk transcriptome and methyl farnesoate titers provide insight into the physiological changes in the male snow crab, Chionoecetes opilio, after its terminal molt (2023)
  • 著者名/発表者名: Toyota Kenji、Yamamoto Takeo、Mori Tomoko、Mekuchi Miyuki、Miyagawa Shinichi、Ihara Masaru、Shigenobu Shuji、Ohira Tsuyoshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 号: 1 ページ: 7204-7204
  • DOI: 10.1038/s41598-023-34159-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Deep ocean water alters the cholesterol and mineral metabolism of squid Todarodes pacificus and suppresses its weight loss (2023)
  • 著者名/発表者名: Hatano Kaito、Yoshida Masa-Aki、Hirayama Jun、Kitani Yoichiro、Hattori Atsuhiko、Ogiso Shouzo、Watabe Yukina、Sekiguchi Toshio、Tabuchi Yoshiaki、Urata Makoto、Matsumoto Kyoko、Sakatoku Akihiro、Srivastav Ajai K.、Toyota Kenji、Matsubara Hajime、Suzuki Nobuo
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 号: 1 ページ: 7591-7591
  • DOI: 10.1038/s41598-023-34443-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Kynurenine promotes Calcitonin secretion and reduces cortisol in the Japanese flounder Paralichthys olivaceus (2023)
  • 著者名/発表者名: Ikari T、Furusawa Y、Tabuchi Y、Maruyama Y、Hattori A、Kitani Y、Toyota K、Nagami A、Hirayama J、Watanabe K、Shigematsu A、Rafiuddin Muhammad Ahya、Ogiso S、Fukushi K、Kuroda K、Hatano K、Sekiguchi T、Kawashima R、Srivastav AK.、Nishiuchi T、Sakatoku A、Yoshida M、Matsubara H、Suzuki N
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 号: 1 ページ: 8700-8700
  • DOI: 10.1038/s41598-023-35222-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Data on plasma cortisol levels in nibbler fish Girella punctata reared under high-density conditions in either surface seawater or deep ocean water (2023)
  • 著者名/発表者名: Ikari Takahiro、Hirayama Jun、Rafiuddin Muhammad Ahya、Furusawa Yukihiro、Tabuchi Yoshiaki、Watanabe Kazuki、Hattori Atsuhiko、Kawashima Ryotaro、Nakamura Kitaro、Srivastav Ajai K.、Toyota Kenji、Matsubara Hajime、Suzuki Nobuo
  • 雑誌名: Data in Brief 巻: 49 ページ: 109361-109361
  • DOI: 10.1016/j.dib.2023.109361
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The role of mesenchymal estrogen receptor 1 in mouse uterus in response to estrogen (2023)
  • 著者名/発表者名: Furuminato Keita、Minatoya Saki、Senoo Eriko、Goto Tatsuki、Yamazaki Sho、Sakaguchi Moeka、Toyota Kenji、Iguchi Taisen、Miyagawa Shinichi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 号: 1 ページ: 12293-12293
  • DOI: 10.1038/s41598-023-39474-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sexual dimorphic eyestalk transcriptome of kuruma prawn Marsupenaeus japonicus (2023)
  • 著者名/発表者名: Toyota Kenji、Mekuchi Miyuki、Akashi Hiroshi、Miyagawa Shinichi、Ohira Tsuyoshi
  • 雑誌名: Gene 巻: 885 ページ: 147700-147700
  • DOI: 10.1016/j.gene.2023.147700
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparative analysis of gonadal transcriptomes between turtle and alligator identifies common molecular cues activated during the temperature-sensitive period for sex determination (2023)
  • 著者名/発表者名: Toyota Kenji、Akashi Hiroshi、Ishikawa Momoka、Yamaguchi Katsushi、Shigenobu Shuji、Sato Tomomi、Lange Anke、Tyler Charles R.、Iguchi Taisen、Miyagawa Shinichi
  • 雑誌名: Gene 巻: 888 ページ: 147763-147763
  • DOI: 10.1016/j.gene.2023.147763
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dual roles of crustacean female sex hormone during juvenile stage in the kuruma prawn Marsupenaeus japonicus (2023)
  • 著者名/発表者名: Toyota Kenji、Matsushima Hanako、Osanai Rei、Okutsu Tomoyuki、Yamane Fumihiro、Ohira Tsuyoshi
  • 雑誌名: General and Comparative Endocrinology 巻: 344 ページ: 114374-114374
  • DOI: 10.1016/j.ygcen.2023.114374
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sacculina-Induced Morphological Feminization in the Grapsid Crab Pachygrapsus crassipes (2023)
  • 著者名/発表者名: Toyota Kenji、Ito Takehiro、Morishima Kaito、Hanazaki Retsu、Ohira Tsuyoshi
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 40 号: 5 ページ: 367-374
  • DOI: 10.2108/zs230022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stanniocalcin in the corpuscles of stannius inhibits the osteoclastic activation by regulating the rankl/opg expression. (2023)
  • 著者名/発表者名: Kouhei Kuroda, Ajai K. Srivastav, Akiko Suzuki, Muhammad Ahya Rafiuddin, Kenji Toyota, Masato Endo, Masato Honda, Kazuki Watanabe, Yusuke Maruyama, Yoshiaki Tabuchi, Atsuhiko Hattori, Makoto Urata, Hajime Matsubara, Nobuo Suzuki.
  • 雑誌名: Journal of Biological Regulators and Homeostatic Agents 巻: 37
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Gender identification of the horsehair crab, Erimacrus isenbeckii (Brandt, 1848), by image recognition with a deep neural network (2023)
  • 著者名/発表者名: Ueki Yoshitaka、Toyota Kenji、Ohira Tsuyoshi、Takeuchi Ken、Satake Shin-ichi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 号: 1 ページ: 19190-19190
  • DOI: 10.1038/s41598-023-46606-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] daptation to the shallow sea floor environment of a species of marine worms, Oligobrachia mashikoi, generally inhabiting deep-sea water. (2023)
  • 著者名/発表者名: Shouzo Ogiso, Kazuki Watanabe, Yusuke Maruyama, Hiroshi Miyake, Kaito Hatano, Jun Hirayama, Atsuhiko Hattori, Yukina Watabe, Toshio Sekiguchi, Yoichiro Kitani, Yukihiro Furusawa, Yoshiaki Tabuchi, Hajime Matsubara, Mana Nakagiri, Kenji Toyota, Yuichi Sasayama, Nobuo Suzuki.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 号: 1 ページ: 6299-6299
  • DOI: 10.1038/s41598-023-33309-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dietary effects on larval survival and development of three sesarmid crabs. (2023)
  • 著者名/発表者名: Kenji Toyota, Takashi Ichikawa, Nobuo Suzuki, Tsuyoshi Ohira
  • 雑誌名: Plankton and Benthos Research 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorene is highly toxic to zoea larvae of the red-clawed crab Chiromantes haematocheir (2023)
  • 著者名/発表者名: Ryoya Kawamura, Muhammad Rafiuddin Ahya, Kenji Toyota, Masato Honda, Thumronk Amornsakun , Yoshiaki Tabuchi, Atsuhiko Hattori, Tatsuo Harumi , Jun Hirayama, Makoto Urata, Kyoko Matsumoto, Sogo Nishimoto, Ajai Kumar Srivastav, Nobuo Suzuki, Hajime Matsubara.
  • 雑誌名: International Journal of Zoological Investigations 巻: 9 ページ: 1-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Juvenile hormone synthesis and signaling disruption triggering male offspring induction and population decline in cladocerans (water flea): Review and adverse outcome pathway development (2022)
  • 著者名/発表者名: Toyota Kenji、Watanabe Haruna、Hirano Masashi、Abe Ryoko、Miyakawa Hitoshi、Song You、Sato Tomomi、Miyagawa Shinichi、Tollefsen Knut Erik、Yamamoto Hiroshi、Tatarazako Norihisa、Iguchi Taisen
  • 雑誌名: Aquatic Toxicology 巻: 243 ページ: 106058-106058
  • DOI: 10.1016/j.aquatox.2021.106058
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Functional analysis of a matrix peptide involved in calcification of the exoskeleton of the kuruma prawn, Marsupenaeus japonicus (2022)
  • 著者名/発表者名: Sekimoto Aika、Ohira Tsuyoshi、Shigematsu Atsushi、Okumura Takuji、Mekuchi Miyuki、Toyota Kenji、Mishima Hiroyuki、Kawamura Ryoya、Hatano Kaito、Kawago Umi、Kitani Yoichiro、Sekiguchi Toshio、Amornsakun Thumronk、Hirayama Jun、Hattori Atsuhiko、Matsubara Hajime、Suzuki Nobuo
  • 雑誌名: Aquaculture 巻: 559 ページ: 738437-738437
  • DOI: 10.1016/j.aquaculture.2022.738437
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Laterally biased diffusion of males of the water flea Daphnia magna (2022)
  • 著者名/発表者名: Toyota Kenji、Yasugi Masaki、Tatarazako Norihisa、Iguchi Taisen、Watanabe Eiji
  • 雑誌名: Journal of Experimental Zoology Part A: Ecological and Integrative Physiology 巻: 337 号: 6 ページ: 626-638
  • DOI: 10.1002/jez.2595
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chemical synthesis and functional evaluation of the crayfish insulin-like androgenic gland factor (2022)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Katayama, Kenji Toyota, Haruna Tanaka, Tsuyoshi Ohira.
  • 雑誌名: Bioorganic Chemistry 巻: 122 ページ: 105738-105738
  • DOI: 10.1016/j.bioorg.2022.105738
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of blue light on the growth of the red swamp cray fish Procambraus clarkii larvae -seasonal and sexual differences-. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kenji Toyota, Kazuki Usami, Kanta Mizusawa, Tsuyoshi Ohira.
  • 雑誌名: Zoological Studies 巻: 61
  • 査読あり
• [雑誌論文] Annual reproductive cycle of the greasyback shrimp Metapenaeus ensis in Ise Bay, Japan. (2022)
  • 著者名/発表者名: Fumihiro Yamane, Katsuyoshi Suitoh, Takuji Okumura, Kenji Toyota, Naoaki Tsutsui, Tsuyoshi Ohira.
  • 雑誌名: Fisheries Science 巻: 88 号: 1 ページ: 63-73
  • DOI: 10.1007/s12562-021-01569-8
  • NAID: 40022821999
  • 査読あり
• [学会発表] アカテガニの月周期依存的な繁殖生理機構 (2023)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治
  • 学会等名: 日本動物学会中部支部大会
• [学会発表] アカテガニの月周繁殖リズムの生理機構 (2023)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治, 片山秀和, 大平 剛
  • 学会等名: 日本甲殻類学会第 61 回大会
• [学会発表] アカテガニの月周繁殖リズムの生理機構 (2023)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治
  • 学会等名: 第30回日本時間生物学会学術大会
• [学会発表] 甲殻類を中心とした生理生態学的研究とその水産学と環境毒性学への応用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治
  • 学会等名: 第82回環日セミナー
• [学会発表] 甲殻類に寄生する甲殻類のはなし (2023)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治
  • 学会等名: ニコニコ超会議2023「海のソーラーパワー・ウミウシの「光合成」を観察する200時間研究」
• [学会発表] 動物の性差構築メカニズム 甲殻類の研究紹介 (2023)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治
  • 学会等名: 立教大学生命理学研究センターセミナー
• [学会発表] Marine crustaceans as model species of marine pollution research (2022)
  • 著者名/発表者名: Kenji Toyota.
  • 学会等名: K-INET International Symposium "Joint Usage/Joint Research on Transboundary Pollution and its Impact on Social Environment"
  • 国際学会
• [学会発表] 寄生性甲殻類フクロムシによるイワガニの疑似メス化メカニズムの解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治, 伊藤丈浩, 森島海斗, 花崎 烈, 片山秀和, 岡野桂樹, 大平 剛.
  • 学会等名: 第６回 富山湾研究会（能登大会）
• [学会発表] 甲殻類の性分化と繁殖形質を中心とした比較生理学 (2022)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治.
  • 学会等名: 奈良女子大学
• [学会発表] 甲殻類の性分化や繁殖機構の理解を目指した生態生理学 (2022)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治.
  • 学会等名: 九州大学国際農業教育研究・推進センター(CPIER)公開セミナー
• [学会発表] 甲殻類における幼若ホルモンと眼柄ホルモンの生理機能解明に関する研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治.
  • 学会等名: 第46回日本比較内分泌学会大会
• [学会発表] 好奇心駆動型の研究道 ～甲殻類研究から見えてきたオモシロ生命現象～ (2022)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治.
  • 学会等名: ヒューマンネットワーク高専(HNK) 月例会(2022年10月度)
  • 招待講演
• [学会発表] アカテガニの月周性繁殖リズム (2022)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治.
  • 学会等名: 日本動物学会第93回早稲田大会 シンポジウム"行動を操る脳ホルモン -比較神経内分泌学研究は面白すぎる!!!-"
• [学会発表] スナモグリの生態を学ぶ (2022)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治.
  • 学会等名: 加茂湖環境セミナー
• [学会発表] 佐渡の海辺でみかける甲殻類の不思議な生態 (2022)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治.
  • 学会等名: 令和4年度 市民環境講座
• [学会発表] 有用水産甲殻類のサイナス腺ホルモンの比較解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治, 市川卓, 竹内謙, 山本岳男, 若林香織, 大平剛.
  • 学会等名: 第46回日本比較内分泌学会大会
• [学会発表] ウチワエビとイセエビの眼柄ホルモンの生理機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治，若林香織, 大平剛.
  • 学会等名: 日本甲殻類学会第60回大会
• [学会発表] Molecular mechanisms underlying environmental sex determination In the water flea Daphnia (2021)
  • 著者名/発表者名: Kenji Toyota.
  • 学会等名: Joint Usage/Joint Research Symposium on Integrated Environmental Studies
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 甲殻類の加齢トピック (2021)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治
  • 学会等名: The 78th Scienc-ome 加齢なる一族 老化の生物多様性と進化生物学
• [学会発表] 甲殻類の比較生理学 ～性分化・生殖～ (2021)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治
  • 学会等名: 岡山大学牛窓臨海実験所セミナー
• [学会発表] 甲殻類の比較生理学 (2021)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治
  • 学会等名: 東北大学セミナー
• [学会発表] アカテガニの半月周性繁殖リズムの生理機構の理解に向けて (2021)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治, 近藤裕介, 鈴木信雄, 大平剛, 安東宏徳.
  • 学会等名: 日本甲殻類学会第59回大会
• [学会発表] 眼柄ホルモン研究への誘い (2021)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治.
  • 学会等名: 日本甲殻類学会若手の会 第3回自由集会
• [学会発表] 甲殻類のオスとメスの形の科学 ー寄生種による擬似メス化ー (2021)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治
  • 学会等名: 2021年度 形の科学研究センター シンポジウム
• [学会発表] Comparative Biology of Crustaceans (2021)
  • 著者名/発表者名: Kenji Toyota
  • 学会等名: 第31回 遺伝子制御学研究部, 発生医学セミナー, 和歌山県立医科大学
• [学会発表] 佐渡島におけるアカテガニの半月周性繁殖リズム (2021)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治, 大平剛, 安東宏徳.
  • 学会等名: 第45回日本比較内分泌学会オンライン大会
• [学会発表] 幼若ホルモンがズワイガニのオスらしさを決める？ (2021)
  • 著者名/発表者名: 豊田賢治, 山本岳男, 宮川信一, 井原賢, 森友子, 重信秀治, 大平剛.
  • 学会等名: 第92回日本動物学会, オンライン米子大会
• [備考] プレスリリース
  • URL: https://www.nibb.ac.jp/pressroom/news/2022/04/15.html