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紫外線照射による海産魚分離浮性卵の不妊化誘導

研究課題

研究課題/領域番号 23K21229
補助金の研究課題番号 21H02267 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分40030:水圏生産科学関連
研究機関愛媛大学

研究代表者

斎藤 大樹  愛媛大学, 南予水産研究センター, 准教授 (90396309)

研究分担者 三井 一鬼  岡山理科大学, 獣医学部, 助教 (20844773)
後藤 理恵  愛媛大学, 南予水産研究センター, 教授 (70399997)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2024年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワード不妊化 / 生殖細胞 / 海産魚 / 始原生殖細胞 / スマ / 生殖細胞質 / ゼブラフィッシュ / マダイ / 紫外線照射 / 胚発生 / 分離浮性卵
研究開始時の研究の概要

これまでに作出した不妊化候補魚を用い、各種分析を実施することで、不妊化魚の生物学的特性、とくに養殖における優位性を検証する。具体的には、不妊化の程度を明らかにする数値化する。成長に関しては、幾何学的形態計測法を用いて魚の形態を解析するとともに、体重、尾叉長、体高、内蔵重量、フィレ重量などを調べる。その他、呈味を数値化し、筋肉中の遊離アミノ酸分析、粗脂肪含量分析、必要に応じてメタボローム解析やプロテオミクス解析を行う。

研究実績の概要

これまで、サバ科マグロ属のスマおよびコイ科ダニオ属のゼブラフィッシュを、それぞれ海産魚および淡水魚のモデルとして用い、受精卵に紫外放射を照射して生殖細胞質を破壊することにより、不妊化・低妊化の誘導技術を検討した。UV-CおよびUV-Aからなる異なる3つの波長の紫外線放射を受精卵に照射し、始原生殖細胞(PGCs)の減少率を調べることで生殖細胞除去率を算出した。スマにおいては、GFP-nons3 3'UTR mRNA顕微注入により可視化した始原生殖細胞(PGCs)の数を計数し、ゼブラフィッシュにおいてはvasa::GFP遺伝子組換え系統で可視化されたPGCsを計数した。どちらの魚種においても、受精直後の胚に254nmの紫外放射を照射することにより、最も効率よく生殖細胞を除去することが可能であった。生殖細胞除去率はおよそ50%程度であった。大部分の胚は部分的な生殖細胞除去にとどまったものの、完全不妊化されたと考えられる個体も見出された。
不妊化魚の生物学的特性を明らかにするために、実際の海面生け簀での不妊化魚の飼育を行った。スマは飼育が困難であり、ゼブラフィッシュは小型魚のため成分分析サンプルの調整が困難であることから、この実験では、養殖に直結する魚種であるタイ科マダイ属マダイを用い、dead end遺伝子に対するモルフォリノオリゴヌクレオチドを受精卵に顕微注入することによって作出した不妊化魚を解析に用いた。飼育試験の結果、不妊化群は対照群と比較し20%程度大型化することが明らかとなった。また、体重に対する可食部重量比も大きかった。これらの結果から、不妊化魚を用いることで養殖が効率化することが示唆された。今後は、不妊化魚の生理的変化をより詳細に調べることを目的として、不妊化魚の大量作出と、より詳細な筋肉の成分分析を予定している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究では、紫外放射の照射による不妊化・低妊化技術の開発と、実際に作出された不妊化・低妊化魚の生物学的特性を明らかにすることを目的に実験を進めている。不妊化・低妊化技術の開発に関しては、これまで報告されたことのない海産魚においても紫外放射により低妊化・不妊化が誘導されることを明らかにした。また、不妊化魚を用いて実際の海面生け簀で養殖魚の飼育実験をおこなうことで、不妊化魚の成長特性を明らかにした。このように、概ね計画どおりの実験を実施し期待される成果が得られていることから、「概ね順調に進展している」とした。

今後の研究の推進方策

昨年度までの飼育実験に用いた魚に加え、同一親魚から得られた受精卵を用いて作出した不妊化魚と対照魚を数十個体ずつ飼育管理している。これらの魚にはPITタグによる個体識別を行っており、同一の飼育条件(同一生け簀)で管理されている。本年度は、不妊化群と対照群の成長特性、官能評価による呈味特性、筋肉成分の違いに焦点を当てた分析により、不妊化魚の生物学的特性、特に養殖における優位性をより詳しく調べる。
まず、すべての魚について不妊化の程度を明らかにする。不妊化処理を施した魚のうち、生殖細胞を完全に欠損した個体、一部生殖細胞を保持している個体、完全な生殖細胞を有する個体、に分類し、生殖腺の発達程度を数値化する。成長に関しては、幾何学的形態計測法を用いてデジタル化した魚体の形態を詳細に解析し、体重、尾叉長、体高、内蔵重量、フィレ重量などのデータを収集する。呈味特性に関しては、7名のパネルによる8項目の官能評価を行い、各個体の呈味スコアを数値化する。必要に応じ、味認識装置による分析も実施する。筋肉中の化学成分については、遊離アミノ酸分析、粗脂肪含量分析を実施し、さらにメタボローム解析やプロテオミクス解析も行う。得られたデータはすべて個体に紐づけ、R言語を用いた統計解析を行う。
同時に、不妊化・低妊化誘導のための紫外腺照射法においてもさらなる検討を行い、実用化を目指す。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Efficient Artificial Fertilization and Ovulated Egg Preservation in Kawakawa Euthynnus affinis2022

    • 著者名/発表者名
      Endoh Mitsuru、Hazama Ryuji、Kaya Keita、Futamura Yusuke、Doi Sakurako、Makinose Izumi、Pandey Dipak、Nishimiya Osamu、Havelka Milos、Saito Taiju、Goto Rie、Matsubara Takahiro
    • 雑誌名

      Journal of Marine Science and Engineering

      巻: 10 号: 5 ページ: 599-599

    • DOI

      10.3390/jmse10050599

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Blastomeres derived from the vegetal pole provide extra-embryonic nutrition to sturgeon (Acipenser) embryos: Transition from holoblastic to meroblastic cleavage2022

    • 著者名/発表者名
      Shah Mujahid Ali、Fatira Effrosyni、Iegorova Viktoriia、Xie Xuan、Gela David、Rodina Marek、Fran?k Roman、P?eni?ka Martin、Saito Taiju
    • 雑誌名

      Aquaculture

      巻: 551 ページ: 737899-737899

    • DOI

      10.1016/j.aquaculture.2022.737899

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chromosome-Scale Genome Assembly and Transcriptome Assembly of Kawakawa Euthynnus affinis; A Tuna-Like Species2021

    • 著者名/発表者名
      Havelka Milo、Sawayama Eitaro、Saito Taiju、Yoshitake Kazutoshi、Saka Daiki、Ineno Toshinao、Asakawa Shuichi、Takagi Motohiro、Goto Rie、Matsubara Takahiro
    • 雑誌名

      Frontiers in Genetics

      巻: 12 ページ: 739781-739781

    • DOI

      10.3389/fgene.2021.739781

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 紫外線照射による魚類胚の不妊化2024

    • 著者名/発表者名
      斎藤大樹
    • 学会等名
      照明学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多変量データによるスマの品質解析の試み2024

    • 著者名/発表者名
      斎藤大樹、近藤総一郎、大塚純希、松原孝博、後藤理恵
    • 学会等名
      日本水産学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] スマ筋肉呈味の定量的解析2024

    • 著者名/発表者名
      斎藤大樹、近藤総一郎、大塚純希、松原孝博、後藤理恵
    • 学会等名
      日本水産学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] マダイ不妊化魚の作出および身質解析2024

    • 著者名/発表者名
      後藤理恵、大塚淳希、松原孝博、斎藤大樹
    • 学会等名
      日本水産学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] スマ始原生殖細胞におけるsdf1遺伝子強制発現による低妊化誘導2022

    • 著者名/発表者名
      賀屋啓太、Dipak Pandey、澤山英太郎、遠藤充、Milos Havelka、松原孝博、斎藤大樹、後藤理恵
    • 学会等名
      日本水産学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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