魚類の浸透圧調節研究の基盤拡充とセシウム除染技術の確立

• 研究課題/領域番号: 26252032
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 水圏生命科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 金子 豊二 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (70221190)
• 研究協力者: 渡邊 壮一 東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 准教授
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 39,780千円 (直接経費: 30,600千円、間接経費: 9,180千円); 2018年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2017年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2016年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2015年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2014年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
• キーワード: 浸透圧調節 / 塩類細胞 / カリウム / セシウム / foxi3 / NKA / ROMK / HKA / ティラピア / 浸透圧 / モザンビークティラピア / KCNQ1 / NKCC2 / NCCb / 胃 / 腸 / メダカ / ノックダウン / 過剰発現 / 魚類 / 鰓 / Na+/K+-ATPase / 鰓弁培養法 / プロラクチン / コルチゾル

研究成果の概要

本研究は、塩類細胞のイオン輸送機能に関する理解を深め、魚類におけるKおよびCsの動態を解明することを目的とし、以下の結果が得られた。①ティラピアの鰓から、6種のアイソフォームを同定した。②ティラピアでFoxi3は全ての塩類細胞の分化誘導および増殖に必要な転写因子である。③サケ科魚類４種のROMK cDNAの全長配列を決定した。また、その演繹アミノ酸配列は互いに97～100%の相同性を示した。④ティラピアでプロラクチンは塩類細胞を維持する作用を有し、またコルチゾルはプロラクチンの作用を補強する。⑤ティラピア消化管では、胃でHKAとKCNQ1が、腸でNKCC2 とNCCbが、K取込みに寄与する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

魚類の浸透圧調節研究は世界各国の研究グループによって推進されているが、その多くは基礎研究として位置づけられ、浸透圧調節機構の応用を目指した研究はほとんどない。このような状況の中で、本研究は浸透圧調節研究の基礎と応用に真摯に取り組んだものである。本研究はカリウムの取込みと排出のメカニズムを体系的に明らかにした最初の研究であり、その成果は基礎生理学的観点から重要であるばかりでなく、魚におけるセシウム排出機構を解明したことは社会的にも極めて意義深い。

研究成果

• [雑誌論文] Male parental assistance in embryo hatching of barred-chin blenny Rhabdoblennius nitidus (2019)
  • 著者名/発表者名: Sano, K., Yokoyama, R., Kitano, T., Takegaki, T., Kitazawa, N., Kaneko, T., Nishino, Y., Yasumasu, S., Kawaguchi, M.
  • 雑誌名: J. Exp. Zool. B 巻: in press 号: 3-4 ページ: 000-000
  • DOI: 10.1002/jez.b.22854
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chitin-based barrier immunity and Its loss predated mucus-colonization by indigenous gut microbiota. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, K., Kimura, S., Ogawa, Y., Watanabe, S., Soma, S., Kaneko, T., Yamada, L., Sawada, H., Tung, C.-H., Lu, T-M., Yu, J-K., Briones, A. V., Kikuchi, S., and Satoh, N.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9(1) 号: 1 ページ: 3402-3402
  • DOI: 10.1038/s41467-018-05884-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Androgen induced cellular proliferation, neurogenesis, and generation of GnRH3 neurons in the brain of mature female Mozambique tilapia (2018)
  • 著者名/発表者名: Narita Yasuto, Atsuhiro Tsutiya, Yui Nakano, Moe Ashitomi, Kenjiro Sato, Kohei Hosono, Toyoji Kaneko, Ruo-Dong Chen, Jay-Ron Lee, Yung-Che Tseng, Pung-Pung Hwang & Ritsuko Ohtani-Kaneko
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 16855-16855
  • DOI: 10.1038/s41598-018-35303-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Spatial mRNA Expression and Response to Fasting and Refeeding of Neutral Amino Acid Transporters slc6a18 and slc6a19a in the Intestinal Epithelium of Mozambique tilapia (2018)
  • 著者名/発表者名: Orozco Zenith Gaye A.、Soma Satoshi、Kaneko Toyoji、Watanabe Soichi
  • 雑誌名: Frontiers in Physiology, section Aquatic Physiology 巻: 印刷中 ページ: 212-212
  • DOI: 10.3389/fphys.2018.00212
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of fasting and refeeding on gene expression of slc15a1a, a gene encoding an oligopeptide transporter (Pept1), in the intestine of Mozambique tilapia (2017)
  • 著者名/発表者名: Zenith Zaye Almeda Orozco, Satoshi Soma, Toyoji Kaneko, Soichi Watanabe
  • 雑誌名: Comparative Biochemistry and Physiology B-Biochemistry and Molecular Biology 巻: 203 ページ: 76-83
  • DOI: 10.1016/j.cbpb.2016.09.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of egg envelope thickness in teleosts and its relationship to the sites of ZP protein synthesis (2017)
  • 著者名/発表者名: Sano Kaori, Mari Kawaguchi, Keita Katano, Kenji Tomita, Mayu Inokuchi, Tatsuki Nagasawa, Junya Hiroi, Toyoji Kaneko, Takashi Katagawa, Takafumi Fujimoto, Katsutoshi Arai, Masaru Tanaka and Shigeki Yasumasu
  • 雑誌名: Journal of Eperimental Zoology PartB: Molecular and Developmental Evolution 巻: 印刷中 号: 3 ページ: 240-258
  • DOI: 10.1002/jez.b.22729
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Morphofunctional features of ionocytes in Japanese eel Anguilla japonica leptocephali acclimated to half-diluted and full-strength seawater (2016)
  • 著者名/発表者名: Kuroki, M., Seo M.Y., Okamura, A., Watanabe, S., Tsukamoto, K., Kaneko, T.
  • 雑誌名: Ichthyological Research 巻: 63 号: 4 ページ: 487-495
  • DOI: 10.1007/s10228-016-0520-0
  • NAID: 40020979343
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Prolactin and cortisol mediate the maintenance of hyperosmoregulatory ionocytes in gills of Mozambique tilapia: Exploring with an improved gill incubation system (2016)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Soichi, Kohei Itoh and Toyoji Kaneko
  • 雑誌名: General and Comparative Endocrinology 巻: 232 ページ: 151-159
  • DOI: 10.1016/j.ygcen.2016.04.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Past seawater experience enhances seawater adaptability in medaka, Oryzias latipes (2016)
  • 著者名/発表者名: Miyanishi, H., Inokuchi, M., Nobata, S., and Kaneko, T.
  • 雑誌名: Zool. Lett. 巻: 2 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1186/s40851-016-0047-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hormonal regulation of aquaporin 3 in tilapia gill: opposing actions of prolactin and cortisol (2016)
  • 著者名/発表者名: Breves, J., Inokuchi, M., Yamaguchi, Y., Seale, A.P., Hunt, B., Watanabe, S., Lerner, D., Kaneko, K., and Grau, E.G.
  • 雑誌名: J. Endocrinol. 巻: 230 号: 3 ページ: 325-337
  • DOI: 10.1530/joe-16-0162
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Observations of initial water ingestion and ion absorption in the digestive tract of Japanese eel larvae (2015)
  • 著者名/発表者名: Hyojin Ahn, Kyung Mi Lee, Mayu Inokuchi, Soichi Watanabe, Akihiro Okamura,Katsumi Tsukamoto, Toyoji Kaneko
  • 雑誌名: Fisheries Science 巻: 81 号: 2 ページ: 283-290
  • DOI: 10.1007/s12562-014-0841-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vivo and in vitro effects of high-K+ stress on branchial expression of ROMKa in seawater-acclimated Mozambique tilapia (2015)
  • 著者名/発表者名: Furukawa F, Watanabe S, Seale AP, Breves JP, Lerner DT, Grau EG, Kaneko T
  • 雑誌名: Comparative Biochemistry and Physiology - Part A: Molecular & Integrative Physiolgy 巻: 187 ページ: 111-118
  • DOI: 10.1016/j.cbpa.2015.05.017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Morphological and molecular investigations of the holocephalan elephant fish nephron: the existence of a countercurrent-like configuration and two separate diluting segments in the distal tubule. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kakumura, K., Takabe, S., Takagi, W., Hasegawa, K., Konno, N., Bell, J., Toop, T., Donald, J., Kaneko, T., and Hyodo, S.
  • 雑誌名: Cell and Tissue Research 巻: 362 号: 3 ページ: 677-688
  • DOI: 10.1007/s00441-015-2234-4
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Prolactin 177, prolactin 188, and extracellular osmolality independently regulate the gene expression of ion transport effectors in gill of Mozambique tilapia (2015)
  • 著者名/発表者名: Mayu Inokuchi, Jason P. Breves, Shunsuke Moriyama, Soichi Watanabe, Toyoji Kaneko, Darren T. Lerner, E. Gordon Grau and Andre P. Seale
  • 雑誌名: American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology 巻: 309 号: 10 ページ: 1251-1263
  • DOI: 10.1152/ajpregu.00168.2015
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 魚類の浸透圧調節とセシウムの排出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金子豊二
  • 雑誌名: 日本海水学会誌 巻: 69 ページ: 238-243
  • NAID: 130005264569
• [雑誌論文] Occurrence of larval and adult types of ion-secreting ionocytes in Japanese eel Anguilla japonica (2015)
  • 著者名/発表者名: Seo Miyoung, Mari Kuroki, Akihiro Okamura, Katsumi Tsukamoto, Soichi Watanabe and Toyoji Kaneko
  • 雑誌名: Ichthyological Research 巻: - 号: 4 ページ: 000-000
  • DOI: 10.1007/s10228-015-0463-x
  • NAID: 40020644665
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of salinity and prolactin on gene transcript levels of ion transporters, ion pumps and prolactin receptors in Mozambique tilapia intestine (2014)
  • 著者名/発表者名: Seale AP, Stagg JJ, Yamaguchi Y, Breves JP, Soma S, Watanabe S, Kaneko T, Cnaani A, Harpaz S, Lerner DT, Grau EG
  • 雑誌名: General and Comparative Endocrinology 巻: 206 ページ: 146-154
  • DOI: 10.1016/j.ygcen.2014.07.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular events in adaptive evolution of the hatching strategy of ovoviviparous fishes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mari Kawaguchi, Kenji Tomita, Kaori Sano, Toyoji Kaneko.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Zoology Part B 巻: 324 号: 1 ページ: 41-50
  • DOI: 10.1002/jez.b.22601
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gene expression and cellular localization of ROMKs in the gills and kidney of Mozambique tilapia acclimated to fresh water with high potassium concentration (2014)
  • 著者名/発表者名: Fumuya Furukawa, Soichi Watanabe, Keigo Kakumura, Junya Hiroi, Toyoji Kaneko
  • 雑誌名: American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology 巻: 307 号: 11 ページ: 1302-1312
  • DOI: 10.1152/ajpregu.00071.2014
  • 査読あり
• [雑誌論文] 「機能と形態」から探る魚類生理学（平成25年度日本水産学賞受賞者総説） (2014)
  • 著者名/発表者名: 金子豊二
  • 雑誌名: 日本水産学会誌 巻: 80 ページ: 663-669
• [学会発表] 魚類の浸透圧調節研究とその応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 金子豊二
  • 学会等名: 宮崎大学農学部公開シンポジウム2019「水圏生物における生理学研究の水産増養殖分野への貢献」
  • 招待講演
• [学会発表] Salinity preference and osmoregulation of Japanese medaka, an euryhaline fresh water teleost (2018)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa, K., Hiroi, J., Kaneko, T., and Ogasawara, T.
  • 学会等名: 3th International Congress on the Biology of Fish
  • 国際学会
• [学会発表] NHE3-positive ionocytes of Japanese dace form an apical crypt in acidic water (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroi, J., Tsuboi, Y., Watanabe, S., and Kaneko, T.
  • 学会等名: 3th International Congress on the Biology of Fish
  • 国際学会
• [学会発表] Freshwater and seawater adaptation in Mozambique tilapia -Functional diversity and plasticity of ionocytes- (2018)
  • 著者名/発表者名: Kaneko, T.
  • 学会等名: Invited lecture, Can Tho University, Can Tho, Vietnam
  • 招待講演
• [学会発表] 魚類における塩類細胞の機能の多様性と可塑性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 金子豊二
  • 学会等名: 長崎大学海洋未来イノベーション機構シンポジウム「海洋動物の環境適応」
  • 招待講演
• [学会発表] レプト期のニホンウナギはどこで味を感じているのか？ (2017)
  • 著者名/発表者名: 畔柳美月・倉石 祐・金子豊二・渡辺壮一
  • 学会等名: 東アジア鰻学会公開シンポジウム，うな丼の未来Ⅴ，行政はウナギを救えるか
• [学会発表] Freshwater and seawater adaptation in Mozambique tilapia －Functional diversity and plasticity of ionocytes－ (2017)
  • 著者名/発表者名: Kaneko, T.
  • 学会等名: Special lecture, College of Aquaculture and Fisheries, Can Tho University
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 魚類の水環境適応 －塩類細胞の機能の多様性と可塑性－ (2017)
  • 著者名/発表者名: 金子豊二
  • 学会等名: 第7回ホメオスタシスバイオロジーシンポジウム「動物の水環境への適応」，日本動物学会第88回富山大会
  • 招待講演
• [学会発表] Rise of plasma potassium level directly stimulates branchial K+ excreting system in freshwater-acclimated Mozambique tilapia (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishii, M., Watanabe, S., Furukawa, F., and Kaneko, T.
  • 学会等名: International Symposium “Fisheries Science for Future Generations”
  • 国際学会
• [学会発表] Gene expressions of slc15a1a and b, genes that encode oligopeptide transporters, in the intestine of Mozambique tilapia in relation to nutrient condition (2017)
  • 著者名/発表者名: Orozco, Z.G.A., Soma, S., Kaneko, T., and Watanabe, S.
  • 学会等名: International Symposium “Fisheries Science for Future Generations”
  • 国際学会
• [学会発表] 希釈海水を利用した陸上養殖の展望 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金子豊二
  • 学会等名: 陸上養殖の実際と魚類へのゲノム編集技術利用の取組み
  • 招待講演
• [学会発表] Response of peptide transporter (SLC15A1) in the intestinal epithelial cells of tilapia Oreochromis mossambicus to fasting and refeeding (2016)
  • 著者名/発表者名: Orozco, Z.G.A., Soma, S., Kaneko, T., and Watanabe, S.
  • 学会等名: Aquaculture 2016
  • 発表場所: Las Vegas (USA)
  • 年月日: 2016-02-22
  • 国際学会
• [学会発表] 魚類の浸透圧調節研究とその水産学的応用（日本農学賞・読売農学賞受賞講演） (2016)
  • 著者名/発表者名: 金子豊二
  • 学会等名: 第87回日本農学大会
  • 発表場所: 東京大学山上会館（東京）
  • 招待講演
• [学会発表] 希釈海水を利用した陸上養殖の可能性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金子豊二
  • 学会等名: 第13回陸上養殖勉強会セミナー
  • 発表場所: 東京ビックサイト（東京）
  • 招待講演
• [学会発表] 希釈海水を利用した陸上養殖の可能性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金子豊二
  • 学会等名: 第12回陸上養殖勉強会セミナー
  • 発表場所: ATCホール（大阪府 大阪市）
  • 招待講演
• [学会発表] Prolactin and cortisol mediate the maintenance of the ionocytes expressing Na+, Cl- cotransporter in Mozambique tilapia: Exploring with a newly-developed gill filament incubation system (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., and Kaneko, T.
  • 学会等名: The 9th International Congress of Comparative Physiology and Biochemistry
  • 発表場所: Krakow (Poland)
  • 年月日: 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] Distributional changes in gill ionocytes in Japanese sea bass after transfer from seawater to freshwater (2015)
  • 著者名/発表者名: Inokuchi, M., Nakamura, M., Miyanishi, H., and Kaneko, T.
  • 学会等名: The 9th International Congress of Comparative Physiology and Biochemistry
  • 発表場所: Krakow (Poland)
  • 年月日: 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] 塩類細胞におけるNa+/K+-ATPaseアイソフォームの同定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮西 弘・前田祥太郎・金子（大谷）律子・金子豊二
  • 学会等名: 平成27年度日本水産学会春季大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-27 – 2015-03-31
• [学会発表] ニジマス塩類細胞における新規機能の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 廣井準也・水野伸也・金子豊二・Stephen McCormick
  • 学会等名: 平成27年度日本水産学会春季大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-27 – 2015-03-31
• [学会発表] 環境水の浸透圧変化に伴うスズキ鰓塩類細胞の分布変 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井ノ口繭・中村政裕・宮西 弘・益田玲爾・金子豊二
  • 学会等名: 平成27年度日本水産学会春季大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-27 – 2015-03-31
• [学会発表] 河口偶来種のウグイやクロダイの非出生浸透圧環境における浸透圧調節能力は水温上昇に伴い低下する (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村政裕・渡邊壮一・益田玲爾・金子豊二・塚本勝巳・大竹二雄
  • 学会等名: 平成27年度日本水産学会春季大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-27 – 2015-03-31
• [学会発表] 河口偶来種のウグイ，スズキ，クロダイは予備的な浸透圧適応なしに回遊を行う (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村政裕・渡邊壮一・益田玲爾・金子豊二・塚本勝巳・大竹二雄
  • 学会等名: 平成27年度日本水産学会春季大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-27 – 2015-03-31
• [学会発表] 海がきらいなキンギョのはなし (2015)
  • 著者名/発表者名: 金子豊二
  • 学会等名: 文京区教育センター「子ども科学カレッジ」
  • 発表場所: 東京大学農学部（東京都 文京区）
  • 招待講演
• [学会発表] ニホンウナギ初期仔魚における味覚関連遺伝子の発現動態解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 倉石 祐・山田祥朗・岡村明浩・塚本勝巳・金子豊二・渡邊壮一
  • 学会等名: 平成26年度日本水産学会秋季大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-09-19 – 2014-09-22
• [図書] 浸透圧調節，「水産海洋ハンドブック，第３版」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金子豊二
  • 総ページ数: 663
  • 出版者: 生物研究社
• [図書] 塩類細胞，ホメオスタシスと適応 ―恒―，ホルモンから見た生命現象と進化シリーズⅤ（海谷啓之・内山実 編） (2016)
  • 著者名/発表者名: 廣井準也・金子豊二
  • 総ページ数: 228
  • 出版者: 裳華房
• [図書] 水生動物における放射性物質の取り込みと排出，水圏の放射能汚染（黒倉寿 編） (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺壮一・金子豊二
  • 総ページ数: 185
  • 出版者: 恒星社厚生閣
• [図書] キンギョはなぜ海がきらいなのか？ (2015)
  • 著者名/発表者名: 金子豊二
  • 総ページ数: 119
  • 出版者: 恒星社厚生閣