| 研究課題/領域番号 |
16J07895
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
今関 到 東京大学, 大気海洋研究所, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| キーワード | 軟骨魚類 / 広塩性 / 生理学 / 生態学 / 海洋生物学 |
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| 研究実績の概要 |
報告者は、軟骨魚類には珍しい広塩性種のオオメジロザメを用いて、飼育実験をベースとした生理学的研究と、浦内川でのフィールドワークによる生態学的研究を並行して進めてきた。
1) 生理学的解析
美ら海水族館との共同研究にて得た飼育実験個体を用いたトランスクリプトーム解析により、オオメジロザメの海水飼育群と淡水飼育群の間で腎臓において発現が変化する遺伝子群のデータを得た。平成28年度は、特にNaClと尿素の輸送に関わる膜輸送体分子群に注目し、腎臓において海水群と淡水群の間で発現量および発現部位を比較した。その結果、原尿からNa+とCl-の取込に関わると考えられるNa+-Cl-共輸送体 (NCC) と上皮性Na+チャネルは、ネフロンの第4ループに局在し、輸送の駆動力となるNa+/K+-ATPaseと共発現していた。淡水個体ではこれらの発現量が増加するとともに、発現部位は集合細管にまで拡大していた。このようなNCC等の広範囲な発現や、低塩分環境への移行による発現上昇は、狭塩性のドチザメを30%希釈海水に移行させた時には観察されなかった。従って、第4ループと集合細管におけるNaCl再吸収亢進がオオメジロザメの広塩性に重要な役割を果たすことが示唆された。
2) 行動生態解析
2014年の調査から、西表島の浦内川では6月頃に出生直後のオオメジロザメ幼魚が多数河川に加入することを見出した。そこで本年度は、多数の幼魚を捕獲できる可能性の高い6月から8月の3カ月に絞って調査を行った。その結果、本年度は3カ月で計22尾のオオメジロザメ幼魚を捕獲した。さらに、捕獲状況と河川の塩分環境を比較したところ、オオメジロザメが捕獲された地点では必ず塩水楔が観察された。すなわち、飼育実験の結果からもオオメジロザメは淡水環境で生息することは可能だが、実際のフィールドにおいて完全な淡水域を好んで生息してはいないと考えられた。
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| 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
本研究の最大の特徴は、軟骨魚類の広塩性のメカニズムを明らかにする生理学的解析とフィールドにおける広塩性の検証を目的とする行動生態解析の2つの研究を並行して進めていることにある。以下のとおり、広塩性のメカニズムについてNaCl再吸収部位とそのメカニズムを示すことができたことに加え、フィールド調査からオオメジロザメは河川に生息するものの、川底に海水が入り込む塩水楔が存在する環境にのみ生息する可能性が示された。このことは、オオメジロザメが低塩分環境においても高濃度の尿素を体内に保持し、体液浸透圧を高く維持することを考えると説明ができる。このように、研究は順調に進んでいる。
1) 生理学的解析
淡水移行実験個体を用いるトランスクリプトーム解析により、淡水移行により発現が上昇あるいは減少する遺伝子を多数見出すことができており、本年度はその中から、淡水移行により発現が上昇すること、淡水中での発現量の絶対値が高いこと、NaClと尿素の再吸収という淡水環境での生息に必要不可欠な機能に関わる可能性から、Na+-Cl-共輸送体と上皮性ナトリウムチャネルに注目して研究を進めた。定量PCRにより淡水環境で発現が顕著に上昇すること、in situ hybridizationによりNaClの再吸収部位が第4ループである遠位尿細管後部であることも見出した。狭塩性のドチザメには見られなかったことから、オオメジロザメ特異的な腎機能変化であることもわかった。
2) 行動生態解析
浦内川での予備調査から、6月から8月にかけて出生直後の個体が多数加入することが明らかになっていた。そこで、本年度は6月から8月に絞って調査を行った。その結果、26年度と同様に多くの個体を捕獲でき、26－28年度の捕獲状況と河川環境を比較することによって、塩水楔の影響を見出すことに成功した。本格的な行動追跡調査は来年度以降行うこととした。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の推進策についても、上記と同様生理学的解析と行動生態解析に分けて記述する。
1) 生理学的解析
前年度に引き続き、腎臓におけるNaClと尿素の輸送に関わる膜輸送体の解析を進める。上皮性ナトリウムチャネルに関しては、魚類で初めての研究となるため、Na+イオンの透過性に関して、3つのサブユニットの輸送活性など、培養細胞で発現させて解析する。まずはそのコンストラクト作製から始める。29年度はさらに、過剰な水の排出、二価イオンの制御、栄養素の再吸収に注目する予定である。トランスクリプトーム解析から既に複数見出しており、28年度と同様、これらの遺伝子について発現量解析、ネフロンへのマッピングをオオメジロザメとドチザメで行うことで、オオメジロザメの腎機能の全体像とその分子機構、さらには広塩性種と狭塩性種の違いを明らかにする。
2) 行動生態解析
26－28年度の調査から、オオメジロザメの捕獲状況と塩水楔の関係が明らかとなってきており、そのことを確認するためにも、29年度にも6月に刺し網による捕獲調査を行い、河川に入っているサメの多寡を判断する。その上で河川にサメが入っているようであれば、7月と8月にピンガー発信機を用いた行動追跡調査を行い、河川内のオオメジロザメがどのような移動経路を辿るのか調べる。28年度の調査において再放流可能な状態の良い個体を釣獲により捕獲できることを確認できており、河川内に設置した受信機によりピンガー発信機からの信号受信テストにも成功している。さらに、河川水の環境DNAを用いた捕獲に頼らない生態調査も試みることで、仮に捕獲調査でサメが捕獲できなかった場合でも、実際に河川にサメが入っていないのか、あるいは入っているものの生息場所が異なり刺し網に掛かっていないだけなのか明らかにする。
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