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

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K15163
• 研究機関: 金沢大学
• 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
• キーワード: アカテガニ / 周期性繁殖 / 眼柄ペプチド

研究実績の概要

アカテガニは青森県以南に生息する半陸生の甲殻類であり、瀬戸内海の集団は新月・満月（大潮）の夕刻以降の満潮時刻に同調してメスが海岸で集団で放仔することが知られている。また、三浦半島や伊豆半島では新月・満月（大潮）の夕刻以降に海岸で放仔が観察されるが、満潮時刻には同調しない。さらに、日本海側に浮かぶ佐渡島（新潟県佐渡市）では夕刻以降に放仔が観察されるが新月・満月や満潮時刻に同調することはないと報告があった。これは潮汐干満の差が乏しい日本海の環境が起因していると考えられていた。
本研究は佐渡島の調査地にて2022年5月末から9月末までアカテガニの野外調査を実施した。調査は荒天でない限り原則毎晩実施し、あらかじめ設定した調査区間内に出現するアカテガニを全個体採集し、その体サイズ、体色、雌雄、雌の場合は抱卵の有無などを記録した。約4ヶ月にわたる調査の結果、アカテガニの放仔行動はこれまでの知見と異なる行動パターンがあることを初めて明らかにした。さらに、従来の調査方法は雌のみの調査であったが、本研究は雄の行動パターンも解析し、雌雄でそのパターンが大きく異なることを初めて明らかにした。
さらに、アカテガニの周期的な行動パターンの分子基盤を明らかにするため、眼柄内の神経節・内分泌器官にその時計中枢が存在するという作業仮説をもとにその分子実体に迫る解析に着手した。１つは眼柄内のサイナス腺と呼ばれる内分泌器官が合成・分泌するペプチドホルモンのレパートリーと集団繁殖リズムのピーク特異的なペプチドホルモンを探索し、１分子を特定した。さらに、眼柄神経節のRNAseqにより、繁殖周期に沿って発現変動する遺伝子群を明らかにした。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

逆相液体クロマトグラフィー（RP-HPLC）とRNA-seqsuenceにより、アカテガニの繁殖周期特異的に高発現するペプチドホルモンと遺伝子群の同定に成功した。

今後の研究の推進方策

昨年度得られた候補分子を単離精製あるいは合成し、アカテガニに投与して繁殖リズムが撹乱されるかその影響を調べる。

次年度使用額が生じた理由

３年目の研究計画を実施する。

研究成果

• [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 ページ: 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: - ページ: -
  • 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: Kenji Toyota, Haruna Watanabe, Masashi Hirano, Ryoko Abe, Hitoshi Miyakawa, You Song, Tomomi Sato, Shinichi Miyagawa, Knut Erik Tollefsen, Hiroshi Yamamoto, Norihisa Tatarazako, Taisen Iguchi
  • 雑誌名: Aquatic Toxicology 巻: 243 ページ: 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: Aika Sekimoto, Tsuyoshi Ohira, Atsushi Shigematsu, Takuji Okumura, Miyuki Mekuchi, Yoishiro Kitani, Toshio Sekiguchi, Kenji Toyota, Hiroyuki Mishima, Ryoya Kawamura, Kaito Hatano, Umi Kawago, Thumronk Amornsakun, Jun Hirayama, Atsuhiko Hattori, Hajime Matsubara, Nobuo Suzuki.
  • 雑誌名: Aquaculture 巻: 559 ページ: 738437
  • DOI: 10.1016/j.aquaculture.2022.738437
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Laterally biased diffusion of males of the water flea Daphnia magna. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kenji Toyota, Masaki Yasugi, Norihisa Tatarazako, Taisen Iguchi, Eiji Watanabe
  • 雑誌名: Journal of Experimental Zoology Part A 巻: 337 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
  • DOI: 10.1016/j.bioorg.2022.105738
  • 査読あり
• [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