2019 Fiscal Year Research-status Report
イカナゴはなぜ砂に潜るのか：行動の制御機構と高水温耐性
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19K06195
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
吉永 龍起 北里大学, 海洋生命科学部, 准教授 (30406912)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | イカナゴ / 潜砂 / 概日リズム / 熱ストレス / 水産資源 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イカナゴ属魚類は，沿岸生態系の食物連鎖を支え，水産資源としても重要な魚類である．一方，日本各地で資源が激減しており，禁漁措置がとられているにも関わらず回復の兆しが見られないことが深刻な問題となっている．青森県の陸奥湾周辺では，1970年代に1万トン以上あった漁獲量が近年は1トンにまで激減し， 2013年より禁漁の措置がとられるに至った．また同様に国内の主要なイカナゴ漁場である伊勢・三河湾でも2016年から禁漁となった．しかし，いずれの地域でも未だ低調な状況が続いている．イカナゴは生まれてから1年以内に成熟して繁殖するため，短期間の禁漁でも個体数の増大に有効な措置と期待できる．しかし現実には資源量が回復していないことから，再生産を阻むなんらかの要因が存在しているはずである．そこで，イカナゴ属の特徴的な行動である潜砂に着目し，本属魚類の再生産を阻む要因を探ることを目的とした．このために，まず複数の地点に分布するイカナゴ属を用いた飼育実験を行い，潜砂行動の制御機構を明らかにする．続いて，夏季の数カ月間にわたって砂に潜る夏眠について，潜砂により獲得される高水温耐性の分子機構を解明する．
本研究の1年目は，様々な光条件下（恒明，恒暗）における潜砂行動の発現様式について詳細に調べた．また，潜砂から遊泳行動が発現する際の嗅覚の関与，および個体間の干渉についても予備的な解析を実施した．さらに，次世代シーケンサによる転写産物の網羅的解析で同定された9種類の熱ストレスタンパク質遺伝子について，水温の上昇にともなって発現が誘導される分子を同定した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
恒明および恒暗条件における行動発現：恒明条件下においては，馴致明期に移行する5:00から探索行動の一時的な増加が見られ，10:00に給餌すると約70 %の個体が探索行動を示した．その後は徐々に潜砂する個体が増え，馴致暗期に移行する時間帯までにほとんどの個体が潜砂した．すなわち，恒明条件下でも日周的な行動が発現することがわかった．一方，馴致暗期に給餌すると探索行動の発現が認められ，十分な餌の存在下では非活動期でも探索行動が発現することがわかった．また，無給餌期間を設けると行動発現の周期性が徐々に失われ，摂餌もリズム形成に重要な要因と考えられた．次に，恒暗条件下においては不安様行動の発現が馴致明期に集中し，探索行動はほとんど観察されなかった．すなわち，恒暗条件下でも内的リズムにより不安様行動が発現することがわかった．
水温と熱ストレスタンパク質の発現：15 °Cで4日間にわたって馴致した後，2日ごとに1 °Cずつ30 °Cまで水温を上昇させた．不安様行動，遊泳行動，および砂中での移動行動を記録し，また22 °C，26 °C，30 °Cで採取した筋肉組織について遺伝子解析を行った．不安様行動と遊泳行動は18 °C前後の時にの発現のピークが見られ，28 °Cでも発現が認められた．一方，砂中での移動行動は，水温の上昇にともなって頻度が増加した．続いて，9種類のHSPファミリー遺伝子の相対的な発現量を求めた．その結果，6種類の分子についてPCRによる増幅が確認され，このうち4種類については，水温の上昇にともなって相対的な発現量が増加することがわかった．hsp10とhsp60-2は発現量に個体差が認められた一方で，hsp70とhsp70-14は複数の試料間でほぼ同様の発現パタンを示した．したがって，イカナゴ属の熱ストレス応答においてはhsp70が主要な役割を担っている可能性が示唆された．
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に引き続き，飼育実験による行動観察と遺伝子解析を用いた研究を実施する予定である．飼育実験においては，捕食者（デコイ）の存在下における潜砂行動の発現様式を検討するとともに，潜砂中に餌生物を認知する機構について解析する予定である．また遺伝子解析においては，高水温に応答して発現量が増大する分子について，潜砂個体と遊泳個体間で発現量を比較することで，潜砂による高水温ストレス耐性の生理的な機構の解明に取り組む計画である．
本報告を取りまとめている2020年4月末の段階において，新型コロナウイルス対策による大学キャンパスでの研究活動や出張の自粛要請により，計画通りの実験を実施できるかどうかは不透明である．当初の計画が難しい場合は，下記の方策により研究を進める．まず，昨年度に行った飼育実験において，ヴィデオカメラを用いて撮影した膨大な量の行動観察の記録映像がある．詳細な観察を終えたのは一部であり，まだ未解析のデータが多く残されている．そこで，この記録映像を解析することで，行動の発現様式についてより多くの解析結果を取得できるものと期待できる．また，遺伝子解析に用いる試料も未解析のものが多くあり，これを用いたmRNAの定量系の確立ならびにタンパク質レベルでの定量解析を行うための抗体の選定などを行う予定である．
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| Causes of Carryover |
試料を保管するための冷凍庫を経費に計上していたものの，配分額が不足したため購入できなかった．主に使用するのは2年目以降のため，繰り越して購入することとした．
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Research Products
(7 results)
