【研究領域課題番号】18K05815 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

初回成熟年齢 / QTL解析 / ゲノム / フグ / リシーケンシング / 進化 / 育種 / トラフグ / 順遺伝学 / 種間差 / QTL / クサフグ / 種間交雑 / 初回成熟

【研究成果の概要】

本研究は養殖生産において重要な「種固有の初回成熟年齢を決定するメカニズム」を遺伝学的に解明することを目的とする。重要養殖対象種であるトラフグとその近縁種であるクサフグでは初回成熟年齢にそれぞれ雌雄で1年の差がある。この差に注目し、種間交雑集団を用いたQTL解析により、染色体上の原因領域を特定した。当該領域を限局化するため、両種の野生からゲノム塩基配列を取得して、QTL領域内で特に配列の種間差が大きい領域を探索した。各領域には30個程度の候補遺伝子を含んでおり、ヒトで初回成熟年齢に関与する遺伝子も存在した。今後、これらの遺伝子について機能解析を行い、原因遺伝子の同定を目指す。

【研究の社会的意義】

養殖業において成熟年齢は重要である。例えば、早熟による成長遅滞や晩熟による世代期間の延長はいずれも養殖効率を著しく損なう。水生生物においては性成熟に関する生理学的なメカニズムは詳細が明らかになりつつあるが、初回成熟年齢を決める遺伝基盤は不明な点ばかりである。本研究ではトラフグの初回成熟年齢に影響する染色体領域を特定することに成功しており、いくつかの候補遺伝子を得るにいたった。本知見を応用することで、本種の養殖生産の効率が大きく改善されることが期待される。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】水産学一般

【研究領域課題番号】20380107 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝 / 育種 / トラフグ / メダカ / 棘鰭上目魚類 / ゲノム / 比較ゲノム / 進化 / 連鎖地図 / 集団遺伝学 / フグ

【研究成果の概要】

魚類に分子育種法を適用するためには、全ゲノムを覆うマーカー座が必須あるが、マーカー座の種特異性は著しく高い。多くの魚種に利用可能なマーカー座を得るため、まず、トラフグのゲノム地図を作製した。次に、これを既報のメダカのゲノム地図と比較して、魚類において保存されたゲノム構造の特徴を明らかとした。この情報をもとに、モデル魚類間で保存されたマーカー座を同定した。これらの座を用いることで、非モデル魚であるマサバの連鎖地図を作製できた。従って、得られたマーカー座は多くの魚で利用可能と考えられる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)

【研究分野】水産学一般

【研究領域課題番号】18580175 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / 連鎖地図 / トラフグ / メダカ / シンテニー / 養殖 / フグ / 比較ゲノム / 魚類 / 進化 / 育種 / ゲノム構造

【研究成果の概要】

ゲノム配列情報の農学的利用が近年盛んに試みられており、主要な穀類や家畜類のゲノム配列が解読された。一方で水産学に目を向けると、我が国の養殖対象魚類は多岐にわたることから、そのすべてにおいてゲノム配列解読を進めることは現実的ではない。ブリ類など主要養殖魚のゲノム構造を比較ゲノム法で推定するため、本研究では、トラフグと他のモデル魚類のゲノム構造を全ゲノムレベルで詳細に比較することを目指した。
○トラフグ連鎖地図に貼り付けられたゲノム配列長は合計337.1Mbとなり、全ゲノムの86%に達した。さらに、全ゲノムの72%の配列の染色体上の方向を決定できた。このゲノム地図の質(ゲノムを覆う比率)は、魚類中、メダカに次いで2番目のものとなった。
○トラフグ全ゲノムの86%の配列を利用して、ミドリフグおよびメダカのシンテニーと比較したところ、驚くほどシンテニーが類似していることが明らかとなった。これらの魚類の祖先魚は、24本のハプロイド染色体を持ち、現在の魚種に至る過程で大規模な再編成が生じたのはわずか数本の染色体のみであることが分かった。
○フグとメダカでジーンオーダーが保存されたゲノム領域を網羅的に同定した。ブリ類やマダイなど棘鰭上目に属する魚類でも、これらのゲノム領域は保存されている可能性が高いと予想された。
以上の研究から、トラフグ、ミドリフグ、メダカのゲノムを比較することで、ブリ類やマダイなどのゲノム構造を精度高く推定することが明らかとなった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】3,890千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 390千円)

【研究分野】水産学一般

【研究領域課題番号】17208017 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

トラフグ / ゲノム / 育種 / 寄生虫 / 耐病性 / 免疫 / 連鎖地図 / エラムシ / ゲノム育種 / 連鎖解析 / クサフグ / 種間交雑

【研究成果の概要】

水産動物で唯一ゲノムが解読されているトラフグを用いて,耐病性関連マーカーの探索や免疫関連因子の機能解析を行なうことで,育種の基礎を確立することをめざしている.
<高密度連鎖地図の作成>マーカー選抜育種に必須の連鎖地図は、マーカー数1219からなり,全ゲノム配列の86%に染色体上の位置情報を与えるまでの極めて高密度のものを作成することができた.
<寄生虫耐性/感受性を規定する遺伝子の連鎖解析>トラフグに甚大な被害を与えるエラムシ,Heterobothrium okamotoiに対してクサフグが耐性を示すことから,トラフグとクサフグの交雑第1世代とトラフグとを掛け合わせた戻し交配世代(BC)に,攻撃試験を行い,連鎖解析を行った.その結果、寄生虫の数に連鎖する遺伝子座,寄生虫の成長に連鎖する遺伝子座,それぞれ2つずつ見出され,寄生数と寄生虫の成長とが別々の遺伝子に支配されていることがわかった.寄生数に関する遺伝子座の1つでは,トラフグのアリル間でも差が認められ,種間差を規定しているだけでなく,トラフグ内での寄生虫耐性を決める遺伝子座でもあることがわかった.
<免疫関連因子の探索と機能解析>本研究の中で様々な免疫関連因子が明らかとなった.特に,感染経路となる消化管や体表への抗体分泌に関わる因子,plgRの役割を魚類で初めて明らかにすることができた.抗体産生細胞の成熟に関わるB-limpl,BCL-6,XBP-1,Pax-5,AID,TLE-3などについて,その構造解析を進めた.さらに,免疫応答の出発点となる抗原提示細胞を魚類で初めて特定することができた.これらの成果は,魚類の免疫系の理解が飛躍的な深化に結びつき,表面に付着した寄生虫に対して生体がどのように応答するのかを解明することにつながるものである.
以上の成果は,今後育種へと展開して行く道筋をつけることにつながるものと考えている.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】49,140千円 (直接経費: 37,800千円、間接経費: 11,340千円)

【研究分野】水産学一般

【研究領域課題番号】16780134 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

トラフグ / 比較ゲノム / 連鎖地図 / 育種 / 養殖 / ゲノム配列 / ゲノム

【研究成果の概要】

【背景】近年ゲノム情報を活用した効率的な育種法の確立が養殖産業において強く求められている。トラフグはゲノムドラフト配列が解読されているため,連鎖地図を利用することで,効率的な育種が可能となるが、連鎖地図の報告はこれまでない.本研究ではトラフグのゲノム全領域をカヴァーする連鎖地図を得るため,昨年度作製した連鎖地図にマーカーを付け加え、トラフグの染色体数に対応した数の連鎖群を得ることを目的とした。また、魚類間のゲノム構造の保存度を調べるため、トラフグ連鎖地図に関連づけられた全ゲノムの10%の配列を用いて、メダカ、ミドリフグのゲノム構造と比較した。
【結果】雌雄の減数分裂における連鎖解析の結果,200個のマーカーからなる22個の連鎖群を得た.この数はトラフグ半数体の染色体数と一致した。また、マーカーの連鎖率は95%に達したので、ほとんどの表現型の責任遺伝子座がこの地図上にマップできると考えられた。以上から、実用レベルの連鎖地図が完成したと言える。連鎖地図に貼り付けられたゲノム配列長は合計40Mbであり、これは全グノムの10%であった。この配列上に存在する予想遺伝子を利用して、メダカおよびゼブラフィッシュの遺伝子配置(ゲノム構造)を比較したところ、これらの魚類間では、驚くほどゲノム構造が類似していることが明らかとなった。したがって,トラフグを中心とした魚類の比較ゲノム解析により,多くの養殖対象魚のゲノム構造が推定可能であり、トラフグゲノム情報を本種のみならず、他魚種の育種に活用する道が開かれた。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2004 - 2005

【配分額】3,600千円 (直接経費: 3,600千円)