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世界初!チョウザメの超メスの存在をPCR検査で証明 チョウザメの全メス生産に向け大きく前進

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近畿大学水産研究所新宮実験場(和歌山県新宮市)助教 木南 竜平(きなみ りゅうへい)、准教授 稻野 俊直(いねの としなお)の研究グループは、コチョウザメの全ゲノム情報を基に、オス、メスそれぞれに特異的なDNA配列を同時に検出するPCR検査法を開発しました。そして、雌性発生※1 により生まれたチョウザメの稚魚の中に、W染色体だけを持つ超メス(WW)が複数存在している(図1)ことを、世界で初めて証明しました。理論上、超メスの子は全てがキャビアを持つメスになるため、本発見はキャビア生産の効率化につながることが期待されます。

【本件のポイント】
●W染色体だけを持つチョウザメの超メス(WW)の存在を、世界で初めて証明
●チョウザメの雌性発生によって超メスを作出し、新たに開発したPCR検査法で判別
●キャビアとして活用されるメスだけをふ化させる技術の確立に大きく前進

【本件の背景】
チョウザメは、メスとオスが1:1で存在し、外見では雌雄を見分けることができません。このため生殖腺が発達するまでの数年間は、キャビアを生産できないオスも飼育し続けることになり、養殖における生産効率の悪さが大きな課題となっています。
近畿大学水産研究所新宮実験場では、これまでに、チョウザメ稚魚の鰓粘液(えらねんえき)※2 を用いた雌雄判別を可能にし、オス稚魚に大豆イソフラボンを含む餌を与えてメスに性転換させることにも成功しています。今回の研究では、メスの単性養殖の実現(全メス生産)をゴールとして、雌性発生による超メスの作出に取り組みました(図2)。
チョウザメを含む多くの生物は、父親由来・母親由来の2セットの染色体を持って生まれてきます。チョウザメの性を決定する染色体はZとWで表現され、Z染色体だけを持つオス(ZZ)と、Z及びW染色体を持つメス(ZW)が存在すると考えられています。このことは、母親由来の染色体のみを持つ個体を発生させる手法である雌性発生によってオスが出現するという、複数の報告により証明されています。一方でこれらの結果は、雌性発生により生まれたチョウザメの中に、W染色体だけを持つ超メスが存在することを示唆していますが、その存在は証明されていませんでした。

【本件の内容】
チョウザメのベステルF2(オオチョウザメとコチョウザメの雑種第2代)の親魚(メス1尾・オス2尾)からそれぞれ採卵・採精し、精子の紫外線(UV)処理※3 、受精及び卵の温度処理※4 を行い、継続飼育して生残率を算出するとともに、開発したPCR検査法により遺伝型を判別しました。
実験区として、精子のUV処理と受精卵の温度処理の有無を組み合わせた、対照区・三倍体区・半数体区・雌性発生区の4区を設定しました(表1)。また実験は、オス2尾の精子毎に行い、2回繰り返しました。

表1:実験区毎の処理条件及び授精20日後の生残数、並びに遺伝型
(1)対照区:通常に発生させ、精子・卵由来各1セット、合計2セットの染色体を持つ
(2)三倍体区:精子由来1セット、卵由来2セットの、合計3セットの染色体を持つ
(3)半数体区:卵由来の染色体1セットのみを持つ
(4)雌性発生区:卵由来の染色体2セットを持つ

継続飼育の結果、半数体区は卵割が進行して胚体が形成されたものの、授精後4日齢までに全滅しました。⼀方で、受精卵に温度処理を施した三倍体区・雌性発生区は、温度処理を施していない対照区よりも生残率が低かったものの正常に発生し、これら3区から浮上稚魚※5 が得られました(表1)。
続いて、各区から胚(授精後3または5日齢)及び浮上稚魚(授精後20日齢)の⼀部をサンプリングし、開発したPCR検査法により各個体の遺伝型を判別しました。その結果、対照区と三倍体区の全個体がZ染色体を、うち⼀部個体がW染色体を有していました。⼀方、半数体区の全個体がZ又はWのいずれかの染色体のみを有していました。また、雌性発生区の112尾中、21尾がZのみ、66尾がZとWの両方、25尾がWのみの染色体をそれぞれ有しており、ベステルF3の超メス(WW)を作出・判別することに成功しました(図3)。
このように、雌性発生により生まれたチョウザメから超メス(WW)を選別して、親魚まで育成して採卵することができれば、図2に示した全メス生産が可能となり、養殖チョウザメによるキャビア生産が飛躍的に効率化されます。

【用語解説】
※1 雌性発生:メス由来の遺伝情報のみから個体を発生させる方法。チョウザメの場合、精子の紫外線(UV)処理と受精卵の温度処理を組み合わせることで行う
※2 鰓粘液:魚の体表のヌメリの基になっている粘液と同様に、エラの表面を覆っている粘液
※3 精子の紫外線(UV)処理:精子に紫外線を照射し、受精能を有したままオス親由来の染色体(遺伝情報)を破壊する手法
※4 受精卵の温度処理:受精卵を温水に漬け、メス親由来の染色体(遺伝情報)を倍化させる手法
※5 浮上稚魚:ふ化後に元気に泳ぐようになり、エサを食べ始める直前の稚魚

【関連リンク】
水産研究所 助教 木南 竜平(キナミ リュウヘイ)
https://www.kindai.ac.jp/meikan/2515-kinami-ryuhei.html
水産研究所 准教授 稻野 俊直(イネノ トシナオ)
https://www.kindai.ac.jp/meikan/2074-ineno-toshinao.html

近畿大学水産研究所
https://www.flku.jp/

▼本件に関する問い合わせ先

広報室

住所

: 〒577-8502 大阪府東大阪市小若江3-4-1

TEL

: 06‐4307‐3007

FAX

: 06‐6727‐5288

E-mail

koho@kindai.ac.jp

図1.png 図1:雌性発生により生まれたチョウザメの浮上稚魚(授精後20日齢のベステルF3:ZZ=オス、ZW=メス、WW=超メス、黒棒=10mm)

図2.jpg 図2:全メス生産までの道のり。チョウザメは通常の交配によりオス(ZZ)とメス(ZW)が生まれ、雌性発生を行うとそれらに加えて超メス(WW)も生まれます。超メス(WW)とオス(ZZ)が交配すると、その子は全てがメスになります。近大独自のPCR検査法(図中央下の波形)により、このWWを判別することが可能になりました。

表1.jpg 表1:実験区毎の処理条件及び授精20日後の生残数、並びに遺伝型

図3.jpg 図3:実験区毎に行った処理とPCRによる遺伝型判別の結果(数字は、それぞれの遺伝型を示した個体数)