研究の紹介
主な研究課題 New
1. サケ科魚類の成長の内分泌調節メカニズム
2. サクラマスの生活史分化メカニズム
3. シロザケの長期海水飼育による資源変動要因の究明
4. 津軽海峡域のサーモン養殖の推進
※上の課題に加えて、ノルウェー・ベルゲン大学との国際共同教育・研究を推進しています。
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1. サケ科魚類の成長の内分泌調節メカニズム
魚類の成長は、光周期、水温、餌およびストレスなどのさまざまな要因の影響を受けています。内分泌学的には、魚類の成長は成長ホルモン（growth hormone, GH）とインスリン様成長因子（insulin-like growth factor, IGF）-1により調節されています。脳下垂体から分泌されたGHは主に肝臓を刺激してIGF-1の合成を促し、血中に分泌されたIGF-1が骨や筋肉などの標的器官に作用して成長を促進します。この他にもGHとIGF-1がそれぞれ独立して直接的に作用する場合も知られています。これらをGH-IGF-1系（もしくはシステム）と呼びます。
IGF-Iは、血中で特異結合タンパク質（IGF-binding protein, IGFBP）と結合しています。IGFBPはIGF-1を運搬するだけでなく、IGF-1の活性を阻害もしくは促進する役割を持っています。ヒトでは6種類のIGFBPが同定され、それぞれのIGFBPが異なる機能を持つためGH-IGF-1系の重要な構成要素です。（真骨）魚類でも6タイプのIGFBPが存在しますが、本グループに特有のゲノムの倍化により、11種類のIGFBP（もう1つは消失）が存在すると考えられます。加えて、サケ科魚類では、さらなる全ゲノム重複により22種類が報告され、複雑な機能分担が予想されます。本研究グループはサケ科魚類の血中に複数存在するIGFBPに着目し、それらの生理的役割を明らかにすることを目指しています。
現在は、サケの主要血中IGFBPの組換えタンパク質を作製して、機能解析と免疫測定系の確立を主に行っています。機能解析では、サクラマス脳下垂体培養系を用いて、IGF-1のGH合成･分泌阻害作用がIGFBPによってどのように調節されるのかを調べています。また、国際共同研究として、ノルウェー･ベルゲン大学のグループとサケの海水適応能と成長との関係を明らかにして海面養殖の効率化を目指すとともに、米国冷水養殖研究所（National Center for Cool and Cold Water Aquaculture, USDA）のグループとニジマスの血中IGFBPのゲノム編集によるノックアウトを行い、成長への影響を調べています。
2. サクラマスの生活史分化メカニズム
サクラマス（もしくはヤマメ）は、北海道を分布の中心に持つ東アジアの固有種です。北海道のサクラマスは通常ふ化後2年目の春に河川生活型のパーから海洋生活型のスモルトに移行して海に下ります。このスモルト化の過程で体色の銀白化、体型のスリム化、海水適応能の獲得、降海行動の発現などの一連の変化が起きます。これらの変化は独立と考えられており、春の日長増加により結果的に同調していると考えられています（光周期依存的なスモルト化）。一方、春以外にも一定の体サイズを超えた個体で銀白化することが知られています。当研究室は、このような体サイズ依存的なスモルト化が1年目の秋までに起きることを見出しました。現在、これらの二つのスモルト化過程を枠組みとし、七飯淡水実験所での飼育実験を通して生活史分岐のメカニズムを研究しています。また、生活史分化の分子基盤を理解するべく、宇都宮大学農学部のグループとの共同研究で、各生活史型の脳下垂体、視床下部、血管嚢における遺伝子発現プロファイルの比較をしています。
3. シロザケの長期海水飼育による資源変動要因の究明
近年、我が国のシロザケ資源は激減しています。その要因として、気候変動による水温上昇や海流の変化などによる影響が考えられます。しかし、それらがいつどこで直接的もしくは間接的にどのような影響を及ぼしているのは不明な点が多いのが現状です。
サケ･マス稚幼魚は海洋生活初期にほとんどが減耗すると考えられ、この時期の成長度合い（速度）の良否が生残ひいては資源加入に影響することが示唆されています。最近では、ベーリング海やアラスカ湾といった外洋での成長・エネルギー蓄積度合も生残に影響を及ぼしてることが示唆されています。また、回帰魚の年齢構成の変化も指摘されており、外洋における成熟のスイッチが入るタイミングが変わってきている可能性があります。これらの現象は水温、餌豊度、光周期、捕食者などの外的要因に左右されますが、海洋ではこれらが同時に変動しているため解析が非常に困難です。もし、シロザケを飼育下で稚魚から成魚まで飼育できれば、外的要因の単独・複合的な影響を実験的に明らかにできます。本研究室は、北海道総合研究機構さけます･内水面水産試験場ならびに栽培水産試験場と共同で、シロザケの長期海水飼育を行っています。これまでにシロザケ幼魚を海水に移行してから1年で成熟させることに成功しています。この飼育実験系を用いて、シロザケが外洋で経験する環境を飼育下で再現して減耗や成熟開始の過程・メカニズムを解明したいと考えています。そしし、それに基づいて、ふ化放流事業でできる対策実施に貢献することを目指しています。また、海洋でのサケ・マス若魚の成長のモニタリングを水産研究・教育機構水産資源研究所と米国北西海区水産研究所（Northwest Fisheries Science Center, NOAA Fisheries）のグループと共同で解析を行っています。
4. 津軽海峡域のサーモン養殖の推進
近年、ノルウェーをはじめとする海外ではサーモン養殖が盛んに行われており、一大産業となっています。わが国でもサーモン養殖の需要が高まりを見せており、いわゆるご当地サーモンが100以上あります。日本サーモンファームは青森県を拠点とする養殖会社で、我が国でトラウトサーモンの有数の生産量を誇っています。最近は北海道渡島半島南部でも海面養殖を展開しています。本研究室は津軽海峡域において、産学官連携を通じてサーモン養殖を中心とした産業クラスターを形成することを目指しています。本研究室は日本サーモンファームとの共同研究において先方の現場ニーズを徹底的に洗い出し、我々が持つ生理学的な知見と技術でそれらの問題解決を目指します。それにより生産を効率化して地域産業振興の一翼を担いたいと考えています。