博 士 （ 水 産 学 ） 後 藤 理 恵
学位論文題名 ● ●
Studies on envlronmentalfaCtorSinnuenClngSeX di 虹．erentiationinpleuroneCtid ，Cyprinid andSalmonid 丘SheS
（カレイ科，コイ科およびサケ科魚類の性分化に 影 響 を 及 ぼ す 環 境 要 因 に 関 す る 研 究 ）
学位論文内容の要旨
多くの水産養殖対象魚種では、雌雄どちらかの性が経済的価値が高いことが 多く、単性養殖が有用である。また、放流用対象魚種においては、遺伝的性と 生理的性が一致した種苗の生産が望まれている。従って、水産増養殖における 性の統御は非常に重要であると考えられており、効率的な養殖や放流事業を行 うためには、対象魚種の遺伝的性と生理的性を把握した性の統御を行う必要が ある。一般に魚類の性は遺伝的に定められていると考えられているが、ある魚 種では稚魚期の飼育水温やpHなどの環境要因が遺伝的雌の雄化誘導など性分化 に影響を及ぽすことが報告されている。しかし、その報告は少なく、環境によ る性分化機構についてはほとんど解っていない。そこで、本研究ではこれまで 行われてきた性ホルモン投与や染色体操作とは異なる新たな性統御法の開発お よび 環境 によ る性 分化機 構の 解明 を目的として、以下の実験を行った。
先ず、水産上有用魚種であるカレイ科のマツカワおよびマコガレイ、コイ科 のコイおよびキンギョ、サケ科のサクラマスおよびニジマスを用いて性分化に 及ぽす稚魚期の飼育水温の影響を調べた。マツカワ、マコガレイ、コイおよび キンギョでは、高水温飼育群において性比が雄に偏っていたことから、これら の種では、性分化が水温の影響を受けることが明らかとなった。一方、サケ科 魚類では、胚発生に異常をきたすほどの高水温で飼育しても性比は偏らなかっ たことから、性分化が水温の影響を受けないことが示された。また、マツカワ
の生殖腺の性分化過程を調べたところ、全長約35 mmの個体において、性的に 二型の生殖腺が認められ、将来の卵巣では卵巣腔の形成開始が観察されたこと から、本種の生殖腺の形態的性分化は全長約35 mmから開始することが示され た。キンギョでは、低水温飼育群において性比の偏りは認められなかったが、
生殖腺の分化および発達が非常に遅く、通常の条件下ではすでに発達した生 殖腺を有する体サイズおよび日齢に達していても、生殖腺は未熟な状態を呈 していた。以上の結果より、カレイ科およびコイ科魚類では、稚魚期の飼育 水温が性分化に影響を及ぼしていることが明らかとなった。また、生殖腺の 分 化 お よ び 発 達 の 速 度 は 飼 育 水 温 に よ り 異 な る こ と が 示 さ れ た 。 次に、効率的な性統御を行うためには、適切な時期に適切な水温処理を行 う必要があるため、マツカワおよびキンギョの性分化に影響を及ぼす水温の 感 受 期 を 調 べ た 。マ ツ カ ワ で は 、 孵 化 後 、 徐 々に 水 温を 上げ 、体長20 mmま で に18℃ と し た 群 の 性 比 は100％ 雄 と な っ た 。 し か し 、 体 長10 mmか ら14℃ で 飼 育し た 後 、18℃ に 昇 温 し た 群 では 、 昇温 する 時期が 遅 れ る ほ ど 性 比 は1：1に近 づき 、体 長40 mm以降昇 温し た群 では 、性比 の 偏りは認められなかった。キンギョでは、遺伝的全雌を用い、受精後12日 ま で23℃ で 飼 育し た 後 、23お よ び30℃ と した 群 を 設 け た 。 さ ら に 、2 3℃ の 群 は5日 ご と に30℃ に 昇 温 し 、30℃ の 群 は 同 様 に23℃ に 降 温 し た 。実験 期間 中23℃で 飼育し た群 では ほとん どの 個体 が雌となり、30℃ で 飼育し た群 では 多く の個体 が雄 とな った。23℃ から30℃に昇温した群 では昇温時期が遅れるほど雌の割合が多くなり、受精後27日以降は対照群 の 性 比 と 有 意 な 差は 認 め ら れ な か っ た 。30℃ から23℃に 降温 した群 で は、降温する時期が遅れるほど雄の割合が多くなり、受精後22日以降は対 照群の性比と有意な差は認められなかった。以上の結果より、マツカワの性 分 化 に 及 ぼ す 水 温 の 感 受 期 は 、14℃ で 飼 育 し た 場 合 、 体 長30ー40 mmまでで ある こと が示 された 。キ ンギ ョの水 温の 感受 期は、23℃では受 精 後27日 、30℃ では22目 ま で で あ る こ と が 明 らか と なっ た。 また、 両 種とも性分化に及ぽす水温の感受期は、これまでに明らかとなっている生殖 腺の形態的性分化の開始以前であることが示された。
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自然条件下や養殖環境下での水温は必ずしも一定ではないため、水温の変 動が性分化に及ぼす影響について調べた。遺伝的全雌のキンギョをそれぞれ 23お よ び30℃ で 飼 育 し 、 温 度感 受 期間 中 にそ れ ぞれ30およ び23℃ へ の1日 水温 バ ルス 処 理を1ー 数回行 ったところ 、30℃から23℃ のバルス 処理では、すべての群において対照群の性比に比べ有意に雌の割合が増加し ていた。し かし、23℃か ら30℃へのバ ルス処理ではいづれの群において も対照群の性比との間に有意な差は得られなかった。以上の結果より、高率 で雄を得るためには、温度感受期間を通して常に高温を保つ必要があること が明らかとなった。逆に、温度感受期間中23℃で飼育し、多少の温度上昇 が あ っ た と し て も 、 性 分 化 に は 影 響 が な い こ と が 示 唆 さ れ た 。 マツカワで は、稚魚期 の飼育水温 を14℃として も必ずしも 性比が1:1 にならないことが知られており、水温以外の環境要因が性分化に影響を及ぼ している可能性が考えられる。そこで、マツカワ、コイおよびキンギョを用 いて、稚魚期の飼育水のpH、飼育密度および光周期が性分化に及ぽす影響を 調べた。水温14℃で飼育したマツカワでは、低pH（7．1）群の性比がほぽ 1:1とな り 、 対照 群 （8.2） お よび 高pH（9.0） 群に お いて 性 比は雄 に 偏った。キンギョでは、低pH（5.0）群において性比の雄への偏りが認めら れた。コイでは、低pH処理群での性比の偏りは認められなかった。マツカワ における低pHによる性比の雌への偏りは、キンギョやこれまで報告されてい る淡水魚の低pHによる雄への偏りとは逆であった。また、キンギョおよびマ ツカワの飼育密度およびキンギョの光周期の性分化への影響は認められなか った。以上の結果より、マツカワおよびキ．ンギョでは、飼育水温だけでなく 飼 育 水 のpHも 性 分 化 に 影 響 を 及ぽ し てい る こと が 明ら か とな っ た。
最後に環境依存型性分化の機構を解明するために、コルチゾルおよび甲状 腺ホルモンの性分化に及ぽす影響について調べた。コルチゾルおよび抗甲状 腺ホルモン（チオウレア）を稚魚期のキンギョに、それぞれ経口投与および 浸漬処理を行った結果、どちらの処理群でも性比は濃度依存的に雄へ偏っ た。このことから、コルチゾルおよび甲状腺ホルモンの性分化への関与が示 唆された。このような性ホルモン以外のホルモンの性分化への関与は、全脊
椎動物を通じてほとんど報告されていない。
本研究では、飼育水の稚魚期の水温やpH処理が新たな性統御法のーっとし て有用であることが示された。また、飼育水の水温やpHなどの環境の性分化 への影響はストレスによる血中コルチゾル上昇や甲状腺ホルモンの低下が関 与するものと推察された。
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学位論文審査の要旨 主査
副査 副査 副査 副査
教授 教授 教授 助教授 助教授
山 内 晧 平 麦 谷 泰 雄 荒 井 克 俊 上 田 宏 足 立 伸 次
学位論文題名 ● ●
Studies on environmental factors influenclngSeX differentiationinpleuroneCtid ， Cyprinid andSalmonidfiSheS
（ カ レ イ 科 ， コ イ 科 お よ び サ ケ 科 魚 類 の 性 分 化 に 影 響 を 及 ぼ す 環 境 要 因 に 関 す る 研 究 ）
多 く の 水 産 養 殖 対 象 魚 種 で は 、 雌 雄 ど ち ら か の 性 が 経 済的 価 値 が高 い こ とが 多 く 、 単 性 養 殖 が 有 用 で あ る 。 ま た 、 放 流 用 対 象 魚 種に お い ては 、 遺 伝的 性 と 生理 的 性 が 一 致 し た 種 苗 の 生 産 が 望 ま れ て い る 。 従 っ て、 水 産 増養 殖 に おけ る 性 の統 御 は 非 常 に 重 要 で あ る と 考 え ら れ て お り 、 効 率 的 な養 殖 や 放流 事 業 を行 う た めに は 、 対 象 魚 種 の 遺 伝 的 性 と 生 理 的 性 を 把 握 し た 性 の統 御 を 行う 必 要 があ る 。 一般 に 魚 類 の 性 は 遺 伝 的 に 定 め ら れ て い る と 考 え ら れ てい る が 、あ る 魚 種で は 稚 魚期 の 飼 育 水 温 やpHな ど の 環 境 要 因 が 遺 伝 的 雌 の 雄 化 誘 導 な ど 性 分 化 に 影 響 を 及 ぼ す こ と が 報 告 さ れ て い る 。 し か し 、 そ の 報 告 は 少 なく 、 環 境に よ る 性分 化 機 構に つ い て は ほ と ん ど 解 っ て い な い 。 本 研 究 で は こ れ まで 行 わ れて き た 性ホ ル モ ン投 与 や 染 色 体 操 作 と は 異 な る 新 た な 性 統 御 法 の 開 発 およ び 環 境に よ る 性分 化 機 構の 解 明 を 目 的 と し て 行 わ れ た 。
先 ず 、 水 産 上 有 用 魚 種 で あ る マ ツ カ ワ 、 マ コ ガ レ イ 、 キン ギ ョ 、コ イ 、 サク ラ マ ス お よ び ニ ジ マ ス を 用 い て 性 分 化 に 及 ぼ す 稚 魚 期の 飼 育 水温 の 影 響を 調 べ た。
カ レ イ 科 お よ び コ イ 科 魚 類 で は 、 高 水 温 飼 育 群 に おい て 性 比が 雄 に 偏っ て い たこ と か ら 、 性 分 化 が 水 温 の 影 響 を 受 け る こ と が 明 ら かと な っ た。 一 方 、サ ケ 科 魚類 で は 、 胚 発 生 に 異 常 を き た す ほ ど の 高 水 温 で 飼 育 して も 性 分化 が 水 温の 影 響 を受 け な い こ と が 示 さ れ た 。 ま た 、 マ ツ カ ワ の 生 殖 腺 の性 分 化 過程 を 調 べた と こ ろ、
形 態 的 性 分 化 は 全 長 約3 5mmか ら 開 始 す る こ と が 明 ら か と な っ た 。 キ ン ギ ョ で
は、低水温飼育群において生殖腺の分化および発達が非常に遅かったことから、
生 殖 腺 の 分 化 お よ び 発 達 は 飼 育 水 温 に よ り 異 な る こ と が 示 さ れ た 。 次に、効率的な性統御を行うためには、適切な時期に適切な水温処理を行う必 要があるため、マツカワおよびキンギョの性分化に影響を及ぼす水温の感受期を 調べた。マツカワの性分化に及ぼす水温の感受期は、14℃で飼育した場合、体 長30―4 0mmまでであることが明らかとなった。キンギョの水温の感受期は、
23℃ で は 受精 後27日 、30℃で は22日まで であ るこ とが 明らか とな った 。 また、両種とも性分化に及ぼす水温の感受期は生殖腺の形態的性分化の開始以前 であることが示された。
自然条件下や養殖環境下での水温は必ずしも―定ではないため、水温の変動が 性分化に及ぼす影響について調べた。、遺伝的全雌のキンギョをそれぞれ23およ び30℃で 飼育 し、温 度感 受期 間中に それ ぞれ30お よび23℃へ の1日水温パ ルス処理を行ったところ、30℃から23℃のパルス処理では、すべての群にお いて対照群の性比に比ベ有意に雌の割合が増加していた。しかし、23℃から 30℃へのパルス処理ではいづれの群においても対照群の性比との間に有意な差 は得られなかった。以上の結果より、高率で雄を得るためには、温度感受期間を 通して常に高温を保つ必要があることが明らかとなった。逆に、温度感受期間中 23℃で飼育し、多少の温度上昇があったとしても、性分化には影響がないこと が示唆された。
マツカワやキンギョでは、稚魚期を適した水温で飼育しても、必ずしも期待し た結果が得られないことから、他の環境が性分化に影響を及ぼしている可能性が 考えられる。そこで、マツカワ、コイおよびキンギョを用いて、稚魚期の飼育水 のpH、飼育密度および光周期が性分化に及ぼす影響を調べた。その結果、マツ カワおよびキンギョにおいてpHの性分化への影響が認められたが、コイでは認 められなかった。また、飼育密度および光周期の性分化への影響は認められなか った。以上の結果より、マツカワおよびキンギョでは、飼育水温だけでなく飼育 水 の pHも 性 分 化 に 影 響 を 及 ぼ し て い る こ と が 明 ら か と な っ た 。 最後に環境依存型性分化の機構を解明するために、コルチゾルおよび甲状腺 ホルモンの性分化に及ぼす影響について調べた。稚魚期のキンギョにコルチゾル および抗甲状腺ホルモン（チオウレア）投与を行った結果、どちらの処理群でも 性比は濃度依存的に雄へ偏ったことから、これらのホルモンの性分化への関与が 示唆された。このような性ホルモン以外のホルモンの性分化への関与は、全脊椎 動物を通じてほとんど報告されていない。
上述のように、本研究では、稚魚期の飼育水の水温やpHが性を統御する際に 有用であることが示唆された。また、飼育水の水温やpHなどの環境の性分化へ の影響はス卜レスによる血中コルチゾル上昇や甲状腺ホルモンの低下が関与する ものと推察された。これらの結果は、水産増養殖における新たな性の統御法を可 能にしたばかりでなく、今後、魚類の環境依存型の性分化機構を解明するうえで
極めて重要な知見を提供したものとして高く評価され、本論文が博士（水産学）
の学位請求論文として相当の業績であると認定した。
