Parental environment effects on epigenetic inheritance and offspring fitness in fish

亲代环境对鱼类表观遗传和后代适应性的影响

• 批准号: 18F18383
• 负责人: Strussmann C.A.
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tokyo University of Marine Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-11-09 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18F18383/
• 关键词: 地球温暖化; 気候変動; 環境適応能力; エピジェネティック制御; 次世代フィットネス; 生物多様性; 水産資源保全

本研究では、将来的な温暖化を見据えた高水温（34～38℃）および平常時の水温（27℃）下で、メダカ親魚を4週間飼育した後、再び平常水温に戻し繁殖させ、高温経験が親世代の繁殖力と各種繁殖パラメータおよび次世代（F1）の発生速度や形態に及ぼす影響、さらに、その影響の世代間伝達に関する遺伝的解析を行った。高水温の38℃区の供試魚は大量へい死したが、34～36℃区では生残個体が多かった。高水温暴露試験中には産卵が確認されなかったが、再び平常水温飼育に切り替えた後には高水温曝露された試験区の親魚の方が、対照区の親魚と比較して産卵頻度が高く、産卵数や卵の授精率が高かった。なお、卵径やふ化率には、親魚への高水温の影響は確認されなかった。F1個体では、繁殖直前に親魚が経験した水温が高いほど胚発生が速く、孵化仔魚の体長が大きかった。さらに、高水温を経験した親魚から生まれた個体は体が短く、丸みを帯びた体型であった。本研究で確認されたそれらの次世代の表現型の変化は、異なる水温環境（ストレス環境）を経験した親世代からの世代間エピジェネティック制御機構が齎した結果と推測され、本研究の結果から、親魚の経験した環境ストレス（今回の場合は高水温）は、短期間の暴露でも次世代個体の表現型に大きな影響を及ぼすことが示された。また本研究では、異なる水温条件で飼育した親個体の生殖腺を摘出し、環境ストレス起因で発生する突然変誘発機構に関連するY-family polymerase遺伝子群のeta、iota、rev1およびrev3遺伝子の発現プロファイルを調べた。その結果、親魚が経験した水温環境の違いによって本遺伝子群の発現量が異なる傾向が確認され、親魚の経験した環境ストレスが引き起こす、遺伝子の発現機構の変異（ひいては表現型の変異）には、Y-family polymerase遺伝子群も関係している可能性が示唆された。

在这项研究中，考虑到未来的全球变暖，我们在高水温（34-38°C）和正常水温（27°C）下饲养青鳉亲鱼4周，然后将它们恢复到正常水温并让它们我们对经验对亲代生育力、各种生殖参数、下一代（F1）的比率和形态的影响以及这些影响的代际传递进行了遗传分析。在38℃的高水温区域大量试验鱼死亡，但在34-36℃区域却有不少个体存活。虽然在高水温暴露试验中未确认产卵，但转回正常水温饲养后，暴露于高水温的试验区亲鱼产卵次数和产卵数均高于对照组亲鱼。卵子的受精率很高。此外，高水温对亲鱼的卵直径或孵化率没有影响。在F1个体中，亲鱼在繁殖前经历的水温越高，胚胎发育越快，孵化的幼鱼体长也越大。此外，经历过高水温的亲鱼所生出的个体的身体更短、更圆。本研究证实的下一代表型变化推测是亲代经历了不同水温环境（胁迫环境）的代际表观遗传控制机制的结果，表明亲鱼所经历的环境胁迫。 （在这种情况下，高水温）即使在短期暴露后也会对下一代的表型产生很大影响。此外，在本研究中，我们去除了在不同水温条件下饲养的亲本个体的性腺，并分析了Y家族聚合酶基因组的eta、iota、rev1和rev3基因的表达，这些基因与突变有关我研究了环境压力引起的诱导机制。结果证实，该基因组的表达水平往往会根据亲鱼所经历的水温环境而有所不同，并且由于亲鱼所经历的环境胁迫而导致基因表达机制的突变（以及最终的表型变异）。有人认为Y家族聚合酶基因组也可能参与其中。