コイとサケの下垂体抽出物が、ヨーロッパウナギの誘発卵形成、卵の質、分子的発生および胚発生能力に与える影響の違い

Differential impacts of carp and salmon pituitary extracts on induced oogenesis, egg quality, molecular ontogeny and embryonic developmental competence in European eel.

• Johanna S Kottmann
• Michelle G P Jørgensen
• Francesca Bertolini
• Adrian Loh
• Jonna Tomkiewicz

抄録

卵の質および胚の生存率の低さは、生殖補助法およびその他の要因が卵の質に影響を与える可能性がある水産養殖において重要な課題である。これにはヨーロッパウナギ（Anguilla anguilla）が含まれ、コイ（CPE）またはサケ（SPE）の下垂体抽出物を適用して神経内分泌系のドーパミン作動性阻害を無効化し、ゴナドトロピンの分泌と生殖腺の発達を阻害する。本研究では、CPEとSPEのいずれかを用いてヨーロッパウナギの雌の卵子形成を誘導し、母体から接合体への移行（MZT）に重点を置いて、卵の質と子孫の発達能力への影響を比較した。その結果、SPEを投与した雌ウナギでは、浮遊卵の割合が有意に高く、卵裂けの異常が少なく、胚の生存率が高かった。これらの所見は、胚発生の成功と細胞接着、MZTの活性化、免疫応答に関与する遺伝子（dcbld1, epcam, oct4, igm）のmRNAトランスクリプトが胚発生の全過程において高頻度に存在することに関連している。cldnd, foxr1, cea, ccna1, ccnb1, ccnb2, zar1, oct4, and npm2のmRNA転写物の量は、最初の8時間は比較的安定していたが、その後MZTの間に低下し、その後低レベルになったことから、母体のmRNAの移行とその後のクリアランスを示唆している。zar1、epcam、およびdicer1のmRNAの豊富さは、切断異常と関連していたが、zar1、sox2、foxr1、cldnd、phb2、neurod4、およびneurog1のmRNAの豊富さ（MZT前）は、その後の胚の生存と関連していた。第二のパターンでは、初期のmRNA量が低く、MZT中に増加し、その後も高レベルが持続していることから、接合体の転写が活性化されていることが示唆された。一方、dcbld1では、母体効果遺伝子のパターンに沿ったmRNAレベルが観察されたが、SPE処理を行った雌の胚のみでは、異なるパターンが観察された。以上のことから、本研究で報告された子孫生産量と成績の違いは、PE組成が卵の質と胚形成に影響を与え、特に初期の母性転写物から接合体転写物への移行に影響を与えていることを示している。

Low egg quality and embryonic survival are critical challenges in aquaculture, where assisted reproduction procedures and other factors may impact egg quality. This includes European eel (Anguilla anguilla), where pituitary extract from carp (CPE) or salmon (SPE) is applied to override a dopaminergic inhibition of the neuroendocrine system, preventing gonadotropin secretion and gonadal development. The present study used either CPE or SPE to induce vitellogenesis in female European eel and compared impacts on egg quality and offspring developmental competence with emphasis on the maternal-to-zygotic transition (MZT). Females treated with SPE produced significantly higher proportions of floating eggs with fewer cleavage abnormalities and higher embryonic survival. These findings related successful embryogenesis to higher abundance of mRNA transcripts of genes involved in cell adhesion, activation of MZT, and immune response (dcbld1, epcam, oct4, igm) throughout embryonic development. The abundance of mRNA transcripts of cldnd, foxr1, cea, ccna1, ccnb1, ccnb2, zar1, oct4, and npm2 was relatively stable during the first eight hours, followed by a drop during MZT and low levels thereafter, indicating transfer and subsequent clearance of maternal mRNA. mRNA abundance of zar1, epcam, and dicer1 was associated with cleavage abnormalities, while mRNA abundance of zar1, sox2, foxr1, cldnd, phb2, neurod4, and neurog1 (before MZT) was associated with subsequent embryonic survival. In a second pattern, low initial mRNA abundance with an increase during MZT and higher levels persisting thereafter indicating the activation of zygotic transcription. mRNA abundance of ccna1, npm2, oct4, neurod4, and neurog1 during later embryonic development was associated with hatch success. A deviating pattern was observed for dcbld1, which mRNA levels followed the maternal-effect gene pattern but only for embryos from SPE treated females. Together, the differences in offspring production and performance reported in this study show that PE composition impacts egg quality and embryogenesis and in particular, the transition from initial maternal transcripts to zygotic transcription.