博 士 （ 水 産 学 ）伴真俊

学位論文題名The physiological study on sockeye salmon(07zcor緲 刀 Cカ 勿 S刀 ￠ ケ孱 ロ） Pr
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（ ベニザケ の人工増 殖におけ るスモル卜 化機構に 関する生 理学的研 究）

学位論文内容の要旨

降海性 サケ科魚 類は河川 や湖等の 淡水域でふ化した後，幼稚魚期にスモルト化して海 洋生活ヘ 移行し， 数年間の 索餌回遊を経て産卵のために生まれた水域に回帰 する ， 我が 国で は 古く か ら， こ のよ うな生態的特 徴を有するサ ケ（ Oncorhynchus keta)， カラ フ ト マス （ 〇． gorbuScカ a） ，お よ びサ ク ラマス（〇 ．皿as〇U）を重要な水産資源として利用するとともに，人工ふ化放流による資源 増大を推 進してき た．近年 ，北海道さけ・ますふ化場ではこれらの種に加えて， 陸風型ベ ニザケ（ ヒメマス ，〇．ner火a）から人為的に作り出した降海型
ベニザ ケの資源 造成に取 り組んで いる．現在，サケとカラフトマスの回帰量は飛躍的に 増加し， 高位で安 定した資 源の維持が可能となった．しかし，消費者の需要が高 いサクラ マスとべ ニザケ資 源は未だに産業として成り立っまで至っていな
い こ と か ら ， そ れ ら の 資 源 増 大 に 向 け た 増 殖 技 術 の 開 発 が 望 まれ て い る．
サクラ マスやべ ニザケは ，海洋生 活への移行に際してスモルト化（銀化変態）するこ とが知ら れている ，この変 態現象は形態的，機能的，行動的変化を含む複雑なも のであり ，スモル 卜化が円 滑に進行するかどうかは魚の海洋での生残を左右する ．また， 本来日本 に生息し ない降海型ベニザケ資源を造成する上で，質の高いス モルトの 生産は必 要不可欠 な課題であるにも関わらず，これまでの人工ふ化放流 事業のな かでは， 放流魚の 生理状態，なかでもスモルト化機構に関してそれ程関 心が払わ れてこな かった．
本研究 は，主に べニザケ を中心と して，ふ化場産サケ科魚類のスモルト化機構
一136−

を解析 し，その 過程に及ぼ す環境要因と各種ホルモンの影響を生理学的に調べるととも に，ベニ ザケに現れ る早期成熟雄の生理学的特性を把握することで，適切な人工 ふ化放流 技術を確立 すること を目的と した，
スモル ト化する 天然魚では，外見的変化（っま黒），機能的変化（海水適応能の獲得 ），およ び行動的変 化（降河行動）が並行して起きる，ふ化場産のサケ，サクラ マス，ベ ニザケ，お よびヒメマスにおけるスモル卜化の実態を把握するために， これらの 変化を周年 に亘って調ぺた．海水適応能の指標として，海水移行24時 間 後の 血 中 ナト リ ウ ム濃 度 (Na濃度 ）と，海 水中の浸 透圧調節 に重要な働きをす る鰓のNa+， K＋‑ATPaseの活性を 用いた． 降河行動は人工河川を使って調べ た． そ の結 果 ， サケ の Na濃 度 は浮 上時（3月 ）から翌 年の1月ま で160mEq/L台の低 値を示し たことから ，この期間は高い塩分排泄能カが維持されることが分かった ．しかし ，鰓のNa+，K+一A
TPase活性と降河行動のピークは，ともに5月であ った ．っま黒は ，サケ幼 魚が沖合 移動を終 了する7月 〜8月に現 れた．この ように， サケのス モル卜化は 浮上期から沖合い移動期にかけて段階的に進行し，一度獲得 した海水 適応能は長 期間維持されることが分かった．これに対して，サクラマス ，ベニザ ケ，および ヒメマスでは，海水適応能の上昇，降河行動，およびっ ま黒 の発現が1年 魚の5月に 同調して 起こり， その後は 急速に衰 えた．以上 の結果か ら，人工 ふ化放流を 行う際には，サケは長期間高い海水適応能を維持できるので ，水温や 餌等外部環 境が好適な時期に合わせた放流が可能であるが，サク
ラマス やベニザ ケはスモル ト化時期が限られるため，海水移行試験等を通じて放流時期 の選定を 的確に行う 必要があ ることが 示された ．
スモル ト化は一 年の限られた時期にのみ発現することから，餌量，日長，水温等，周 年変化を 示す環境要 因により惹き起こされると考えられているが，その作用に関 しては不 明な点が多 い．そこで，ベニザケのスモルト化に与える魚の成長量 と， 日長および 水温の影 響を実験 的に調ぺ た，まず ，尾又長 が約11cmの0年魚 を5群 に分け，異 なる給餌 量の下で 11月から6ケ 月間飼育 して成長 量に差異を与 え， 各群におけ るスモル 卜生起の 有無を調 べた，そ の結果， 翌年の4月（ 1年魚）に 全ての群 でつま黒が 発現し， 鰓のNa+，K+― ATPase活性が上昇する等，明瞭なス モルト化 の特徴が現 れた．従 って次に ，より小 型の0年魚で，それらの変―137−

化を 数 年 に亘 って比較 したところ ，8月の平 均尾又長 が8cmを超え た年は， 8月の時 点 （ O年魚 ）でつま 黒の発現と 海水適応 能の上昇 が認めら れた．し かし，8月の尾又 長が8cmに達 しなかっ た年は， 0年魚スモ ルトが現れ なかった．これらのことか ら，8月ま でに尾又 長で8cmを越 える成長 量を示すべ ニザケは，環境からの刺激 を受けて スモルト 化することが示された．そこで，スモル卜化に与える日長と水 温の影響 を調べる ために， ベニザケ 0年魚を，異 なる日長，水温条件の下で 5月 か ら9月 まで飼育 し，実験群 間のスモ ル卜過程 を比較し た．この 間，魚は 尾 又 長 で 約 5 cmか ら 約 8cmに 成長 し た ，そ の 結果 ， 7月 に 日長 を 短日 （ 8L)
か ら 長 目 （ 16L)に 切 り 替 え た 群に の み ，9月 の 時 点で ｜ っ ま黒 の 発現 と 鰓 のNa+，K+一ATPase活性 および海 水適応能 の有意な 上昇が認 められた．しかし，日長条件を 一定にし た群，あ るいは短日化した群にはこのような特長が現れなかった．この 時の海水 適応能に は，低水 温飼育群 （5℃）と高 水温飼育群（10℃）間に差がな かった， これらの 結果から，スモル卜化の引き金は，短日から長日への日長変化 により引 かれるこ とが示唆された．従って，ベニザケのスモルト生産におけ る ― 手法 として， 尾又長8cm以上 の個体に 短日から 長日への 日長変化 を与えること が効果的 であると 考えられ た．
これまで スモルト 化に関す る内分泌学的研究は多くあり，特に甲状腺ホルモン(T4） ， コ ー チ ゾ ル ， お よ び成 長 ホ ルモ ン (GH)がス モ ル 卜化 に 与え る 役 割について多 くの論議 がされて いる．しかし，その詳細は未だに不明である．そこで，ベ ニ ザ ケ1年 魚のスモ ルト化に伴 うこれら 3種類の血 中ホルモ ン濃度の 動態を明らかに するとと もに，投 与実験を通じてそれらが海水適応能に与える影響を調
ぺた ． 先 ず， ホ ルモ ン の 血中 濃 度 は， コ ーチ ゾ ル が4月， ま たT4が 5月に 各々ピークを 示した， この群の 海水適応 能は5月に 最も高まっ たことから，ベニザケの場合も ，これら のホルモ ンが海水適応能の獲得過程に影響している可能性が予想された ，そこで ，スモル 卜化する 前のべニ ザケ1年魚に 各ホルモンを投与した．その結 果，コー チゾル投 与群では 他群より も鰓のNa+，K+一 A
TPase
活性が有意に高 く ， それ を反映し て血中Na濃度 が有意に 低値を示 した．コ ―チゾル とT4の両方を投 与した群 では，コ ーチゾルの効果を促進した，―方，免疫染色による組織学的観 察から， コーチゾ ルは鰓の塩類細胞数と塩類細胞中のNa+アK＋一A
TPase―138―

量を増 加させる ことが明 らかとなった．これらの結果から，ベニザケでは，春季に分泌 量が増し たコ―チ ゾルが鰓 の塩類細 胞でNa+，K+− AT
Paseを活性化させ海水 適 応 能 を 高 め ， T4は そ の 働 き を 補 助 す る こ と が 示 唆 さ れ た ．
雄のベ ニザケに は，通常 の個体に比ぺて若齢で成熟する早期成熟雄が現れる，こ の群 は スモルト 化しない ため，効 率的なスモ ルト生産 の妨げに なってい る．
従って 次に，早 期成熟雄 の生理学的特性とその分化過程を調ぺた．スモルトとともに行 った海水 移行試験 結果から I早期成熟 雄はスモ ルトには劣るものの海水適応能を 高め，海 洋生活へ の移行が可能であることが明らかとなった．この群を水槽 内で 海 水飼育し ，成熟過 程を調べ た結果，早 期成熟雄 への相分 化は1年魚 の5
月 まで に 終了し， その年の 10月から11月 にかけて成 熟するこ とが分か った，ベニ ザケ 0年 魚を，異 なる給餌 率の下で 11月から翌年 の5月まで 飼育した 結果，冬季間の 成長を促 進した群 には，この間の成長を抑制し春季の成長を促進した群に比べて 多くの早 期成熱雄 が現れた．このことから，ベニザケの人工ふ化放流において， 早期成熟 雄の出現 率を低下させるために，冬季間の成長抑制が有効であることが 示唆され た．

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
山崎文雄
麦谷泰雄
上田 宏
足立伸次

学位論文題名The physiological study on sockeye salmon(OncorhyTzcカ 勿 STzerka)Propagation With
spec
ial referenc
etoP
arr―smoltTransformation・（ベ ニザケの人 工増殖に おけるス モル卜化 機構に関 する生理 学的研究）

サケ 科魚類は 淡水域で 生まれる と，幼稚 魚期に海洋生活ヘ移行して数年間の索餌回遊 生活を送 る．天然のべニザケは，幼魚が海へ下る際に銀化変態（スモJレト化）する ことが知 られてい る，従っ て，ベニ ザケを人工増殖するためには，質の高い降海型 幼魚（ス モルト） を生産す ることが 必要不可欠な課題となっている．しかし，複雑 多岐に亘 る変態現 象である スモルト 化の発現機構には，未だに不明な点が多〈残さ れており ，スモル トを育成 する飼育 技術も確立されていないのが現状である．
本研 究では， まずふ化 場産サケ 科魚類（ シロザケ，サクラマス，ベニザケ）におけるス モルト化 の発現過 程を比較 し，ベニ ザケのスモルト化の特徴を把握した，さらに、 その過程 におよぼ す環境要 因と各種 ホルモンの影響を生理学的に解析するとともに ，早期成 熟雄の相 分化過程 を明らか にすることで，ベニザケの適切な人工ふ化放流 技術の開 発を目指 した．
シロ ザケ，サ クラマス ，および べニザケ のスモ渺ト化過程を把握するために，それら の外見的 変化（っ ま黒）， 機能的変 化（海水適応能の獲得），および行動的変化（ 降海行動 ）を1年間 に亘って 調べた． その結果， シロザケ の海水適 応能は浮上時（ 3月）から 翌年の1月 まで維持 した．し かし，降海 行動のピ ークは5月 に，っま黒は シロザケ 幼魚が沖 合い移動 を終了す る7月以降に 現われた ．この様 に，シロザケの スモJレト 化は浮上期から沖合い移動期にかけて段階的に進行し，一度獲得した
海水 適応能は 長期間維 持される ことが分 かった．これに対してサクラマスとべニザケで は，つま 黒の発現 ，海水適 応能の獲 得，および 降海行動 が1年魚の 5月〜6月に同調 して起き ，その後 は急速に 衰えた． また，ベニ ザケは0年 魚の8月に ，1年魚には 劣 るも の の 海水 適 応能 を高め た．この 様に，ベ ニザケでは スモルト 化に関わ る
様々 な変化が 短期間に 集中して 発現し， その発現過 程は3種の 中で最も 多様性に富む点 が特徴と してあげ られた．
スモ ルト化は 1年の限ら れた時期 に発現す ることから ，餌量， 日長，水 温等，周年変 化を示す 環境要因 により惹 き起こさ れると考えられるが，それらの作用は不明
で あ る． そ こ で， ま ず尾 叉 長 がllcmの べ ニザ ケ 0年 魚 を異なる 給餌量の下 で飼育し， 成長量が スモルト 化に与え る影響を 実験群間で比較した．その結果，全ての群で同 時につま 黒が発現 し，海水 適応能が 高まる等，明瞭なスモルト化の特徴が現われた ．しかし ，より小 型の0年魚 でスモル トの発現状態を比較したところ，0年魚の8月 ま で に平 均 尾 叉長 が 8cmを 超 え た大 型 群で は 8月 の 時点でス モルト化が 発現す
る も のの ， そ のサ イ ズに 達しな い小型群 はスモル ト化しな いことが分 かった． 次に， 尾叉長が 6cmの魚を異 なる日長 と水温条 件下で飼 育し，これ らの環境 要因がスモ渺 ト化に与 える影響 を解析し た結果， 日長を短目(8L)から長目（16L)に切り替えた群 のなかで ，尾叉長 が8cmを超え た個体に のみ，っ ま黒の発現 と海水適 応能の急激な 上昇が認 められた ，また， この変化 には飼育 水温（5℃お よび10℃） に伴う違いが 認められ なかった ．これら の結果か ら，ベニ ザケのスモ ルト化は ，尾叉長で6〜 8cmの 個体が， 短目から 長日への 日長刺激 を受けた時に誘起されることが示唆された ．
スモ ル ト 化機 構 は古 く から内分 泌学的に 研究され てきたが ，その詳細 は未だに不明 である． ベニザケ 1年魚のス モルト化 に伴う血 中ホルモン 濃度の動 態を調べたと こ ろ ， 成 長 ホ ル モ ン (GH） が 3月 ， コ ー チ ゾ ル が 4月 ， ま た 甲 状 腺 ホ ル モ ン(T4） が5月に 各 々 ピー ク を示 し た ．こ の 群の 海 水 適応 能は， 5月に最も高 まって
い た こと か ら ，ベ ニ ザケ におい てもこれ らのホル モンが海 水適応能の 獲得過程 に影 響 して い る 可能 性 が高 いと考 えられた ．次いで ，各ホル モンを投与 した結果 ，コ ー チゾ ル 投 与群 の 海水 適応能 は，GH投与 群および T4投与群に 比べて顕著 に高まって いた．ま た，海水 中で浸透 圧調節を 行う鰓の Na十，K+‑ATPaseに対す る特異抗体 を 用い た 免 疫染 色 によ る組織 学的観察 から，コ ーチゾル は鰓の塩類 細胞数と ，そ の 中の Na+,K+‑ATPase量 を 増加 さ せ るこ と が明 ら か となった ．このよ うに，ベニ ザ ケで は ， 春季 に 分泌 量 が 増し た コー チ ゾ 少が 鰓 の塩 類細胞でNa 十 ，K十．
ATPaseを 活 性 化さ せ ，そ の 結 果と し て海 水 適 応能 を 高 める こ とが 示 唆 され た ．
ベニ ザ ケ の雄 に は， 通 常の雄よ り若齢で 成熟する 早期成熟 雄が現われ る．この群｜ よ，スモ ルト化しないため，スモルト育成上の妨げとなる．そこで，ベニザケ0年 魚 を異 な る 給餌 率 の下 で冬季 から春季 にかけて 飼育し， 早期成熟雄 の出現状 況を 調 べ た ． その 結 果， 冬 季 問に 成 長を 抑 制 した 群 に おけ る 早期 成 熟 雄の 出 現率は ， その 問 に 成長 を 促進 した群 に比べて 明らかに 低かった ．このこと は，ベニ ザケ の 早期 成 熟 雄へ の 相分 化は冬 季間の高 成長によ り惹き起 こされるこ とを示し て
い る ，従 っ て ，こ の 間の 成長抑 制が早期 成熟雄へ の出現率 を低下させ るために 有効で あると考 えられる ．
上述 の よ うに 、 本研 究 はべニザ ケのスモ ルト化の 特徴と， その過程に おける環
境 要 因お よ び ホル モ ンの 影響を 生理学的 に明らか にすると ともに，効 率的にス モル ト を育 成 す るた め の貴 重な資 料を提示 した．こ れらの結 果は、今後 、複雑な サ
ケ 科 魚類 の 初 期生 活 史を 生理学 的に解明 し、新た な人工増 殖技術を開 発するう 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．