博 士 （ 水産 学 ） 千 葉洋 明
学 位 論 文 題 名

河川 遡上期 にお けるニ ホンウ ナギの 性分化 機構 に関す る研究

学位論文内容の要旨
ニホンウナギAnguilla japonicaは日本をはじめアジア各地で広く養殖が行なわれて いる 重要 な産業 魚種であるが、養殖用種苗はすぺて天然のシラスウナギに依存し てい る。 また、 種苗の安定確保を目的とした種苗生産研究も天然の下ルウナ
ギを 使用 して きたた め、計画的な研究を実施する上での制約が生じ、その技術の確立 は未 だに なされ ていない。このような背景から、近年、養殖ウナギを種苗生産用 親魚 とし て使用 する試みがなされている。しかし、養殖環境下で成長したウナギ の大 多数 の個体 は雄に分化することから、養殖魚を親魚とする場合、雌を大量に 確保 する ことは 困難である。このような本種の種苗生産用親魚の安定供給を図る 上で も養 殖ウナ ギの生殖腺の分化と発達およびそれらの制御に関する基礎的知見が必要である。
脊 椎動 物に おい て魚 類は 極め て多 様な 性の表 現型 をし めす こと が知 られ ている。 魚類 の性 は基本 的に遺伝的支配を受けているが、性分化の過程においてなんらか の外 部要 因によ り性の表現型が変化する事実が多数報告されている。これまで、 人為 的環 境下で 成長したウナギの性比は、極端に雄へ偏ることが示されている。 一方 、天 然ウ ナギ の個 体群 では 、雌 雄比に 大き な偏 りが ない 。あ るい は近年、 雌ウ ナギ の出現 率が雄のそれより高いことが報告されている。しかし、性比が極 端に 一方 の性ヘ 偏る原因は不明であり、未だに性決定環境因子の実証ならびに性分化機構の解明はなされていない。
本 研究 では 、ニホ ンウナギの性分化機構を解明することを目的として、養殖環
境下 で飼 育さ れたウ ナギの生殖腺の性分化過程を形態学的手法を用いて明らかにする とと もに 行動生 態学的および内分泌学的観点からウナギの性分化に及ぼす外部環境因子の影響の実験的解析を行なった。
は じめ に、 ニホン ウナギの性決定期に一致する河川遡上期の基本的な行動なら−164−

びに生態 を観察し 、これら の生態特 性が性決 定に関与す る可能性について検討した。 河 川 遡上期の 体長7cmのシ ラス期から 体長20cmの黄 ウナギ期 の成長段 階における種々 の行動観 察より、 集団で河 口域に蝟 集したシラ スウナギは黄ウナギヘの変 態 が 完 了 す る 段 階 で 単 独行 動 型 に変 化 し、 夜 間 河川 を 遡 上し な がら 体 長 12cmか ら 16cmに達 す る成 長 段 階ま で に 、生活の 根拠とな る隠れ穴 を確保し て独居生活をは じめるも のと思わ れる。こ の時期は 性分化が生 じる段階と重なることから、ウナ ギは独居 生活を営 む河川定 着時に生 息環境の何 らかの影響を受けて性が決定する 機構を備 えている ことが推 察される 。
飼 育 環境 下 の ニホ ン ウナ ギ の 生殖 腺 の形 態 的 性分 化 は体 長 15‑23cmの個 体で起こ り 、 その80％以 上の個体 の生殖腺は 精巣に分 化し、他 の個体は 雌雄同体 （6〜 21％）と 少数の卵 巣（5％以 下）に分化した。精巣分化は体長18・23cmの個体でみられ 、生殖細 胞の緩や かな増加 と結合組 織の発達に 伴う基質体細胞の顕著な増殖発達 を特徴と した。一 方、卵巣 分化は生 殖細胞の早 期の減数分裂像を特徴とし体 長 15cm以 上の個体 でみられ た。しかし ながら、 飼育群に よっては 体長15〜22crriの未分化個体の約30％が生殖細胞の早期減数分裂像を示しながら、分化した個体群に は完全な 卵巣を有 する雌は みられず 、少数の雌 雄同体と多数の雄の出現が認めら れた。従 って、ニ ホンウナ ギの一部 は幼時雌雄 同体を経た後、雌雄に分化する未 分化型雌 雄異体種 であるこ とが示唆 される。
上記の生 殖腺の分 化過程の 観察結果 を基にエ スト口ゲン を経口投与し、効果的性統御技 法の検討 を行なう とともに 、雌化誘 導可能なホ ルモン感受期の特定により精巣分 化の開始 時期を形 態学的、 生理学的 に解析した 。ニホンウナギの性転換には天然 のエスト ロゲンで あるエス トラジオ ール‑1713(E2)が有効であり、25〜75mg/kg餌料 の 比 較的 広 い濃 度 範 囲で 95‑100％の雌化 が誘起さ れた。し かしながら、50mg/kg以 上の高濃 度処理群 は筋肉中 の脂肪含 量の増加と肝臓の肥大を招くため、 処理濃度 の影響を 考慮する 必要性が ある。完全 かつ機能的な性転換を導くた め に は、 生 殖腺 の 形 態的 性 分 化開 始（体長 15cm）よりも 前の時期 から性分化完 了 時 （体 長 20cm）、 す な わち 、 生殖腺 の生理的 性分化期 と形態的 性分化期の双方を 通じて処 理を施す 必要性を 示してい る。さらに 、生殖腺の形態学的観察とホ Jレ モ ン 処理 の 結果 か ら 、ニ ホ ンウ ナギの性 分化開始 の臨界期 は体長11cm（ホ ル モ ン処理開 始時期） から体長15cm（ 精巣分化 の開始） の間に存 在することが示唆 される。
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生殖膿の性分化に内因性ステロイドホルモンが性決定誘導物質として働いているかを明らかにするため、ウナギの精巣分化過程における血中の性ステロイドホルモン量を測定し、ステロイドホルモン産生細胞（ライデイッヒ細胞）が精巣分化過程の何れの時期より分化し、しかもステロイドホルモン産生能を有するのかを微細構造学的に調べた。精巣分化に伴ってエストラジオール‑17pおよび11‑ケ
トテストステロンの血中量は変化を示さなかったものの、その分化期前後で比較的高値であった。これらの事実はウナギの性分化過程の生殖腺でみられた間性的性質である両性因子間の拮抗的関係を反映している可能性がある。精巣の微細構造学的観察からライデイッヒ細胞と同定される細胞は、精巣分化後の体長23cmの精巣の腸間膜に面する側の結合組織中に始めて認められ、その後、体長32cmの精巣では、この結合組織中で数を増し集塊をなした。続いて、ライデイツ
ヒ細胞は精原細胞の包嚢を持つ精小嚢の問質域に集塊をなして分布するようになることが明らかとなった。しかしながら、精巣内の体細胞は不活発な形態的特徴を有しており、またステロイド代謝酵素のコレステロール側鎖切断酵素(P‑450scc)の免疫組織化学の結果からも性分化期前後で陽性反応は認められなかった。
これらのことから、生殖腺で作られる性ステロイドが本種の性分化に関与している可能性は低いと考えられ、前述の血中ステロイドは生殖腺以外の器官で産生、分泌されていることが推察されたが、これらホルモンの産生器官の同定およびその生理的意義は今後の課題として残された。HCG投与は体長32 cm以上の個体群の精子形成を誘起し、血中11‑KT量の上昇を引き起こした。微細構造学的特徴からもライディッヒ細胞の活性化が認められた。また、P‑450sccの特異抗体を用いた免疫組織化学からも、体長32 cm以上のHCG投与群のライディッヒ細胞で免疫陽性反応が認められた。体長29cmから32cmの精巣では、ライディッヒ細胞を含む発達した結合組織が腸間膜側から体腔壁側の生殖細胞間の問質域に進入していく過程が観察された。以上のことは、ライデイッヒ細胞の問質域への移動がステロイドホルモン産生能を獲得するために、組織構造上必要な変化であることを示唆している。
本種の性決定に関与すると思われる環境諸要因のうち、水温、pHおよび個体群密度に焦点を当て、それらの生殖腺の分化、発達に及ぼす影響を比較検討した。その結果、pHについては生殖腺の性比やその分化過程に組織学的差異は認められず、ウナギの性決定環境因子である可能性は低いものと推察された。また、‑ 166−―

水温については性比に変化はみられなかったが、高水温は性分化期の生殖細胞の増殖と分化を抑制し、精巣組織への分化を間接的に促している可能性が示された。密度については、集団飼育群と比較し単独飼育個群において、雌は出現しなかったが、雄の個体数よりも雌雄同体の個体数が増加した。これらの結果は個体群密度がウナギの生殖腺の性分化に関与する可能性が高いことを示しており、今後、環境因子の影響と個体間の社会的相互作用を含めた環境生態学的解析を進める必要性を示唆している。

学 位 論 文 審 査 の 要旨
主査
副査
副査
副査
副査

教授
山内晧平
教授
山崎文雄教授
原彰彦
助 教 授 上田 宏助 教 授 足立 伸次

学 位 論 文 題名

河川遡上期におけるニホンウナギの性分化機構に関する研究

魚類 の性 は基 本的 には 遺伝 的支 配を受 けて いる が、性分化の過程においてなんら かの 外部 要因 によ り性 の表 現型 が変化 する 事実 が多数報告されている。これまで 、人 為的 環境 下で 成長 した ウナ ギの性 比は 、極 端に雄ヘ偏ることが示されている 。一 方、 天然 ウナ ギの 個体 群で は、近 年、 雌ウ ナギの出現率が雄のそれより高い こと が報 告さ れて いる 。し かし 、性比 が極 端に 一方の性へ偏る原因は不明であり 、未 だに 性決 定環 境因 子の 実証 ならぴ に性 分化 機構の解明はなされていない。
こ のよ うな 本種 の種 苗生 産用 親魚 の安定 供給 を図 る上でも養殖ウナギの生殖腺の分 化と 発達 およ びそ れら の制 御に 関する 基礎 的知 見が必要である。そこで、本研
究 では 、ニ ホン ウナ ギの 性分 化機 構を解 明す るこ とを目的として、養殖環境下で飼 育さ れた ウナ ギの 生殖 腺の 性分 化過程 を形 態学 的手法を用いて明らかにするとと もに 行動 生態 学的 およ び内 分泌 学的観 点か らウ ナギの性分化に及ぼす外部環境
因 子の 影響 の実 験的 解析 を行 なっ た。
河川 遡上 期の 体長 7cmの シラ ス期 から 体長 20cmの黄 ウナ ギ期 の成長 段階 にお ける 種々 の行 動観 察よ り、 集団 で河 口域に 蝟集 した シラスウナギは黄ウナギへの変態 が完 了す る段 階で 単独 行動 型に 変化し 、夜 間河 川を遡上しながら体長12cmから16cmに 達す る成 長段 階ま でに 、生 活の根 拠と なる 隠れ穴を確保して独居生活をはじ める もの と思 われ た。 この 時期 は性分 化が 生じ る段階と重なることから、ウナギ は独 居生 活を 営む 河川 定着 時に 生息環 境の 何ら かの影響を受けて性が決定する
機 構を 備え てい るこ とが 推察 され た。
飼育 環境 下の ニホ ンウ ナギ の生 殖腺の 形態 的性 分化 は体 長15‑23cmの個 体で 起こ り、 その 80％ 以上 の個 体の 生殖 腺は精 巣に 分化 し、 他の 個体 は雌 雄同 体（ 6〜21％） と少 数の 卵巣 （5％ 以下 ）に 分化 した 。精 巣分 化は 体長 18‑23 cmの 個体 でみ られ 、生 殖細 胞の 緩や かな 増加 と結合 組織 の発 達に伴う基質体細胞の顕著な増殖 発達 を特 徴と した 。一 方、 卵巣 分化は 生殖 細胞 の早期の減数分裂像を特徴とし
体 長 15cm以 上 の 個 体 で み ら れ た。 しかし 、飼 育群 によ って は体 長15〜22cmの 未分 化個 体の 約30％が 生殖 細胞 の早 期減数 分裂 像を 示しながら、分化した個体群には完全な卵巣を有する雌はみられず、少数の雌雄同体と多数の雄の出現が認められた。従って、ニホンウナギの一部は幼時雌雄同体を経た後、雌雄に分化する未分化型雌雄異体種であることが示唆された。
ニホンウナギの性転換には天然のエストロゲンであるエストラジオール‑17p（E2)が有効で あり、25〜75 mg/kg
餌料の比較的広い濃度範囲で95‑100％の雌化が誘起された。完全かつ機能的な性転換を導くためには、生殖腺の形態的性分化開 始 （体 長 15cm)
よ り も前 の 時期 か ら性 分 化 完了 時 （体長20cm)、すなわち生殖腺の生理的性分化期と形態的性分化期の双方を通じて処理を施す必要性を示した。さらに、生殖腺の形態学的観察とホルモン処理の結果から、ニホンウナギの 性分化開始 の臨界期は 体長11 cm（ ホルモン処 理開始時期 ）から体長15cm（精巣分化の開始）の間に存在することが示唆された。
精巣分化に伴ってステロイドホルモンの血中量は変化を示さなかったものの、その分化期前後で比較的高値であった。精巣の微細構造学的観察からライデイツ
ヒ細胞と同定される細胞は、精巣分化後の体長23cmの精巣の腸間膜に面する側の結合組織中に始めて認められ、その後、体長32cmの精巣では、この結合組織中で数を増し集塊をなした。続いて、ライデイッヒ細胞は精原細胞の包嚢を持つ精小嚢の問質域に集塊をなして分布するようになることが明らかとなった。しかし、精巣内の体細胞は不活発な形態的特徴を有しており、またステロイド代謝酵素のコ レステロー少側鎖切断酵素(P‑450scc)の免疫組織化学の結果からも性分化期前後で陽性反応は認められなかった。これらのことから、生殖腺で作られる性ステロイドが本種の性分化に関与している可能性は低いと考えられ、前述の血中ステロイドは生殖腺以外の器官で産生、分泌されていることが推察された。ライデイッヒ細胞の活性化は微細構造学的特徴およぴP‑450sccの特異抗体を用いた免疫組 織 化学 か ら、 HCGを 投 与し た 体長 32 cm以上 の 個体 群で認め られた。体 長29cmから32cmの精巣では、ライデイッヒ細胞を含む発達した結合組織が腸間膜側から体腔壁側の生殖細胞間の問質域に進入していく過程が観察され、ライディッヒ細胞の問質域への移動がステロイドホルモン産生能を獲得するために、組織構造上必要な変化であることが示唆された。
本 種の性決定に関与すると思われる環境諸要因の実験的解析から、水温、pHについては生殖腺の性比に差異は認められず、ウナギの性決定環境因子である可能性は低いものと推察された。しかし、密度については、集団飼育群と比較し単独飼育個群において、雌は出現しなかったが、雄の個体数よりも雌雄同体の個体数が増加した。これらの結果は個体群密度がウナギの生殖腺の性分化に関与する可能性が高いことを示しており、今後、環境因子の影響と個体間の社会的相互作用 を含 めた 環境 生 態学 的解析を進める必要性を示 唆した。
上述のように、本研究では、養殖環境下で飼育されたニホンウナギの生殖腺の性分化過程を形態学的手法を用いて明らかにするとともに行動生態学的および内分泌学的観点からウナギの性分化における外部環境因子の関与を示唆した。これ
らの結果は、今後、複雑な魚類の性分化機構を解明し、新たな人為的性統御技術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。