JP3354918B2 - 透明メダカ - Google Patents

透明メダカ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な透明メダ
カ、性判別が可能な透明メダカ、および特定臓器が発光
する透明メダカの開発に関する。
【0002】
【従来の技術】メダカ(Oryzias)属は15種が知られ
ており、インドから日本までのアジア地域に分布する。
日本に生息する種はOryzias latipesで、この種は中
国、韓国の一部にも生息する。日本では北海道を除く地
域に分布し、自然界では5〜8月にかけて産卵、繁殖す
る。
【0003】通常の野生メダカは黒っぽい体色をしてお
り、これはメダカの皮膚に存在する虹色素胞、黒色素
胞、黄色素胞、白色素胞の4種類の色素細胞による。虹
色素胞は銀色の色素細胞であり、グアニン顆粒を含む。
鰓蓋、眼球、体腔壁、体表などに多量に分布しており、
魚類では腹側に多い。黒色素胞はメラニン顆粒を含み、
メダカの黒い体色に関与している。黄色素胞はカロチノ
イドおよびプテリジンを含む色素顆粒を有し、メダカの
黄橙色の体色に関与している。また、白色素胞はプテリ
ンと尿酸の詰まった白色顆粒を含み、メダカの白い体色
に関与している。黒っぽい体色をした野生種のメダカ以
外にも、体色や形態に関する様々な突然変異体が知られ
ており、特に体色が黄橙色の「ヒメダカ」は観賞用とし
て、また、大型観賞魚の餌として大量に生産されてい
る。
【0004】メダカは、体長2〜4cmと小さいこと、性
成熟まで2ヶ月と短期間であること、分布が広いため野
生集団や近縁種が手軽に手に入ること、さらにゲノムサ
イズが哺乳動物の1/5であり、ヒト同様にXY染色体によ
って性決定されることなどから、手軽で有用な実験動物
として汎用されている。特に、メダカの胚は透明性が高
く内部構造の観察が容易であるため有用である。しかし
ながら、孵化後はその体表および腹膜が色素細胞で覆わ
れるため、せいぜい背骨が透けて見える程度となり、外
部から体内構造を観察することは困難となってしまう。
【0005】一方、最近、ゼノパス(両生類)(Louie,
A. Y.ら、In vivo visualization of gene expression
using magnetic resonance imaging. Nature Biotechno
logy, 18, 321-325(2000)) やマウス(Service, R. F. S
canners get a fix on lab animals. Science, 286, 22
61-2263 (1999))で特殊な遺伝子を導入して、その産物
であるタンパク質をMRI(magnetic resonance imagin
g)、CTスキャナー(computed topography scanner)、PE
T(position emission topography)で追跡し、内部で起
こっていることを画像化する試みがある。しかし、これ
らはいずれも大型の高価な装置を必要とするわりには、
きわめて不十分な画像しか得られていない。
【0006】さらに、現在、特定臓器をGFPの蛍光など
で光らせることによって、その動態を一生追跡しようと
する試みがある。マウスのがん組織でそのような研究が
行われているが、皮下から2mmまでの深さのところを観
察するのが精一杯である(Yang, M.ら、Whole-body opti
cal imaging of green fluorescent protein-expressin
g tumors and metastasis. PNAS, 97, 1206-1211 (200
0))。また、メダカの遺伝子プロモーターをGFP遺伝子に
融合したものを受精卵に導入したトランスジェニック・
メダカでGFP蛍光が発現することは以前から知られてお
り(Hamada, K.ら、Usefulness of the medaka β-actin
promoter investigated using a mutantGFP reporter
gene in transgenic medaka (Oryzias latipes). Mol
Marine Biol Biotech, 7, 173-180 (1998))、田中実と
木下政人はvasa-GFP遺伝子をヒメダカの受精卵に導入し
て、生殖細胞だけが緑色の蛍光を発するトランスジェニ
ック・メダカを作製した(第22回日本分子生物学会年会
プログラム・講演要旨集第458頁(1999)、田中実、木下
政人、長濱嘉孝、「近交系vasa-GFP transgenicメダカ
による生殖細胞形成解析系の確立」)が、このトランス
ジェニック・メダカでも蛍光が観察できるのはやはり孵
化直後の時期までで、それ以後は体が色素細胞に覆われ
てしまい、観察は困難になる。
【0007】上記したような理由から、体内構造をその
一生を通じて外部から観察することのできる実験動物の
開発が望まれているが、現在までそうした実験動物は脊
椎動物では存在しない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、胚の
時期だけでなく孵化後も体内構造を外部から観察するこ
とのできる透明メダカ、性判別の可能な透明メダカ、お
よび特定臓器が発光する透明メダカを提供することを目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、メダカの黒っ
ぽい体色を構成する4種の色素細胞のうち1種以上を欠
く突然変異メダカ同士を選択的に交配し続けることによ
り、胚期のみならず孵化後も外部から体内構造を観察で
きるメダカを作成し、本発明を完成するに至った。
【0010】すなわち本発明は、虹色素胞、黒色素
胞、黄色素胞、および白色素胞を欠損していることを特
徴とする透明メダカである。 また本発明は、虹色素胞欠損突然変異系統gu、アルビ
ノ突然変異系統i-3、および白色素胞欠損突然変異系統l
fのメダカを選択的に交配させて作成することを特徴と
する、上記の透明メダカである。
【0011】また本発明は、上記の透明メダカにお
いて、さらに虹色素胞欠損突然変異系統il-1のメダカを
選択的に交配させて作成することを特徴とする、透明メ
ダカである。 さらに本発明は、虹色素胞、黒色素胞、および黄色素
胞を欠損しており、かつ白色素胞の有無および/または
DNAマーカーにより性判別されることを特徴とする透明
メダカである。
【0012】また本発明は、虹色素胞欠損突然変異系
統gu、アルビノ突然変異系統i-3、白色素胞欠損突然変
異系統lf、および雌白色素胞欠損突然変異系統FLFのメ
ダカを選択的に交配させて作成することを特徴とする、
上記の透明メダカである。 また本発明は、上記記載の透明メダカと上記記載
の透明メダカとを選択的に交配させて作成することを特
徴とする透明メダカである。
【0013】さらにまた本発明は、臓器特異的に発現
する遺伝子のプロモーターに蛍光タンパク質遺伝子の翻
訳領域を融合した雑種遺伝子を導入することにより特定
臓器を発光させることを特徴とする、上記〜のいず
れかに記載の透明メダカである。 また本発明は、前記蛍光タンパク質遺伝子が緑色蛍光
タンパク質遺伝子である、上記記載の透明メダカであ
る。 また本発明は、前記臓器が生殖組織である、上記ま
たはに記載の透明メダカである。以下に本発明を詳細
に説明する。
【0014】
【発明の実施の形態】(1)本発明の透明メダカは、虹
色素胞、黒色素胞、黄色素胞、および白色素胞を欠損し
ていることを特徴とする。「透明」とは、本明細書中で
使用する場合、胚期のみならず孵化後のメダカにおいて
も、体内構造、例えば、脳、脊髄、血管、鰓、心臓、肝
臓、腎臓、脾臓、腸、浮き袋などを外部から肉眼で観察
することが可能であることを意味する。
【0015】「欠損している」とは、メダカにおいて上
記4種の色素細胞(虹色素胞、黒色素胞、黄色素胞、お
よび白色素胞)が各々全く存在しないか存在していても
少数である、または前記細胞自体は存在していても、そ
の細胞内の色素が存在しないかあるいは微量であって、
肉眼的所見からはメダカの体色に対するその色素細胞の
寄与が認められないことを意味する。
【0016】
【0017】選択的な交配に用いる体色突然変異メダカ
としては、限定するものではないが、例えば、虹色素胞
欠損突然変異メダカ(例えば、gu系統およびil-1系統)、
アルビノ突然変異メダカ(例えば、i-3系統)、白色素胞
欠損突然変異メダカ(例えば、lf系統)を使用することが
できる。尚、これら各系統のメダカは名古屋大学生物分
子応答研究センターに保管されており、分譲が可能であ
る。
【0018】具体的には、本発明の透明メダカは、虹色
素胞欠損突然変異系統gu、アルビノ突然変異系統i-3、
および白色素胞欠損突然変異系統lfのメダカを選択的に
交配させることにより作成する(前記の透明メダカ)。
また、さらに1種類以上の系統を選択的に交配して透明
度をより高めた透明メダカも本発明の透明メダカであ
り、具体的には、前記の透明メダカにさらに虹色素胞
欠損突然変異系統il-1のメダカを選択的に交配させるこ
とにより作成する(前記の透明メダカ)。
【0019】本発明の透明メダカは、上記手法により作
成する以外に、該透明メダカが保管されている名古屋大
学生物分子応答研究センターから分譲により入手するこ
ともできる。
【0020】(2)また、本発明の透明メダカは、虹色
素胞、黒色素胞、および黄色素胞を欠損しており、かつ
白色素胞の有無および/またはDNAマーカーにより性判
別されることを特徴とする。「白色素胞の有無により性
判別される」とは、例えば、上記透明メダカの2日胚以
降の時期において、実体顕微鏡で白色素胞の有無を観察
することにより、雌雄が判別されることを意味する。
【0021】「DNAマーカー」とは、本明細書中で使用
する場合、遺伝的性に特異的であるDNAマーカーを意味
し、「DNAマーカーにより性判別される」とは、例え
ば、メダカ個体のDNAをPCRに供してDNAマーカーを検出
することにより雌雄が判別されることを意味する。
【0022】性判別が可能な本発明の透明メダカは、例
えば、前記に記載の本発明の透明メダカと、白色素胞
の存在にのみ性差のみられる系統および/またはDNAマ
ーカーを有する系統とを選択的に交配し続けることによ
り作成できるが、特にこれに限定されない。
【0023】白色素胞の存在にのみ性差のみられる系統
とDNAマーカーを有する系統とは異なる系統であっても
同一の系統であってもよく、白色素胞の存在にのみ性差
のみられる系統としては、例えば、Qurt(Wada H.ら、Se
x-linked inheritance of the lf locus in the medaka
fish(Oryzias latipes). Zool. Sci. 15:123-126(199
8)、東京大学大学院新領域創成研究科から分譲により入
手可)を挙げることができる。また、同一の系統として
は、例えば、FLF(female leucophore free)系統(雄のみ
が白色素胞およびDNAマーカー(SL1[Matsuda, M.ら、Iso
lation of a sexchromosome-specific DNA sequence in
the medaka, Oryzias latipes. Genes Genet. Syst. 7
2, 263-268 (1997)])を持つ:名古屋大学生物分子応答
研究センターより分譲可)を挙げることができるが、こ
れらに限定されない。また、DNAマーカー自体も上記SL1
に限定されず、当業者に公知の任意のDNAマーカーを用
いることができる。
【0024】具体的には、性判別が可能な本発明の透明
メダカは、前記の本発明の透明メダカと上記FLF系統
のメダカとを選択的に交配し続けることにより作成する
(前記の透明メダカ)。また、さらに1種類以上の系統
を選択的に交配して透明度をより高めた透明メダカも本
発明の性判別が可能な透明メダカであり、具体的には、
前記の透明メダカにさらに前記の透明メダカを選択
的に交配させることにより作成する(前記の透明メダ
カ)。
【0025】性判別が可能な本発明の透明メダカは、上
記手法による以外に、該メダカが保管されている名古屋
大学生物分子応答研究センターから分譲により入手する
ことができる。
【0026】(3)さらに、本発明の透明メダカは、前
記〜の本発明の透明メダカに、臓器特異的に発現す
る遺伝子のプロモーターに蛍光タンパク質遺伝子の翻訳
領域を融合したものをさらに導入することにより特定臓
器を光らせることを特徴とする。
【0027】発光させようとする特定臓器としては、例
えば、生殖組織(生殖細胞)、脳、神経、肝臓、筋肉等が
挙げられるがこれらに限定されるものではなく、目的に
応じて適宜選択することができる。
【0028】臓器特異的に発現する遺伝子のプロモータ
ーとしては、発光させようとする臓器により任意に選択
することができるが、例えば、生殖組織(生殖細胞)に特
異的なvasa遺伝子のプロモーターを用いることができ
る。
【0029】蛍光タンパク質遺伝子としては、限定する
ものではないが、例えば、オワンクラゲの緑色蛍光タン
パク質(Green Fluorescent Protein;以後、単に「GFP」
と記す)遺伝子、青色蛍光タンパク質(BFP)遺伝子、黄色
蛍光タンパク質(YFP)遺伝子等を挙げることができる。
尚、これらの蛍光タンパク質遺伝子については、CLONTE
CH社(1020 East Meadow Circle, Palo Alto, CA, USA)
より入手可能である。
【0030】特定臓器を光らせることを特徴とする本発
明の透明メダカは、例えば、発光させようとする臓器に
特異的に発現する遺伝子プロモーターと蛍光タンパク質
遺伝子の翻訳領域とを融合した雑種遺伝子を導入したト
ランスジェニック・メダカを作製し、これを1種類以上
の体色突然変異メダカ系統と選択的に交配し続けること
により作成することができる。
【0031】前記臓器特異的に発現する遺伝子のプロモ
ーターと前記蛍光タンパク質遺伝子の翻訳領域とを融合
した雑種遺伝子の作製および該雑種遺伝子を導入したト
ランスジェニック・メダカの作成は、当業者に公知の任
意の方法により、例えば、本実施例に記載した方法に従
って実施することができる。
【0032】上記トランスジェニック・メダカとして
は、例えば、生殖細胞に特異的(すなわち、生殖組織に
特異的)に発現するvasa遺伝子のプロモーターとGFP遺伝
子の翻訳領域とを融合した雑種遺伝子を導入して作製さ
れたvasa-GFP系統(田中実ら、第22回日本分子生物学会
年会プログラム・講演要旨集、前出)が挙げられるが、
これに限定されない。
【0033】前記トランスジェニック・メダカと交配す
る体色突然変異メダカ系統としては、例えば、当業者に
公知のメダカ系統、前記〜の透明メダカ系統、なら
びに前記〜の透明メダカ系統を作成する際に性染色
体の交叉により生じた新たな系統、を挙げることができ
るがこれらに限定されない。
【0034】具体的には、特定臓器が光る本発明の透明
メダカは、vasa-GFP系統のメダカ、前記の透明メダカ
および前記の透明メダカ(性判別が可能)を選択的に交
配し続けることにより作成する(前記の透明メダカ)。
さらに、前記の透明メダカの雌と前記の透明メダカ
において性染色体間の交叉により生じた白色素胞欠損(l
f)の雄(実施例中「STII-YI-vasa-GFP(lf)」)とを選択的
に交配し続けることにより作成する透明メダカ(実施例
中「STII-YII-vasa-GFP」)、前記の透明メダカと前記
の透明メダカとを選択的に交配し続けることにより作
成する透明メダカ(実施例中「STIII-YI-vasa-GFP」)、な
らびにSTIII-YI-vasa-GFP系統の透明メダカと該系統の
透明メダカにおいて性染色体間の交叉により生じた白色
素胞欠損(lf)の雄(実施例中「STIII-YI-vasa-GFP(l
f)」)とを選択的に交配し続けることにより作成する透
明メダカ(実施例中「STIII-YII-vasa-GFP」)もまた、特
定臓器が光る本発明の透明メダカの好適な例である。
【0035】また、特定臓器が光る本発明の透明メダカ
は、上記雑種遺伝子を前記〜の透明メダカに直接導
入することによっても作成することができる。雑種遺伝
子の直接の導入は、当業者に公知の手法、例えば、遺伝
子を一細胞期胚の細胞質にマイクロインジェクションす
る方法により実施することができる。
【0036】特定臓器が光る本発明の透明メダカは、上
記手法による以外に、該メダカが保管されている名古屋
大学生物分子応答研究センターから分譲により入手する
ことができる。
【0037】
【実施例】以下に実施例を示して本発明をさらに具体的
に説明するが、これらの実施例は単なる例示であって、
本発明の範囲を限定することを意図したものではない。 〔実施例1〕 透明メダカの作製 STII系統の作成 交配親として、名古屋大学に1960年代の初めから富田英
夫によって収集された自然突然変異を中心として保存さ
れてきた突然変異約120系統のうち、体色突然変異3
系統(gu、i-3、lf)を用いて、本発明の透明メダカを作
成した。これらの系統は、それぞれメダカの体色を構成
する4種の色素細胞のうち1種以上を欠くものである。
各系統の特徴を以下および表1に示す。
【0038】(各系統の特徴)gu:虹色素胞欠損突然変異(図1a) 虹色素胞は銀色の色素細胞で、魚類では腹側の皮膚に多
い。腹側が白く光るのはこの細胞によっている。gu突然
変異体では虹色素胞のグアニンの蓄積が少ない。特に、
成魚では腹膜における蓄積が少ない。1978年、富田英夫
によって三重県長島町で採集されたものから発見され
た。
【0039】i-3:アルビノ突然変異(図1b) 黒いメラニン色素を欠いていること、黄色素の蓄積が少
ないこと、白色素胞が多いことから、皮膚が白い。網膜
のメラニンもないために眼は赤く見える。腹膜のメラニ
ンもない。1976年、富田英夫によって鳥取市で採集され
たものから発見された。
【0040】lf:白色素胞欠損突然変異(図1c) 白色素胞は白色の細胞で、黒色素胞と共に体色の変化に
関わる。この系統では白色素胞が存在しない。1971年、
富田英夫によって豊川市で収集された。
【0041】
【表1】
【0042】上記3系統を用いて、各親系統の特徴を全
て有するメダカが得られるまで、下記表2に示すように
選択的に交配を繰り返した。
【0043】
【表2】
【0044】(結果)F6世代において、親系統全ての特
徴を有するメダカ、すなわち虹色素胞、黒色素胞、黄色
素胞、および白色素胞を欠損しているメダカ(遺伝子
型:gu/gu,i-3/i-3,Xlf/X(Y)lf、表現型gu, i-3, lf)が
得られた。このメダカは体色が無く(すなわち体壁や腹
膜が透明で)、外部から内蔵や脳などの内部器官を観察
することができる(図2)。以後、この透明メダカ系統を
「STII(See-through medaka II)」と記す。
【0045】 STIII系統の作成 上記で得られたSTII系統メダカよりさらに透明なメダカ
を得るため、このSTII系統と体色突然変異系統il-1(特
徴を以下および表3に示す)とを用いて下記表4に示す
ように交配した。この交配では1a→2aと交配を進めるも
のと、1b→2bと進めるものとの2種類の交配を並行して
行った。1a→2aからは、四重突然変異を有する雌のF2
得られた。また、1b→2bからは同様の雄のF2が得られ
た。この雌雄を交配(交配No.3)することにより目的とす
る透明メダカF3を得た。
【0046】(系統の特徴) STII:本発明の透明メダカ。 il-1:体表および鰓蓋の虹色素胞が少ない。山形市で19
72年に採集され、名古屋大学生物分子応答研究センター
で保存されている。
【0047】
【表3】
【0048】
【表4】
【0049】(結果)F3世代において、STII系統および
il-1系統両方の特徴を有する透明メダカ(遺伝子型:gu/
gu, i-3/i-3, il-1/il-1,Xlf/X(Y)lf,および表現型:g
u, i-3, il-1, lf)が得られた。このメダカはSTII系統
より虹色素胞が少なく、体壁や腹膜、鰓蓋の透明度がや
や高い。また、体表の光の反射が少なく、内部器官の観
察がより明確に行える。以後、このメダカ系統を「STIII
(See-through medaka III)」と記す。
【0050】〔実施例2〕 性判別が可能な透明メダカ
の作成 生殖に関わる実験(例えば環境ホルモンー内分泌撹乱化
学物質の影響に関する実験)では実験動物の雌雄の性が
個体発生の早期に、かつ誤差なく判別できることが必要
とされる。従来、メダカの性別は臀鰭や背鰭の形態、雄
の臀鰭上の乳頭状突起、産卵行動、体色(d-rR系統)によ
り判断されるが、これらの方法には判別可能となるまで
の孵化後の日数が、鰭の形態や乳頭状突起の場合1.5〜
2.5ヶ月、産卵行動の場合2〜3ヶ月、d-rR系統における
体色の場合でも2〜3週間と長い、等の問題点がある。
【0051】そこで、本発明者らは、以下に記載する手
法により、迅速な性判別が可能な透明メダカを作成し
た。 STII-YI系統の作成 実施例1で作成したSTII系統と、白色素胞突然変異lfと
野生型との交配により名古屋大学で2000年に作製された
系統FLF(特徴を以下および表5に示す)とを交配親とし
て用いて下記表6に示すように交配した。
【0052】(系統の特徴) STII:本発明の透明メダカ。 FLF:前述の白色素胞突然変異lfと野生型との交配によ
り名古屋大学で2000年に作製された。この系統ではlf遺
伝子はX染色体上にあるので、雌は白色素胞を欠く。Y染
色体のlf遺伝子座は野生型になっているので、雄には白
色素胞がある。また、この系統のメダカは性特異的なDN
A(PCR)マーカー(SL1)を有する。SL1はY染色体上の雄決
定因子の近傍に位置する塩基配列であり、X染色体上で
はその相同部位に存在すると考えられている。このマー
カーには多型が知られており、FLF系統ではY染色体上の
ものの方がX染色体上のものより短いため、PCRのバンド
は雄ではY染色体由来のもの(L)とX染色体由来のもの(H)
の2本が、雌ではX染色体由来のもの(H)1本が検出され
る。一方、上記STII系統では、SL1はXおよびY染色体間
で差が無く、PCRのバンドは両性とも1本である。ま
た、FLF系統のX染色体上のものとも差が見られない(す
なわち(H)である)。下記表6に示した選択的な交配によ
り、FLF系統のY染色体をF1世代に導入することによって
SL1(L)を導入した(SL1の詳細については、Matsuda, M.
ら、Isolation of a sex chromosome-specific DNA seq
uence in the medaka, Oryzias latipes. Genes Genet.
Syst. 72, 263-268 (1997)を参照されたい)。尚、この
マーカーによる性判別の誤差はこれまで知られていない
(すなわち誤差0)。
【0053】
【表5】
【0054】
【表6】
【0055】(結果)F3世代において、STII系統および
FLF系統の両方の特徴を有する透明メダカ(表現型:雌:
gu, i-3, lf, H、雄:gu, i-3, +lf , H/L)が得られ
た。雄では白色素胞の存在のために透明度がやや落ちる
が、雌ではSTIIと同じ透明度であった。以後、このメダ
カ系統を「STII-YI」と記す。
【0056】このメダカの遺伝的性は、白色素胞の有無
により2日胚で判別した。また、さらにDNAマーカー(SL
1)を用いて遺伝的性を判別した。比較対照としてFLFW.Y
HNI系統(この系統は遺伝的性の判別マーカーを3つ持っ
ている。1つ目は白色素胞の有無であり(♂有/♀無)、
2つ目は体色(♂黄橙色/♀白色)、3つ目はSL1マーカ
ー(♂バンド2本/♀バンド1本)である。未発表)を用
いた。成魚の尾鰭の一部を切り取り、そのDNAを通常の
方法(核酸抽出剤SepaGene(三光純薬)を用いて抽出し
た。その後、2つのSL1検出用プライマー(順方向プライ
マーpHO5.5-F(5'-CCTGCAATGGGAAATTATTCTGCTC-3':配
列番号1)および逆方向プライマーpHO5.5-RV(5'-CTTT
TGTGTCTTTGGTTATGAAACGATG-3':配列番号2)を用い
て、以下表7および8の条件でPCRを行った。
【0057】PCR産物の1%アガロースゲル/TBEによる
電気泳動結果を図3a(雌)およびb(雄)に示す。尚、各
レーンに用いたサンプルは以下表9の通りである。DNA
マーカーとして用いたバクテリオファージλc1857Sam7
のλ-BstP I消化(Takara)サンプルおよび100bpのDNAラ
ダー(Takara)は、それぞれ1.3 kbのバンド(λ-BstP Iの
1371 bp)と1.5 kbのバンド(100 bp DNA ladderの1500 b
p)を確認するためのDNAサイズマーカーである。
【0058】
【表7】
【0059】
【表8】
【0060】
【表9】
【0061】(結果)図3に示す泳動結果より、雄のメ
ダカ全てにおいて2本のバンドが、雌のメダカ全てにお
いて1本のバンドが検出された。
【0062】 STII-YII系統の作成 上記で得られたSTII-YI系統メダカの雄は白色素胞を
有するため、雌に比べて透明度が低い。そこで、この点
を改良するために、雌雄ともに白色素胞が無い系統を作
成した。親系統として、STII系統の雌と上記STII-YI系
統においてX染色体とY染色体の交叉により生じた白色素
胞欠損の雄(STII-YI(lf))(特徴を以下および表10に示
す)とを用いて下記表11に示すように交配した。
【0063】(系統の特徴) STII:本発明の透明メダカ。 STII-YI(lf):STII-YI系統においてX染色体とY染色体の
交叉により生じた白色素胞欠損(lf)の雄。
【0064】
【表10】
【0065】
【表11】
【0066】(結果)F1世代において、STIIおよびSTII
-YI両系統の特徴を有する透明メダカ(表現型:雌: gu,
i-3, lf, H、雄: gu, i-3, lf, H/L)が得られた。透
明度は雌雄共にSTIIと同程度であった。以後、このメダ
カ系統を「STII-YII」と記す。これらのメダカの性判別
は、上記STII-YI系統と同様のPCRを行うことにより、
DNAマーカーSL1のバンドを検出して実施した(データは
示さず)。
【0067】 STIII-YI系統の作成 本発明者らはさらに、STII-YI系統よりさらに体壁や腹
膜、鰓蓋の透明度の高い系統を作成するため、親系統と
してSTII系統の代わりにSTIII系統を使用し、これを上
記で得られたSTII-YI(特徴を表12に示す)と下記表
13に示すようにして交配した。
【0068】
【表12】
【0069】
【表13】
【0070】(結果)F3世代において、STIIIおよびSTI
I-YI両系統の特徴を有する透明メダカ(表現型:雌: gu,
i-3, il-1, lf, H、雄: gu, i-3, il-1, +lf, H/L)が
得られた。このメダカの遺伝的性は、STII-YI系統と同
様にして白色素胞の有無により2日胚で判別し、さらに
成魚の尾鰭より採取したDNAを用いてDNAマーカー(SL1)
で確認した。この系統においては、雄では白色素胞の存
在のためにやや透明度が落ちるが、雌ではSTIIIと同じ
透明度が得られた。以後この系統を「STIII-YI」と記す。
【0071】 STIII-YII系統の作成 上記で得られたSTIII-YI系統メダカの雄は白色素胞を
有するため、雌に比べて透明度が低い。そこで、この点
を改良するために、雌雄ともに白色素胞が無い系統を作
成した。親系統としてSTIII系統(前述、実施例1)の
雌を使用し、これを上記STIII-YI系統においてX染色体
とY染色体の交叉により生じた白色素胞欠損(lf)の雄(ST
III-YI(lf))(特徴を表14に示す)と下記表15に示す
ようにして交配した。
【0072】
【表14】
【0073】
【表15】
【0074】(結果)F1世代において、STIIIおよびSTI
II-YI両系統の特徴を有する透明メダカ(表現型:雌: g
u, i-3, il-1, lf, H、雄:gu, i-3, il-1 , lf, H/L )
が得られた。透明度は雌雄共にSTIIIと同程度であっ
た。以後、このメダカ系統を「STIII-YII」と記す。これ
らのメダカの性判別は、上記STII-YI系統と同様のPCR
を行うことにより、DNAマーカー(SL1)のバンドを検出し
て実施した(データは示さず)。
【0075】〔実施例3〕 生殖組織(生殖細胞)を光ら
せることを特徴とする透明メダカの作成 本発明者らは、本発明の透明メダカに生殖細胞で特異的
に発現するvasa遺伝子のプロモーター領域とGFP(green
fluorescent protein;オワンクラゲのタンパク質であ
り、青い光を当てると緑色の蛍光を発する)遺伝子の翻
訳領域とを融合した雑種遺伝子を導入することにより、
生殖組織(生殖細胞)でのvasa-GFPの蛍光を個体の若い時
期だけでなく一生を通して観察することのできる系統を
作成した。
【0076】まず最初に、メダカの卵巣を液体窒素で凍
結し破砕してホモゲナイズした。ここから全RNAを精
製、さらにmRNAを精製し、それを鋳型にしてcDNAを合成
した。これをベクターに組み込んでファージにパッケー
ジングして卵巣cDNAライブラリーとした(四宮愛、田中
実、小林亨、濱口哲、「vasa相同遺伝子の発現を指標と
したメダカ始原生殖細胞の同定と移動経路」、日本発生
生物学会第32回大会発表要旨集第56頁、199
9)。このライブラリーからメダカvasa cDNAを単離し
た。
【0077】vasaタンパク質はRNA結合ドメインであるD
EAD Boxをもち、この領域は動物間で保存されているこ
とが知られている。そこで次にこの領域に動物間で共通
のプライマー(順方向プライマー1:5'-ATGGCNTG(T/C)G
CNCA(A/G)ACNG-3'(配列番号3)、逆方向プライマー2:
5'-(A/G)AANCCCAT(A/G)TC(T/C)AACAT-3'(配列番号4))
を設計し、メダカcDNAライブラリー全体を鋳型としPCR
(94℃で10分、94℃で30秒、55℃で1分、72℃で1分、を
1サイクルとして39サイクル)を行い、増幅されたvasa
cDNAの短い断片をアガロースゲルから精製してまずクロ
ーニングした。この断片がメダカvasa cDNAであること
を塩基配列決定により確認した後、この断片をプローブ
として再度メダカcDNAライブラリーをスクリーニングし
た。その結果、全てのアミノ酸翻訳領域を含むと考えら
れる全長cDNAを単離してクローニングした。これがメダ
カvasa cDNAであることは塩基配列の決定により確認し
た(日本発生生物学会第32回大会発表要旨集、前
出)。
【0078】次に、メダカvasa-GFP遺伝子を構築した。
vasa-GFP遺伝子はメダカvasa遺伝子(olvas)のプロモー
ター領域とGFP遺伝子の翻訳領域を融合した雑種遺伝子
であり、メダカのvasa遺伝子(olvas)の3’領域を、
2つのプライマー(T7;5'-TAATACGACTCACTATAGGG-3':
配列番号5、VI-8;5'-AGGAGGTGCCGTCATGGCTGGAG-3':
配列番号6)を用い、クローン化されたDNA(XLE13;メ
ダカvasa遺伝子(olvas)の3’側にある)を鋳型として増
幅した。
【0079】得られた断片を制限酵素PstI/EcoRIで切断
し、T4 DNAポリメラーゼで末端を平滑化した。この断片
をGFPベクター(pEGFP:CLONTECH社, 1020 East Meadow
Circle, Palo Alto, CA, USA)のStuI断面にクローン
化し、これをpEGFP-3Vと名付けた。
【0080】さらにメダカvasa遺伝子(olvas)プロモ
ーター領域を含む5.1kbのゲノム断片をプライマー(VP1
M; 5’-CCTCCCAGTCGTCCATATGAATCGTCTGAT-3':配列番号
7、VP3;5’-AGAGGATCCAATAGAATGAGTAATGGTTCTCTATTTC
-3’:配列番号8)を用い、ファージDNA(V5;メダカva
sa遺伝子(olvas)の大部分を含む)を鋳型として増幅
した。得られた断片をNdeIで切断し、T4 DNAポリメラー
ゼで末端を平滑化し、さらにKpnIで切断した。この断片
をpEGFP-3VベクターのKpnI/平滑化されたNcoIサイトに
クローン化し、遺伝子導入のためのベクター(VEGFPA)
とした。尚、GFP遺伝子は市販されているので、これを
購入して用いた(CLONTECH社 1020 East Meadow Circle,
Palo Alto, CA, USA)
【0081】次に、ヒメダカの受精卵を産卵から30分
後に集め、付着糸をピンセットで除いた。上記ベクター
VEGFPAをマイクロインジェクションによって、一細胞期
胚の細胞質に注入した。注入した卵は25℃に保温して
GFP蛍光の発現を蛍光実体顕微鏡で調べた。GFP蛍光を発
現した胚や稚魚は分離して成魚になるまで育てた。これ
らの個体で性成熟したものを、正常個体(遺伝子を注入
していない)と一対ずつ交配して次世代の胚(F1)をえ
た。これらの胚(F1)についてGFP蛍光とGFP遺伝子の存
在(PCRで調べる)を調べた。これによってGFP遺伝子を
次世代に遺伝させた親個体(F0)を特定した。これらの
親個体からの子孫(F1)を交配してvasa-GFP・トランス
ジェニックメダカを作製した(より詳細な操作について
は、Keiko Hamadaら、“Usefulness of the medaka β-
actin promoter investigated using a mutant GFP rep
orter gene in transgenic medaka(Oryzias latipe
s)”,Mol Marine Biol Biotech(1998)7(3), 173-180)を
参照されたい)。この系統を「vasa-GFP」と記す(名古
屋大学生物分子応答研究センターより分譲可)。
【0082】 STII-YI-vasa-GFP系統の作成 上記vasa-GFP系統の雄、本発明のSTII系統の雌雄および
STII-YI系統の雄(各系統の特徴を表16に示す)を交配
親系統として用いて、下記表17に示すように選択的に
交配し続けた。
【0083】
【表16】
【0084】
【表17】
【0085】(結果)F5世代において、3種の親系統va
sa-GFP、STIIおよびSTII-YIの特徴を全て有するメダカ
(表現型:雌: gu, i-3, vasa-GFP, lf, H、雄: gu, i
-3, vasa-GFP, +lf, H/L)が得られた。遺伝的性は、白
色素胞およびDNAマーカー(SL1)により実施例2と同様
にして判別した。雄は白色素胞の存在のため透明度はや
や落ちるが、雌はSTIIと同じであった。以後、この系統
を「STII-YI-vasa-GFP」と記す。このメダカは体が透明で
あるため、蛍光を放つ生殖細胞の行動を胚期だけでな
く、孵化後の成長の過程および成体まで、個体の一生を
通して観察することができる。
【0086】 STII-YII-vasa-GFP系統の作成 上記で得られたSTII-YI-vasa-GFP系統メダカの雄は白
色素胞を有するため、雌に比べて透明度が低い。そこ
で、この点を改良するために、雌雄ともに白色素胞が無
い系統を作成した。交配親系統として、上記STII-YI-va
sa-GFP系統の雌と、上記STII-YI-vasa-GFP系統において
X染色体とY染色体間の交叉により生じた白色素胞欠損
(lf)の雄(STII-YI-vasa-GFP(lf))(各系統の特徴を表
18に示す)とを下記表19に示すように交配した。
【0087】
【表18】
【0088】
【表19】
【0089】(結果)F1世代において、2種の親系統ST
II-YI-vasa-GFPとSTII-YI-vasa-GFP(lf)との特徴を有す
るメダカが得られた。遺伝的性は、DNAマーカー(SL1)に
より実施例2と同様にして判別した。雌雄ともに透明
度はSTIIと同じであった。以後、この系統を「STII-YII-
vasa-GFP」と記す。このメダカは体壁や腹膜が透明で、
生殖組織(生殖細胞)が光るため、生殖細胞の行動を胚期
だけでなく、孵化後の成長の過程および成体まで、個体
の一生を通して観察することができる。
【0090】 STIIl-Yl-vasa-GFP系統の作成 本発明者らはさらに、STII-YI-vasa-GFP系統よりさらに
体壁や腹膜、鰓蓋の透明度の高い系統を作成するため、
親系統としてSTII系統の代わりにSTIII系統(前述、実施
例1)の雌を使用し、これを上記で得られたSTII-YI
-vasa-GFPの雄(各系統の特徴を表20に示す)と下記表
21に示すようにして選択的に交配し続けた。
【0091】
【表20】
【0092】
【表21】
【0093】(結果)F3世代において、2種の親系統ST
IIIとSTII-YI-vasa-GFPの特徴を有するメダカが得られ
た。遺伝的性は白色素胞およびDNAマーカー(SL1)により
実施例2と同様にして判別した。雄は白色素胞の存在
のため透明度はやや落ちるが、雌はSTIIと同じであっ
た。以後、この系統を「STIII-YI-vasa-GFP」と記す。こ
のメダカは体壁や腹膜、鰓蓋の透明度が高く、生殖組織
(生殖細胞)が光る。このため、生殖細胞の行動を胚期だ
けでなく、孵化後の成長の過程および成体まで、個体の
一生を通して観察することができる。
【0094】 STIII-YII-vasa-GFP系統の作成 上記で得られたSTIII-YI-vasa-GFP系統メダカの雄は
白色素胞を有するため、雌に比べて透明度が低い。そこ
で、この点を改良するために、雌雄ともに白色素胞が無
い系統を作成した。交配親系統として、上記STIII-YI-v
asa-GFP系統の雌と、上記STIII-YI-vasa-GFP系統におい
てX染色体とY染色体間の交叉により生じた白色素胞欠損
(lf)の雄(STIII-YI-vasa-GFP(lf))(各系統の特徴を表
22に示す)とを下記表23に示すように選択的に交配
し続けた。
【0095】
【表22】
【0096】
【表23】
【0097】(結果)F1世代において、2種の親系統ST
III-YI-vasa-GFPおよびSTIII-YI-vasa-GFP(lf)の特徴を
有するメダカが得られた。遺伝的性は、DNAマーカー(SL
1)により実施例2と同様にして判別した。雌雄ともに
透明度はSTIIIと同じであった。以後、この系統を「STII
I-YII-vasa-GFP」と記す。このメダカは体壁や腹膜、鰓
蓋の透明度が高く、生殖組織(生殖細胞)が光る。このた
め、生殖細胞の行動を胚期だけでなく、孵化後の成長の
過程および成体まで、個体の一生を通して観察すること
ができる。
【0098】
【発明の効果】本発明により、生物学、医学、水産学な
どの研究資源、有害化学物質の試験動物、小中高の理科
教育の教材、さらには観賞魚としても有用な透明メダカ
を提供することができる。
【0099】
【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> Yuko, Wakamatsu and Kenjiro, Ozato <120> See-Through Medaka <130> P00-0311 <160> 8 <170> PatentIn Ver. 2.0 <210> 1 <211> 25 <212> DNA <213> Oryzias latipes <220> <223> Other information: Forward primer pHO5.5-F. <400> 1 cctgcaatgg gaaattattc tgctc 25 <210> 2 <211> 28 <212> DNA <213> Oryzias latipes <220> <223> Other information: Reverse primer pHO5.5-RV. <400> 2 cttttgtgtc tttggttatg aaacgatg 28 <210> 3 <211> 19 <212> DNA <213> Unknown <220> <223> Other information: Common sequence found in animals. The sequence is used herein as a forward primer to amplify the short fragment of vasa cDNA. <400> 3 atggcntgyg cncaracng 19 <210> 4 <211> 18 <212> DNA <213> Unknown <220> <223> Other information: Common sequence found in animals. The sequence is used herein as reverse primer used to amplify the short fragment of v asa cDNA. <400> 4 raancccatr tcyaacat 18 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Oryzias latipes <220> <223> Other information: Primer T7 used to amplify the 3'region of vasa gene. <400> 5 taatacgact cactataggg 20 <210> 6 <211> 23 <212> DNA <213> Oryzias latipes <220> <223> Other information: Primer VI-8 used to amplify the 3'region of vas a gene. <400> 6 aggaggtgcc gtcatggctg gag 23 <210> 7 <211> 30 <212> DNA <213> Oryzias latipes <220> <223> Other information: Primer VP1M used to amplify 5.1 kb genomic frag ment comprising the promotor region of vasa gene. <400> 7 cctcccagtc gtccatatga atcgtctgat 30 <210> 8 <211> 37 <212> DNA <213> Oryzias latipes <220> <223> Other information: Primer VP3 used to amplify 5.1 kb genomic fragm ent comprising the promotor region of vasa gene. <400> 8 agaggatcca atagaatgag taatggttct ctatttc 37
【0100】
【配列表フリーテキスト】配列番号1:順方向プライマ
ー pHO5.5-F。 配列番号2:逆方向プライマー pHO5.5-RV。 配列番号3:動物間で共通してみられる配列。本明細書
中ではこの配列をvasacDNAの短い断片を増幅するための
順方向プライマーとして使用する。 配列番号4:動物間で共通してみられる配列。本明細書
中ではこの配列をvasacDNAの短い断片を増幅するための
逆方向プライマーとして使用する。 配列番号5:vasa遺伝子の3'領域を増幅するためのプラ
イマー、T7。 配列番号6:vasa遺伝子の3'領域を増幅するためのプラ
イマー、VI-8。 配列番号7:vasa遺伝子のプロモーター領域を含む5.1
kb のゲノム断片を増幅するためのプライマー、VP1M。 配列番号8:vasa遺伝子のプロモーター領域を含む5.1
kb のゲノム断片を増幅するためのプライマー、VP3。
【図面の簡単な説明】
【図1】体色突然変異メダカの写真である。それぞれ、
a:虹色素胞欠損突然変異系統gu、b:アルビノ突然変
異系統i-3、およびc:白色素胞欠損突然変異系統lfの
メダカの写真である。
【図2】本発明の透明メダカ(STII系統)の写真である。
【図3】STII-YI系統におけるDNAマーカーSL1のPCR分析
結果を示す電気泳動図である。図3a:STII-YI透明メ
ダカ雌のDNAについての電気泳動結果である。レーン1お
よび12はDNAのサイズマーカー、レーン2〜7は他系統(FL
FW.YHNI)の雌個体、レーン8〜11はSTII-YI系統の雌4個
体(A,B,C,D)についての結果を示す。図3b:STII-YI透
明メダカ雄のDNAについての電気泳動結果である。レー
ン1および14はDNAのサイズマーカー、レーン2〜10は他
系統(FLFW.YHNI)の雄個体、レーン11〜13はSTII-YI系統
の雄3個体(C,D,E)についての結果を示す。
フロントページの続き (72)発明者 尾里 建二郎 愛知県名古屋市千種区不老町 名古屋大 学生物分子応答研究センター内 (72)発明者 田中 実 北海道札幌市北区北10条西8丁目 北海 道大学大学院理学研究科内 (72)発明者 木下 政人 京都府京都市左京区北白川追分町 京都 大学大学院農学研究科内 (56)参考文献 田中実ら「第22回日本分子生物学会年 会プログラム・講演要旨集」第458頁 (1999) Tomita H.,The Fis h Biology Journal MEDAKA,vol.4,pp.45− 47(1992) Wada H.et al.,Zoo l.Sci.,vol.15,pp.123 −126(1998) Tanaka M.et al,Pr oc.Natl.Acad.Sci.U SA.,vol.98,pp.2544−2549 (2001) Ishikawa Y.,BioEs says,vol.22,pp.487−495 (2000) Hamada K.et al.,M ol.Marine Bio.Biot ech.,vol.7(3),pp. 173−180(1998) Ozato K.et al.,De velop.Growth & Dif fer.,vol.36(5),pp. 437−443(1994) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A01K 67/027 C12N 5/10 C12N 15/09 ZNA JICSTファイル(JOIS) BIOSIS(STN)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 遺伝子型gu/gu、i-3/i-3、X lf /X(Y)
    lf を有する透明メダカ。
  2. 【請求項2】 虹色素胞欠損突然変異系統gu、アルビノ
    突然変異系統i-3、及び白色素胞欠損突然変異系統lfの
    メダカを選択的に交配させて作成することを特徴とする
    請求項1記載の透明メダカ。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の透明メダカにお
    いて、さらに虹色素胞欠損突然変異系統il-1のメダカを
    選択的に交配させて作成することを特徴とする透明メダ
    カ。
  4. 【請求項4】 請求項1または2記載の透明メダカと、
    白色素胞欠損突然変異系統lfと野生型との交配で作成さ
    れた系統とを、交配親として作成され、白色素胞の有無
    及び/又はDNAマーカーにより発生初期から性判別が
    可能な透明メダカ。
  5. 【請求項5】 請求項1または2記載の透明メダカと
    白色素胞欠損突然変異系統FLFのメダカとを選択的に交
    配させて作成することを特徴とする請求項4記載の透明
    メダカ。
  6. 【請求項6】 請求項3記載のメダカと請求項5記載の
    メダカとを選択的に交配させて作成することを特徴とす
    る透明メダカ。
  7. 【請求項7】 臓器特異的に発現する遺伝子のプロモー
    ターに蛍光タンパク質遺伝子の翻訳領域を融合した雑種
    遺伝子を導入することにより特定臓器を発光させること
    を特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の透明
    メダカ。
  8. 【請求項8】 前記蛍光タンパク質遺伝子が緑色蛍光タ
    ンパク質遺伝子である、請求項7記載の透明メダカ。
  9. 【請求項9】 前記臓器が生殖組織である、請求項7ま
    たは8記載の透明メダカ。
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