圧力誘起三倍体のアトランティックサーモンにおける染色体異常

Chromosome aberrations in pressure-induced triploid Atlantic salmon.

• K A Glover
• A C Harvey
• T J Hansen
• P G Fjelldal
• F N Besnier
• J B Bos
• F Ayllon
• J B Taggart
• M F Solberg

抄録

背景:

三倍体は3組の染色体を持つ生物である。アトランティックサーモンでは、新たに受精した卵を静水圧処理することで、染色体が対になっていないため機能的に不稔な三倍体を生産するために広く利用されてきました。これらの魚は商業農場での成績が悪いことが多く、時には説明がつかないこともある。圧力処理を受けた個体における遺伝パターンは、これまでのところアトランティックサーモンでは調査されていない。しかし、他の種の研究では、この処理が異常な遺伝をもたらす可能性があることが示唆されている。そこで私たちは、アトランティックサーモンを対象に、三倍体の圧力処理を受けた卵と幼体の16の多型マイクロサテライトをジェノタイピングすることで、このことを研究しました。また、三倍体の圧力誘導を受けた魚とその二倍体の兄弟を含む共同飼育の幼魚を対照とした。

BACKGROUND: Triploid organisms have three sets of chromosomes. In Atlantic salmon, hydrostatic pressure treatment of newly fertilized eggs has been extensively used to produce triploids which are functionally sterile due to their unpaired chromosomes. These fish often perform poorly on commercial farms, sometimes without explanation. Inheritance patterns in individuals subjected to pressure treatment have not been investigated in Atlantic salmon thus far. However, work on other species suggests that this treatment can result in aberrant inheritance. We therefore studied this in Atlantic salmon by genotyping 16 polymorphic microsatellites in eyed eggs and juveniles which had been subjected to pressure-induction of triploidy. Communally reared juveniles including fish subjected to pressure-induction of triploidy and their diploid siblings were included as a control.

結果:

静水圧にさらされた卵や幼魚からは二倍体の子孫は検出されなかったため、三倍体の誘導は非常に成功した。しかし，加圧処理した卵の0.9％，稚魚の0.9％に異常遺伝が認められた。共生飼育魚では、圧力処理を受けた魚の0.3％が異常遺伝を示したのに対し、二倍体の対照魚では0％の異常遺伝を示した。遺伝異常には、すべてのマイクロサテライトで母方のDNAを欠いた二眼卵、マイクロサテライトのいずれかで母方または父方の対立遺伝子を欠いた例が卵と幼魚の両方で見られた。染色体異常を示したすべての個体は、それ以外の場合は三倍体でした。

RESULTS: No diploid offspring were detected in any of the eggs or juveniles which were subjected to hydrostatic pressure; therefore, the induction of triploidy was highly successful. Aberrant inheritance was nevertheless observed in 0.9% of the eggs and 0.9% of the juveniles that had been subjected to pressure treatment. In the communally reared fish, 0.3% of the fish subjected to pressure treatment displayed aberrant inheritance, while their diploid controls displayed 0% aberrant inheritance. Inheritance errors included two eyed eggs lacking maternal DNA across all microsatellites, and, examples in both eggs and juveniles of either the maternal or paternal allele lacking in one of the microsatellites. All individuals displaying chromosome aberrations were otherwise triploid.

結論:

本研究は、圧力をかけて三倍体を誘導したアトランティックサーモンの異常な遺伝を記録した初めての研究である。我々の実験は、三倍体誘導が非常に成功した場合でも、この種では染色体異常を引き起こす可能性があることを明確に示している。我々の新しいデータと他の生物での初期の研究に基づいて、我々は、低～中程度の三倍体誘導率が報告されているアトランティックサーモンのバッチでは、異常遺伝は今回観察された率よりも高い可能性が高いという仮説を立てた。したがって、このことが、商業養殖で時折報告される三倍体サケの説明のつかない成績不振の一因になっている可能性があることを暫定的に示唆している。これらの仮説はさらなる調査が必要である。

CONCLUSIONS: This is the first study to document aberrant inheritance in Atlantic salmon that have been subjected to pressure-induction of triploidy. Our experiments unequivocally demonstrate that even when induction of triploidy is highly successful, this treatment can cause chromosome aberrations in this species. Based upon our novel data, and earlier studies in other organisms, we hypothesize that in batches of Atlantic salmon where low to modest triploid induction rates have been reported, aberrant inheritance is likely to be higher than the rates observed here. Therefore, we tentatively suggest that this could contribute to the unexplained poor performance of triploid salmon that is occasionally reported in commercial aquaculture. These hypotheses require further investigation.