中华鳖vasa基因克隆及在卵母细胞中的表达分析

研究利用中华鳖为研究模型进行爬行类生殖细胞发育分化成熟等生物学研究,克隆了中华鳖vasa基因的cDNA序列,全长3865 bp,包括5'端非编码区90 bp,3'端非编码区1699 bp,开放阅读框长2076 bp,共编码691个氨基酸。中华鳖Vasa氨基酸序列包含DEAD-box家族蛋白8个保守保守功能域,在N末端有4个RGG重复序列和2个GG富集区,与小鼠Vasa蛋白的同源性较高（72%）。荧光定量PCR的结果表明,中华鳖vasa mRNA主要精巢和卵巢中表达,其他体组织中均难检测到表达。卵巢冰冻切片原位杂交结果显示:中华鳖vasa mRNA在生殖细胞中特异表达;在卵子发生过程中的不同发育期卵母细胞中呈现动态的变化。即vasa mRNA在初级卵母细胞及生长期卵母细胞中表达最强,且均匀分布在细胞质中,随着卵母细胞的逐渐增大,信号逐渐减弱,直至在成熟的卵母细胞中几乎检测不到表达信号,说明vasa可能在中华鳖早期卵母细胞发育中起重要作用。同时,vasa基因可作为中华鳖生殖细胞分子标记物,根据其mRNA的表达水平来鉴别不同发育时期的卵母细胞。研究结果为进一步开展中华鳖胚胎生殖细胞发育及配子生成,特别是研究中华鳖,乃至爬行类原始生殖细胞（Primordial Germ Cells,PGCs）的起源、迁移、分化等研究奠定了基础。     

中华鳖boule基因在生殖细胞中的表达分析

boule基因为DAZ基因家族成员之一,是动物生殖细胞特异表达基因。在哺乳动物中,boule基因的缺失会引起精子生成障碍而导致雄性不育。在无脊椎动物秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)中,boule基因同源物的缺失会引起其卵子发生障碍而导致雌性不育。龟鳖动物是最古老的爬行类,是从无羊膜卵到羊膜卵动物飞跃的过渡物种。相比于哺乳类及一些无脊椎动物,目前关于龟鳖动物生殖细胞发育模式的研究还非常有限。因此,本文以中华鳖(Pelodiscus sinensis)为研究对象,以期揭示boule基因对龟鳖动物生殖细胞发育分化的调控作用。首先,利用特异引物克隆获得中华鳖boule基因的cDNA序列,共1 005 bp,其中,3′端非编码区57 bp,开放阅读框948 bp,共编码315个氨基酸。氨基酸序列多重比对分析显示,中华鳖与绿海龟(Chelonia mydas)同源性最高,达92%,与小鼠(Mus musculus)的同源性达83%,与果蝇(Drosophila melanogaster)的同源性达53%,与青鳉(Oryzias latipes)的同源性达42%。反转录实时定量PCR(RT-qPCR)分析结果显示,中华鳖boulem RNA主要在性腺组织精巢和卵巢中表达,而在其他体细胞组织中几乎检测不到表达。原位杂交结果显示,中华鳖boule m RNA在两性生殖细胞中特异表达,且在不同分化时期的生殖细胞中呈动态表达。在精巢中,boule m RNA在初级精母细胞中表达最强,在精原细胞和次级精母细胞中表达较弱,在精子细胞和精子中难以检测到表达信号;在卵巢中,boule mRNA在初级卵母细胞中表达信号最强且信号在初级卵母细胞胞质中均匀分布,生殖细胞发育进入卵母细胞生长期后,信号开始聚集在核周胞质,随着卵母细胞的成熟,信号逐渐变弱。本研究结果表明,boule基因可能在中华鳖两性生殖细胞的减数分裂过程中均具有重要的调控作用。     

养殖施氏鲟的性腺转录组特征分析

鲟是目前世界上最古老的软骨硬鳞鱼类之一, 雌雄个体之间无明显的第二性征。为了解人工养殖下鲟性腺发育的分子特征, 研究以人工养殖2龄施氏鲟(Acipenser schrenckii Brandt)为研究对象, 对其精巢与卵巢进行转录组测序分析。结果发现, 雌雄性腺中共有19690个差异表达基因转录本, 其中与性别分化相关基因包括转录因子Dmrt1、Sox9、Foxl2等和生长转化因子Amh、Bmp15、Gdf9等。另外, 通过差异表达基因KEGG代谢通路富集分析发现了4条与卵巢发育相关的通路, 分别为黄体酮介导的卵母细胞成熟、卵母细胞减数分裂、卵巢类固醇合成、促性腺激素释放激素信号通路。其中, 卵巢类固醇合成通路中18个差异表达基因的表达模式暗示了2龄施氏鲟限制卵巢雌激素的合成, 但精巢中雄激素的合成未受影响。研究结果为研究鲟性腺分化和发育机制以及今后在mRNA表达水平上鉴定鲟性别提供了基础。     

大口黑鲈amh基因全长cDNA克隆、表达及多克隆抗体制备

为研究大口黑鲈(Micropterus salmoides)抗缪勒氏管激素(amh)基因的表达及其在性腺发育中的潜在作用,研究利用RACE技术克隆得到了大口黑鲈amh基因,并制备Amh多克隆抗体,通过qRT-PCR、Western Blot分析Amh在大口黑鲈不同组织和不同发育阶段性腺中的表达模式,最后利用HE染色法和免疫组化观察不同发育阶段性腺的形态组织学变化及其与Amh表达的潜在关系。结果显示:大口黑鲈amh基因cDNA序列全长2050 bp,由24 bp5′非编码区、394 bp3′非编码区和1632 bp的开放阅读框组成,共编码543个氨基酸。amh基因mRNA在大口黑鲈11个组织中均有表达,其中雄鱼精巢中表达量最高,肌肉次之,雌鱼卵巢中表达量最高,肌肉次之。amh基因在雌雄鱼不同发育阶段的性腺中表达存在显著差异,精巢中表达量均显著高于卵巢(P<0.05)。同时, Western Blot结果显示Amh蛋白在精巢中表达丰度较高。amh基因在精巢中的表达量呈先上升后下降的趋势,且在孵化后65d鱼精巢中其表达量达到最高(P<0.05),免疫组化结果显示Amh表达于早期精...     

中华鳖组蛋白H2A变体克隆及其在卵母细胞中的表达分析

为研究组蛋白H2A对龟鳖动物生殖细胞发育分化作用和机制, 克隆了中华鳖(Pelodiscus sinensis)组蛋白H2A变体的同源物(命名为PsH2A), 分析其转录本的表达模式及在卵巢发育成熟过程中的细胞定位。PsH2A cDNA序列全长575 bp, 5′端非编码区68 bp, 3′端非编码区108 bp, 开放阅读框399 bp, 编码133个氨基酸。氨基酸序列比对结果显示其与龟类的H2A变体同源性更高, 与哺乳类同源性较低。RT-qPCR和RT-PCR结果显示, PsH2A转录本在1冬龄、2冬龄和3冬龄的中华鳖卵巢中高表达(P<0.01), 而在精巢和其他成体组织中几乎检测不到。化学原位杂交结果显示, PsH2A mRNA在卵母细胞中特异性表达, 其中初级卵母细胞中表达信号最强, 且均匀的分布在细胞质中。随着卵母细胞发育成熟进入到生长期和成熟期后, 目的信号逐渐减弱, 并且主要在核周区域表达。此外, PsH2A mRNA的相对表达量也表现出中华鳖卵巢发育的季节性变化。综上, 研究结果表明PsH2A在中华鳖卵母细胞发育过程中可能发挥着重要作用。     

金鱼配子发生中vasa基因的表达和分布特征

用原位杂交技术,以地高辛标记的反义RNA为探针,检测了金鱼(Carassiusauratus)DEAD box家族基因vasa在卵子及精子发生中的分布及表达。结果表明在金鱼卵子发生中,在各个时期的卵母细胞的胞质中均有金鱼vasaRNA的杂交信号表达。在Ⅰ、Ⅱ期卵母细胞中vasaRNA的杂交信号强烈,均匀地分布在整个胞质。随着卵母细胞的生长发育及卵黄的积累,Ⅲ、Ⅳ期卵母细胞胞质中vasaRNA的杂交信号急剧减弱,而外周皮层区域,其阳性信号仍较强。在金鱼精子发生中,在精原细胞和初级精母细胞中可检测到金鱼vasaRNA杂交信号,后者的阳性信号比前者微弱;而精子细胞中没有阳性信号。推测vasa基因在金鱼精子发生早期发挥着重要作用;而在卵子发生中主要作为遗传信息储备物质,用于调控早期胚胎发育过程中原始生殖细胞的形成与分化。     

棉铃虫雌雄性腺转录组的比较分析

【目的】棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)是我国重要的农业害虫,生殖力强是其发生为害的内在生物学基础,而已知的与棉铃虫生殖相关的基因信息相对较少,本研究旨在筛选棉铃虫性腺发育的相关基因。【方法】通过高通量测序技术对棉铃虫成虫的卵巢和精巢进行转录组测序。【结果】共获得100 603条unigenes,平均长度为666.05 bp,其中N50为1 114 bp。经同源性比对,52 071条unigenes获得注释信息,其中注释到Nr数据库的序列最多。通过比较转录组分析发现,在棉铃虫精巢和卵巢中存在7 714个差异表达的基因（Differentially expressed genes,DEGs）,其中3 288个DEGs表达水平在卵巢中上调,4 426个DEGs在精巢中上调。差异基因富集结果涉及到生殖系统发育的相关通路有mTOR信号通路、卵母细胞减数分裂、促性腺激素释放激素信号通路和胰岛素信号通路等。同时筛选得到部分与性腺发育相关的基因,包括vitellogenin(Vg)、vitellogeninreceptor(Vg R)、chorion-relatedgene、testis-specific serine/threonine-protein kinase和spermatogenesis-associated protein等。选取其中12个DEGs用实时荧光定量检测其表达量,结果表明RT-qPCR与RNA-Seq的结果一致。【结论】本研究获得了棉铃虫雌雄性腺的转录组数据及主要性腺发育相关基因,将有助于丰富棉铃虫繁殖相关的基因资源,为进一步研究棉铃虫生殖调控机理提供基础数据。     

黄鳝性逆转过程中Gsdf基因cDNA片段的克隆和表达分析

通过RT-PCR法从黄鳝性腺中首次克隆获得黄鳝Gsdf(gonadal soma-derived factor)基因的片段序列,该片段序列长218 bp,编码72个氨基酸。氨基酸序列分析表明黄鳝Gsdf基因片段与其他物种的相似性在61%~76%之间,其中与舌齿鲈(Dicentrarchus labrax)GsdfⅠ型、舌齿鲈GsdfⅡ型同源性最高,均为76%;系统进化树显示,黄鳝Gsdf与尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)Gsdf基因聚成一支,与鲈形目鱼类亲缘关系较近。此外,不同性腺组织的基因检测结果显示,黄鳝Gsdf在卵巢和间期性腺的表达量很低,两者没有显著性差异(P0.05);在精巢组织中的表达量显著高于卵巢、间期性腺组织的表达量(P0.05)。上述结果表明Gsdf基因可能在黄鳝的性腺尤其是精巢的分化和发育过程中起着重要的作用。     

Le 斑马鱼nanos1基因在配子发生中的原位杂交研究

利用组织原位杂交技术,以地高辛标记的反义RNA为探针,检测了斑马鱼(Danio rerio) nanos1基因在卵子发生及精子发生中的表达分布特点,初步探讨了该基因在斑马鱼配子发生中可能的功能。结果表明：在斑马鱼卵子发生中,nanos1 mRNA均匀分布于卵原细胞和各时期卵母细胞的胞质中;在卵原细胞和Ⅰ、Ⅱ期卵母细胞中,nanos1 mRNA的杂交信号十分强烈,而较晚期卵母细胞中信号明显减弱。在斑马鱼精子发生中, nanos1 mRNA可在精原细胞和初级精母细胞中检测到。nanos1 mRNA的阳性信号在精原细胞中极为强烈,在初级精母细胞中较为微弱,而精子细胞中没有阳性信号。本研究结果初步表明,斑马鱼nanos1基因对生殖干细胞-卵原细胞和精原细胞的维持和正常功能可能起着重要作用。     

黄鳝性腺自然逆转过程中vasa基因的表达分析

本研究采用RNA反义探针原位杂交技术,对vasa基因在黄鳝(Monopterusalbus)性腺发育过程中的表达情况进行了分析。结果表明:vasamRNA在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期卵母细胞的胞质中均匀分布,在Ⅳ、Ⅴ期卵母细胞中vasamRNA有向胞质外周皮层迁移集中的趋势,但不明显;退化的卵粒也呈现vasamRNA阳性反应;在Ⅲ、Ⅳ期卵巢的被膜中检测到带有vasa阳性信号的细胞,这些细胞可能是待向精原细胞分化、迁移到卵巢被膜上的原始生殖细胞(Primordialgermcell,PGC),在性逆转过程中这些PGC可能由卵巢被膜迁移到精小叶中并发育成精子;在成熟精巢中,vasa在精原细胞和初级精母细胞中表达。进一步采用碱性磷酸酶染色法分析黄鳝卵巢及精巢后发现:在卵巢中,除了卵母细胞外,卵巢被膜中也检测到了带有碱性磷酸酶阳性信号的细胞;在成熟精巢中,只在生殖腺囊内的雄性生殖细胞中检测到碱性磷酸酶,而精巢被膜中没有检测到带有碱性磷酸酶阳性信号的细胞。本研究结果初步表明:黄鳝的雄性生殖细胞可能起源于雌性阶段卵巢被膜中的原始生殖细胞[动物学报51(3):469-475,2005]。     

长江鲟幼鱼的听觉阈值研究

试验采用室内噪声控制的方式模拟野外自然噪声环境, 以长江鲟(Acipenser dabryanus Dumeril)幼鱼为实验对象, 使用TDT听觉测试系统, 在100—500 Hz的刺激频率下, 通过听性脑干反应(Auditory Evoked Potential, AEP法)测定其听力阈值。结果显示, 长江鲟的最敏感频率为300 Hz, 声压为(133±0.5) dB, 听力曲线呈“V”型, 听觉阈值随着频率的不同而发生变化。总体看, 长江鲟听觉阈值较高, 听力较弱, 不能听到500 Hz以上的声音, 其中, 长江鲟的听觉阈值与湖鲟和匙吻鲟等鲟鱼类基本相似, 但比长江中常见的淡水鱼类的听觉阈值高、听频范围窄。研究结果将为长江鲟的野外放归和种群重建提供重要基础资料, 为评价涉渔工程建设运行对长江鱼类的影响提供基础数据支撑。     

Sex differentiation and aspects of gametogenesis in shortnose sturgeon Acipenser brevirostrum Lesueur

Shortnose sturgeon Acipenser brevirostrum gonad samples were collected from industry-reared fish and wild broodstock at various developmental stages to elucidate patterns of gonadal differentiation and maturation. Genital ridges, containing germ cells, were present in 26 day-old fish and distinct gonads were present by day 54. Sturgeon gonads are known to consist of two tissue types (adipose and gametogenic) and both were present at 72 day. Anatomical differentiation of gonads occurred by 6 months and was advanced by 15 months. Ovaries had distinct lamellae while testes remained non-lamellate. Gonial proliferation had occurred by 15 months, but the cells were not identifiable as spermatogonia or oogonia. Small white 'pinhead' oocytes were macroscopically visible in ovaries as early as 36 months. At 43 months ovaries were clearly organized, with some areas containing only immature oocytes and other containing oocytes apparently developing as cohorts. Individual fish showed considerable variation: the level of development remained unchanged at 84 months in some females, while others showed clear progression towards sexual maturation at 48 months. Sperm cells were present in males as early as 52 months. Advanced development of ovarian follicles was observed only in biopsies of re-conditioned broodstock of wild origin. In the year before spawning, the most advanced oocytes became pigmented, the chorion thickened, the nucleus (germinal vesicle) migrated towards the micropyle complex at the animal pole, and ovulation occurred in May under appropriate environmental conditions.     

中华鲟的性腺发育与退化问题研究

中华鲟(Acipenser sinensis) 是我国的一级重点保护野生动物, 也是长江水生动物保护的旗舰物种。近年来, 中华鲟已多次被监测到未进行野外自然繁殖, 其生存前景堪忧。有关其没有繁殖的原因存在多方面的争议, 尤其是黄真理等提出葛洲坝水利枢纽修建造成中华鲟性腺退化严重, 是导致中华鲟种群数量急剧减少的主要因素; 同时, 还宣称“中科院水生所有关否定中华鲟性腺退化的方法和材料, 是不充分和不可靠的”。为了避免该错误观点对中华鲟的保护造成误导, 文章从中华鲟的性腺发育过程及退化的判断标准、中华鲟的生活史阶段及性腺状态、葛洲坝与三峡工程对中华鲟繁殖影响等方面, 分析该观点的谬误之处。柯福恩等将正常发育的中华鲟III期性腺误判为是“退化性腺”; 文章认为刚进入长江不久的中华鲟亲鱼即出现性腺退化, 不符合中华鲟性腺发育的规律。多年监测数据显示, 葛洲坝水利枢纽导致中华鲟洄游距离缩短并没有改变中华鲟繁殖的时间格局, 也没有改变中华鲟性腺成熟的比例。黄真理等歪曲他人实际监测的数据, 提出的洄游距离影响中华鲟性腺发育的模型纯粹是不懂鱼类生物学的人玩弄的数学游戏。尽管现阶段中华鲟的保护确实遇到了困境, 但随着“长江十年禁渔”的实施, 电捕和滚钩等彻底取缔, 限制产卵场区域人类活动, 加强中华鲟野外产卵场的修复, 并进行更大规格、更大规模的群体放流, 中华鲟的种群还是有可能恢复的。     

Ecological basis of heterochrony in early-ontogenesis gonad development in different races of Kura sturgeon (Acipenser guldenstadti persicus Borodin)

Early germ cell development in Persian sturgeon appears to be faster in the marine environment than in aquaculture conditions. Adaptation plasticity differs significantly for gonad formation and sex determination in the sturgeon fry and depends to differing extents on the temperature. The sturgeon gonads are more sensitive to low temperatures on the early stages of sex determination than in the period of gonad formation; the differences between sexes are preconditioned by the earlier start of sex determination in females when compared to males. The rates of the early gonad and germ cell development in sturgeon are conditioned by its reproduction season. In the population of the late spring race, the delay in both early sex determination and germ cell development stays even for the ages of 1+, 2+, and 3+ when compared to the population of the early spring race. The biophysiological quality of parents is transmitted to their offspring.     

An ultrastructural study of the ovary cord organization and oogenesis in the amphibian leech Batracobdella algira (Annelida,Clitellata, Hirudinida)

This study reveals the ovary micromorphology and the course of oogenesis in the leech Batracobdella algira (Glossiphoniidae). Using light, fluorescence, and electron microscopies, the paired ovaries were analyzed. At the beginning of the breeding season, the ovaries were small, but as oogenesis progressed, they increased in size significantly, broadened, and elongated. A single convoluted ovary cord was located inside each ovary. The ovary cord was composed of numerous germ cells gathered into syncytial groups, which are called germ-line cysts. During oogenesis, the clustering germ cells differentiated into two functional categories, i.e., nurse cells and oocytes, and therefore, this oogenesis was recognized as being meroistic. As a rule, each clustering germ cell had one connection in the form of a broad cytoplasmic channel (intercellular bridge) that connected it to the cytophore. There was a synchrony in the development of the clustering germ cells in the whole ovary cord. In the immature leeches, the ovary cords contained undifferentiated germ cells exclusively, from which, previtellogenic oocytes and nurse cells differentiated as the breeding season progressed. Only the oocytes grew considerably, gathered nutritive material, and protruded at the ovary cord surface. The vitellogenic oocytes subsequently detached from the cord and filled tightly the ovary sac, while the nurse cells and the cytophore degenerated. Ripe eggs were finally deposited into the cocoons. A comparison of the ovary structure and oogenesis revealed that almost all of the features that are described in the studied species were similar to those that are known from other representatives of Glossiphoniidae, which indicates their evolutionary conservatism within this family.