Sox8基因过表达诱导中华鳖ZW性腺的雄性分化

为了研究Sox8基因在中华鳖性别分化中的功能,研究利用慢病毒介导的过表达载体,在性别分化前的雌性中华鳖中过表达Sox8。通过组织学分析和生殖细胞标记蛋白VASA的免疫荧光染色发现在Sox8过表达后,50%的ZW性腺髓质区发育出睾丸特有的、含有生殖细胞的性索结构; qRT-PCR和免疫荧光结果显示雌性特异性基因Foxl2和Cyp19a1表达量显著降低,而调控睾丸发育的Dmrt1、Sox9和Amh基因表达上调。实验结果表明Sox8的过表达诱导ZW胚胎性腺往雄性方向分化,揭示了Sox8在中华鳖睾丸分化过程中的作用。     

Cyp19a1基因在中华鳖早期卵巢分化中的功能研究

芳香化酶是雌激素合成的关键酶,在非哺乳类脊椎动物的早期雌性性腺分化中起重要的调控作用.本研究首先分析了中华鳖(Pelodiscus sinensis)芳香化酶编码基因Cyp19a1在不同组织及不同发育时期雌雄胚胎性腺中的表达情况;其次,利用芳香化酶抑制剂(AI)和慢病毒RNA干扰及过表达技术,进行Cyp19a1基因的功能验证研究.研究结果表明,Cyp19a1基因在中华鳖成体卵巢组织中高度特异性表达,睾丸和心、肝、脾、肺、肾、肌、肠中未见表达.同时发现,Cyp19a1基因在第18期就呈现雌性性腺特异性表达,早于性腺分化启动时间(第19期).功能缺失实验表明,经过AI及Cyp19a1-shRNA处理后,ZW胚胎性腺皮质区退化,髓质区高度发育,形成原始性索结构,呈现雌性向雄性性逆转现象;同时雌性标记基因Foxl2的表达量下调,雄性标记基因Amh的表达量则显著上调.功能获得实验则表明,Cyp19a1过表达后的ZZ型性腺皮质区高度发育,髓质区退化,形成空洞结构,呈典型雌性特征,同时Foxl2基因的表达量上升,Amh的表达量显著降低.综上所述,本文证明了Cyp19a1是中华鳖早期卵巢分化的关键调控因子,为中华鳖性别分化机制研究奠定了基础.     

中华鳖Amh基因的克隆、表达及在雄性分化中的功能初探

为了阐明Amh基因在中华鳖雄性性别分化中的调控作用,本研究对Amh基因进行cDNA序列克隆和表达分析,同时通过慢病毒介导的RNA干扰技术对Amh基因进行了功能验证.RACE结果显示,中华鳖Amh基因的cDNA序列全长为3233 bp,5'非翻译区为997 bp,3'非翻译区为834 bp,可读框为1401 bp,编码466个氨基酸.实时荧光定量PCR结果显示,在成体组织中,Amh基因在睾丸中高度特异性表达;在胚胎发育过程中Amh基因在性别分化启动前的第16期便开始呈现雄性特异性表达,并贯穿此后整个发育时期,而在雌性性腺中则维持非常低的表达水平.在芳香化酶抑制剂诱导的雌性向雄性性逆转胚胎性腺中Amh表达显著上升;在雌二醇诱导的雄性向雌性性腺中,Amh表达则显著下降.RNA干扰实验表明,Amh基因敲低后,ZZ(基因型雄性)胚胎性腺外形和组织结构明显雌性化,皮质区发育,而髓质区高度退化,出现雄性转雌性的性逆转现象;同时雄性分化相关基因Sox9表达下调,而雌性分化相关基因Cypl9al表达则急剧上调.上述结果表明,中华鳖Amh是雄性特异性因子,在早期雄性性别分化过程中是必需的关键基因,本研究为中华鳖性别决定机制研究奠定了基础.     

中华鳖Dmrt1基因的克隆、表达及在性逆转中的变化分析

在大部分脊椎动物中,Dmrt1基因在雄性性别决定和性腺分化中起重要的调控作用.本文从m RNA和蛋白水平分析Dmrt1基因的组织差异性表达、在不同发育阶段性腺中的细胞定位及在性逆转中的表达变化,研究Dmrt1基因在中华鳖性别分化中的调控作用.Rapid-amplification of c DNA ends(RACE)结果显示,Dmrt1基因c DNA序列全长2409 bp,其中5′非编码区为230 bp,3′非编码区为1072 bp,开放阅读框为1107 bp,编码368个氨基酸,具有一个高度保守的DM结构域.荧光定量PCR和免疫组化结果显示,Dmrt1在性腺分化之前的第16期雄性性腺中开始表达,先于Amh和Sox9基因表达.随着性腺的发育,Dmrt1蛋白主要定位于性腺Sertoli细胞的细胞核上,在雌性性腺发育过程中并未见其表达.此外,在雌二醇诱导的雄性转雌性性逆转胚胎性腺中,Dmrt1表达显著下调;在芳香化酶抑制剂诱导的雌性转雄性性腺中,Dmrt1表达则显著上升.上述研究表明,Dmrt1基因是中华鳖雄性特异性基因,参与雄性性腺的发育过程,可能在中华鳖早期性别决定中起重要的调控作用.     

雌激素对中华鳖性腺分化及DMRT1、SOX9基因表达的影响

中华鳖（Pelodiscus sinensis）性别决定的方式一直存在较大的争议,分子机制更是不清楚。在大部分脊椎动物中,雌激素在性别决定和性腺分化中扮演重要的调控作用。实验通过对性别分化前胚胎进行雌二醇（E2）和芳香化酶抑制剂（AI）处理,研究雌激素在中华鳖性腺分化中的作用及机理。实验结果显示,与对照组（雌性比例49%）相比,E2处理组中雌性中华鳖仔鳖比例显著增加,高达92.3%;而在AI处理组中,雌性比例显著下调至13.1%。HE染色分析表明,ZZ（雄性）和ZW（雌性）胚胎分别经过E2和AI处理后,ZZ和ZW性腺结构呈现明显的雌性化和雄性化特征。同时,通过RT-PCR和免疫荧光染色发现,E2能显著降低雄性性别关键因子DMRT1和SOX9 mRNA和蛋白表达水平;AI则表现相反的调节作用。综上所述,雌激素通过抑制雄性性别关键因子DMRT1和SOX9的表达来抑制雄性分化,促进雌性分化,揭示雌激素在中华鳖雌性性别分化中起着重要的调控作用。       

中华鳖性别决定中主导性因素的研究进展及思考

自然界中复杂的性别决定机制令人着迷又畏惧。爬行动物作为变温动物,不同于哺乳类保守的基因决定型(Geneotypic sex determination,GSD),处于环境决定型(Environmental sex determination,ESD)和GSD机制的过渡期。其性别决定对外部环境因素,如温度和污染物比较敏感。中华鳖(Pelodiscus sinensis)是一种珍贵的水生经济动物,在爬行动物生物学领域的性别决定研究中具有重要意义。随着国内外相关研究的深入开展,一些研究表明温度影响中华鳖性别比例,属于温度决定型(Temperature-dependent sex determination,TSD),但研究结果不尽相同,总有20%-30%的个体并未沿温度方向发育;其次,近来研究证实中华鳖存在微小型染色体(ZW/ZZ),确认为GSD机制,然而其分子机制尚不清楚。而且许多研究都集中在脊椎动物性别分化中已知功能的保守基因,如Dmrt1、Sox9、Mis、Amh、Cyp19a1和Foxl2,其它基因很少被细致研究,导致对整个基因表达的理解有限;再次,在中华鳖胚胎发育温度敏感期(Temperature sensitive period,TSP),外源性激素可定向诱导性别分化。总之,这些研究表明,GSD和ESD机制之间的界限是模糊的,温度和激素到底如何触动性别发育一直是一个未被解决的关键问题。综述前人在爬行动物性别决定机制方面的最新研究成果,目的为攻克中华鳖单性苗种培育技术,为我国中华鳖良种选育提供科学依据。     

温度对池蝶蚌雌雄同体和性逆转的影响

为探究温度对池蝶蚌(Hyriopsis schlegelii)性腺发育的影响, 研究连续两年对池蝶蚌性腺进行雌雄同体现象筛选及跟踪观察, 并采用5个温度诱导池蝶蚌生殖滤泡分化。通过对不同时期的池蝶蚌的性腺进行qRT-PCR检测, 同时利用原位杂交技术对性别决定关键基因Dmrt1进行细胞定位。结果显示: 在自然条件下, 6月龄池蝶蚌出现了雌雄同体现象, 28月龄的雌雄同体蚌到30月龄左右会出现不同性别的分化(77.8%分化为雄蚌, 16.7%维持雌雄同体现象, 5.5%分化为雌蚌)。在不同温度刺激下, 14月龄池蝶蚌出现了雌雄同体和性逆转现象。32℃刺激, 14月龄雄蚌出现12.5%雌雄同体; 27℃刺激, 14月龄雄蚌和27月龄雄蚌分别出现37.5%和12.5%性逆转; 23℃刺激, 14月龄雌蚌出现14.29%性逆转; 19℃刺激, 14月龄雌蚌出现25%性逆转。qRT-PCR结果显示: Dmrt1在胚胎及6、27月龄表达显著高于其他时期, 32℃刺激, 在27月龄雄蚌中的表达显著高于其他温度, 19℃刺激, 在14、27月龄雌蚌中的表达显著高于其他温度; Fem1b、Fem1c的时空表达趋势基本一致, 与Tra2a大体一致, 在5、32月龄与Sox9相互抑制; 19℃、23℃和27℃刺激, Fem1b、Tra2a和Sox9三个基因在14月龄雄蚌中表达显著高于其他温度, 且23℃刺激, Sox9在27月龄雄蚌中表达也显著高于其他温度; Foxl2在27℃下的27月龄雌蚌中表达显著高于其他温度。Tra2a、Fem1b、Fem1c、Sox9和Dmrt1五个基因在不同月龄的雌雄同体蚌内表达有显著差异, Foxl2在雌蚌和雌雄同体蚌内表达显著高于同期雄蚌。原位杂交技术结果显示, Dmrt1 mRNA阳性信号主要定位在精原细胞、初级精母细胞和成熟卵母细胞中。综上所述, 温度影响池蝶蚌生殖滤泡的分化, 27℃及以上的高温容易诱导雄蚌向雌蚌逆转或产生雌雄同体现象, 23℃及以下的低温容易诱导雌蚌向雄蚌逆转; 并且温度很可能是通过调控Dmrt1等性别相关基因的表达量, 从而调节生殖滤泡分化的。     

龟鳖类温度依赖型性别决定机制的研究进展

近几十年来,发现很多爬行动物具有温度依赖型性别决定机制(TSD),即性别分化取决于胚胎发育过程中温度敏感期(TSP)的环境温度高低.龟鳖类存在两种TSD模式,即低温产雄性、高温产雌性的TSD Ⅰ a,低温、高温均产雌性而中间温度产雄性的TSDⅡ.TSD机制在生理水平的作用机制主要受到性腺类固醇激素的控制,温度通过影响芳香化酶和5α-还原酶的活性控制雌、雄激素转化,进而决定了个体的性别分化.在分子水平的研究发现:Sf1、Mis、Sox9、Dax1、Wt1和Dmrt1等基因的表达受到温度的影响,参与了龟鳖类性别分化.介绍了关于TSD的进化意义提出的假说,有待进一步验证.     

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m RNA表达水平上鉴定鲟性别提供了基础。     

Sox9在温度依赖型性别决定中的功能初探

在一些爬行动物中,个体的性别完全取决于胚胎发育过程中的环境温度,称之为温度依赖型性别决定(temperaturedependent sex determination,TSD).TSD的分子机制长期是个谜,特别是调控早期性腺分化的分子基础仍不清楚.本文通过表达分析和基因敲低手段研究了Sox9基因在红耳龟雄性性腺分化中的生物学功能,为TSD动物的性别决定和性腺发育的分子机制的研究奠定了基础.qRT-PCR显示,从性腺分化前的17期起,Sox9呈现产雄温度(male-producing temperature,MPT)性腺特异性高表达,而在产雌温度(female-producing temperature,FPT)性腺中表达水平极低.免疫组化进一步证实了SOX9蛋白的MPT特异性表达趋势,其定位于Sertoli前体细胞核中.温度置换实验显示,与MPT性腺相比,MPT→FPT性腺中(16期置换)的Sox9表达量从17期起就显著降低,表明Sox9能快速响应温度变化.同时MPT性腺经过雌激素处理后,Sox9表达量亦快速下调.功能缺失研究显示,经过Sox9-RNAi处理后,90.9%(20/22)的MPT性腺结构明显雌性化,皮质区高度发育,髓质区退化,揭示Sox9的敲低能导致雄性向雌性性逆转.上述研究表明,Sox9是红耳龟早期睾丸分化的关键调控因子,参与TSD的雄性分化通路.     

siRNA介导Sry基因沉默对小鼠胚胎性别决定基因表达的影响

为研究Sry基因的调控网络, 采用siRNA表达载体介导的RNAi技术, 特异性地抑制睾丸决定因子Sry在小鼠胚胎中的表达, 并观察Sry基因沉默后对在两性性腺分化中起重要作用的Wt1, Sf1, Dax1, Gata4, Sox9及Amh基因表达的影响。利用本课题组先前构建的siRNA重组表达载体(pSilencer4.1/Sry217及pSilencer4.1/Sry565), 通过尾静脉注射法导入妊娠9.5天(9.5 dpc)的母鼠体内, 在11.5 dpc时取胚胎, 对性别鉴定为雄性的胚胎以RT-PCR法和Western-blot检测Sry基因的表达抑制效果, 并同时用定量PCR法检测Wt1等上述性别决定相关基因表达变化情况。结果表明, 注射干扰质粒后48 h Sry基因的mRNA和蛋白表达水平均降低, 其中siRNA表达质粒pSilencer 4.1/Sry 565的抑制效果显著, 可达到80%的抑制率。Sry基因沉默后, Wt1基因表达量显著升高; Sf1, Dax1, Gata4, Sox9基因表达水平没有明显变化; Amh基因无表达。试验结果表明, Sry基因表达抑制会导致Wt1基因表达升高; 另外, Sry基因激活Sox9基因的表达可能需要其他的辅助因子协同作用。     

大绿蛙Sox基因和Dmrt基因的序列分析

Sox基因家族与Dmrt基因家族在胚胎发育及性别分化中起着重要作用。采用PCR方法,扩增了大绿蛙Sox基因和Dmrt基因的保守区,分别获得长约220 bp和140 bp的片段。序列分析表明,大绿蛙雌雄个体之间Sox基因、Dmrt基因序列没有差异,与人和其它动物的Sox基因、Dmrt基因有非常高的相似性,显示了Sox基因及Dmrt基因在系统进化上的高度保守性。本研究为探讨大绿蛙的性别决定机制及Sox基因与Dmrt基因的进化提供了分子资料。     

Cdk2ap1在不同性别鸡胚中的表达

为研究通过抑制消减杂交筛选出的cdk2ap1基因在鸡胚胎发育过程中的表达, 设计cdk2ap1引物并通过 RT-PCR扩增cdk2ap1基因片段, 构建cdk2ap1/pGEM-T重组质粒。以构建的重组质粒为模板, 使用Sp6和T7 RNA聚合酶合成地高辛(dig )标记的正、反义RNA探针, 借助胚胎整体原位杂交技术研究了cdk2ap1在雌雄鸡胚中的表达。结果表明cdk2ap1基因在4.0 d两性胚胎的脑间质、菱脑、听囊、脊神经管、前肢等部位均有表达, 且在雄性鸡胚中的表达量高于雌性; 在雄性鸡胚的生殖脊、后肢部位中该基因有表达但在雌性胚胎对应部位却基本没有表达。鉴于该基因在雌雄鸡胚中的差异表达, 推测cdk2ap1基因在鸡胚性别分化及性腺发育过程中起一定调节作用。     

大绿蛙Sox基因和Dmrt基因的PCR-SSCP分析

Sox基因家族与Dmrt基因家族在胚胎发育及性别分化中起着重要作用。本文采用PCR方法,扩增了大绿蛙Sox基因和Dmn基因的保守区,分别获得长约220bp和150bp的片段;SSCP分析结果显示大绿蛙Sox基因、Dmrt基因雌雄个体片段无差异,与人的有较大差异。本研究为探讨大绿蛙的性别决定机制及Sox基因与Dmrt基因的进化提供了分子资料。     

三角帆蚌SOX2基因的分子鉴定及表达分析

SOX基因家族是一系列在性别分化、胚胎发育、细胞多功能性的维持等方面具有重要作用的转录因子,在高等脊椎动物中研究比较深入,但在淡水珍珠蚌中却很少见。本研究利用RACE法克隆获得了三角帆蚌SOX2基因的序列,其cDNA全长为1 840 bp,开放阅读框为672 bp,编码氨基酸223个。该基因具有SOX基因家族典型的HMG-box蛋白结构域,与其他物种对比发现,保守性极高。实时荧光定量PCR组织表达结果显示,在斧足中表达量最高,在肝脏中最低,同时发现雌雄性腺之间存在极显著性差异,雌性性腺表达量明显高于雄性性腺;性腺在早期胚胎中表达量明显高于其他时期,推测SOX2基因参与了三角帆蚌的性别分化和胚胎发育过程。