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TSDⅠa,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。

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.

温度依赖型性别决定的分子机制

多数爬行动物缺乏异型性染色体，它们的性别不是在受孕时决定，而是由孵化卵的温度来决定的。温度依赖型性别决定的现象早在三十年前就被发现，但有关其机制的研究少有进展。在过去的几年里，由于ＳＲＹ基因的发现，对ＸＹ染色体（或遗传的）性别决定（ＧＳＤ）机制的分子...

动物温度依赖型性别决定中的表观遗传学机制

性别决定是生物学的一个核心问题，其中动物的温度依赖型性别决定（TSD）是一个复杂而有趣的生物学现象。激素和性别决定相关基因在动物TSD中的调控作用已经有较为全面的研究，但是激素水平和性别决定相关基因如何响应环境温度的变化仍不明确。最近的表观遗传学研究表明，环境温度通过表观遗传修饰的方式改变性别决定相关基因的表达变化，可能是动物TSD的重要调控方式。例如，芳香化酶是合成雌激素的限速酶，而温度诱导的芳香化酶基因启动子区甲基化是黑鲷鱼和红耳龟等TSD动物性别决定的关键；除甲基化修饰外，ncRNAs和组蛋白修饰均被证明参与了GSD动物的性别决定过程，但是对于TSD动物来讲，环境温度如何影响机体的ncRNAs和组蛋白修饰水平仍缺乏足够的研究。进一步探讨TSD中的表观遗传学机制，对于理解动物的性别决定生物学过程具有重要的意义。

温度依赖型性别决定在爬行动物中的研究进展

爬行动物性别决定方式主要有遗传依赖型性别决定(genetic sex determination,GSD)和环境依赖型性别决定(environmental sex determination,ESD),而ESD又以温度依赖型性别决定(temperature sex determination,TSD)为主。研究爬行动物TSD有助于人们弄清楚环境条件对物种表型的影响,从而更好地利用环境条件和遗传基础的共同机制来人为的改善或者诱导具TSD型物种的进化方向,以实现自然和人类的最大利益。该篇综述从母系活动、气候变化(全球气候变暖)、类固醇以及TSD机制四个方面总结了近年来关于爬行动物TSD的最新研究。

红耳龟Amh基因在温度依赖型性别决定中的功能

为研究Amh基因在TSD(Temperature-dependent sex determination,温度依赖型性别决定)中的功能,文章以红耳龟Trachemys scripta为TSD动物模型,分析了Amh在胚胎性腺中的精细表达特征和细胞定位;通过基因功能缺失和获得研究手段,验证了Amh在TSD中的具体功能。表达分析结果显示,Amh基因在性腺分化启动前的第15期便已呈现产雄温度(Male-producing temperature,MPT)性腺高表达;AMH蛋白主要定位在MPT性腺sertoli前体细胞上,而在各个发育时期的FPT(Female-producing temperature,产雌温度)性腺中仅检测到极其微弱的Amh mRNA和蛋白表达信号。RNA干扰实验显示,敲低Amh后的MPT性腺出现了雄性向雌性完全性逆转,雄性分化因子Sox9明显下调,雌性分化因子Foxl2和Cyp19a1显著上调;相反地,异位表达Amh后的FPT性腺则转向睾丸方向分化,Foxl2和Cyp19a1表达被抑制,Sox9表达上升。上述研究表明,Amh是启动红耳龟早期睾丸分化必需且充分的关键因子,处于TSD雄性分化分子通路上游。

爬行动物的温度依赖型性别决定

脊椎动物性别决定模式一直是进化生物学领域的热点问题,它对个体发育和自然种群性比组成都具有深刻的影响。性别决定模式根据主要成因可分为基因依赖型性别决定(GSD)和环境依赖型性别决定(ESD)2大类,其中温度依赖型性别决定(TSD)又是ESD中的主要性别决定模式。多数羊膜类脊椎动物具有稳定的GSD模式,而爬行动物的性别决定模式则丰富多样,即使是亲缘关系很近的物种也具有不同的模式。研究者们以爬行动物为模型动物开展了许多关于脊椎动物性别决定方面的工作。本文综述了近年来爬行动物TSD的最新研究进展,回顾了温度和性激素对TSD爬行类动物的影响及其进化适应意义,以及气候变化与TSD爬行类的关系,并提出了今后爬行动物TSD研究的重点。

Dmrt1基因在红耳龟温度依赖型性别决定中的功能研究

除了基因型性别决定(GSD)外,温度依赖型性别决定(TSD)是另一种重要的动物性别决定方式,但其分子机制一直是个谜团.本文以TSD动物红耳龟(Trachemys scripta)Dmrt1基因为研究对象,分析了Dmrt1蛋白在不同发育时期胚胎性腺中的表达情况和细胞定位;通过慢病毒-sh RNA干扰系统对Dmrt1在TSD中的作用进行了功能验证.免疫荧光染色结果显示,Dmrt1蛋白在性腺分化之前的第15期产雄温度(male-producing temperature,MPT)性腺中开始表达,第19期后急剧增加,定位于Sertoli前体细胞的细胞核上,在整个产雌温度(female-producing temperature,FPT)性腺发育过程中几乎检测不到信号.RNA干扰实验表明,MPT胚胎经过Dmrt1-sh RNA处理后,95.34%发育成雌性或具有卵睾丸的间性(对照组MPT胚胎100%发育成雄性个体,对照组FPT胚胎100%发育成雌性个体).Dmrt1基因敲低后,MPT胚胎性腺外形和组织结构明显雌性化,生殖细胞从髓质区向皮质区转移,雄性特异性蛋白Sox9表达显著降低(甚至消失),而雌性特异性蛋白芳香化酶则开始大量表达,呈现典型的雄性向雌性逆转现象.上述研究结果表明,Dmrt1基因在TSD中是必需的,是启动未分化性腺向雄性分化的关键因子,位于TSD分子信号通路上游.本文首次对TSD进行了关键基因的功能分析,为TSD分子机制研究开辟了一条新途径.

遗传和温度因素对鱼类性别分化相关基因表达及性别比例的影响

鱼类的性别决定机制较为复杂,是遗传和环境共同作用的结果,具有很大的可塑性。随着分子生物技术的不断更新,对鱼类性别决定及分化相关基因的鉴定和研究有了新的进展,环境因子如温度、光照、p H、低氧、水压等均能影响大多数鱼类的性别决定和分化过程。本研究中,阐述了鱼类遗传型性别决定(GSD)和温度依赖型性别决定(TSD)方式,并对TSD与遗传型性别加温度影响(GSD+TE)性别决定机制下,性别决定相关基因在雌雄异型中的表达及结合温度诱导性逆转进行概述,分析了温度对鱼类性别比例的影响,并提出今后应加强对性别决定基因的鉴定、解析和基因功能研究,为科学制定鱼类繁殖计划提供指导。

孵化温度与性别对乌龟幼体大小和生长的影响

以温度依赖型性别决定(TSD)物种乌龟(Chinemys reevesii)为对象,应用17β-雌二醇和芳香化酶抑制剂Fadrozole处理26、28和30℃条件下孵化的卵,抑制孵化温度对后代性别的作用,获得性别逆转幼体。通过比较幼体形态、游泳能力和生长特征的孵化温度和性别间差异,检验TSD适应意义的Charnov-Bull假设。雌雄幼体的孵化期因孵化温度不同而不同,在26℃条件下,雄性幼体的孵化期长于雌性幼体,而在28和30℃条件下,孵化期则无两性差异。幼体大小与孵化温度和性别有关。低温幼体大于高温幼体,雌性幼体大于雄性幼体。幼体的游泳能力既不受孵化温度的影响,也无两性差异。幼体生长与孵化温度无关,但存在两性差异,雌体生长速度显著快于雄体。Charnov-Bull假设预测,TSD Ia型物种的高温雌体适合度应高于低温雌体,而高温雄体适合度则应低于低温雄体。研究结果与上述预测不符,故不支持该假设。

温度影响珍珠鳖性别和孵化试验

研究结果显示，大部分龟鳖类属于温度依赖型性别决定机制，其性别分化受环境温度影响。龟鳖类温度依赖型机制存在两种模式：温度依赖型Ⅰ型，高温产雌性，低温产雄性；温度依赖型Ⅱ型，高低温产雌性，中温产雄性。目前大规模人工养殖的乌龟、黄喉拟水龟、巴西彩龟、中华鳖等均属于温度依赖型，有关珍珠鳖的相关研究目前尚未见报道。

冷血脊椎动物冷适应研究

环境温度是制约冷血脊椎动物分布、生存、繁殖、迁徙等活动最重要的生态因子之一。冷血脊椎动物在多种多样栖息环境中形成多种耐寒策略。本文重点从冷血脊椎动物冷适应行为生态、生理、冷冻诱导基因表达与抗冻物质获得、低温与性别决定等方面对国内外研究进展进行综述,以探讨低温生物学在冷血脊椎动物的发展趋势。

罗非鱼性别决定和分化机制的研究进展

罗非鱼染色体遗传型性别决定机制(Chromosomal genetic sex determination,GSD)的研究开展较早,目前利用种间杂交的方法得到全雄罗非鱼在生产上已广泛应用,而对影响罗非鱼性别决定的环境因素研究开展较晚。研究证实罗非鱼确实存在温度依赖型性别决定机制(Temperature-dependent sex determination,TSD),而且这种温度依赖型性别决定机制只出现在性别发育的某一特定时期。近年来,研究者们开始尝试用分子生物学手段来研究罗非鱼性别决定及分化机制,寻找影响性别决定的基因位点、研究位点之间的相互关系及其相互作用,以及外界因素是如何通过调控性别决定位点来影响鱼类性别分化的等。目前研究的主要功能基因有DMRT基因家族、DAX1、SHP、AMH、oP450arom等。最新研究结果表明,tDMRT1可作为尼罗罗非鱼精巢分化的分子标记。

鱼类性别调控机制的研究进展

有性生殖生物的性别发育主要分为性别决定和性别分化两个阶段。鱼类的性别决定机制复杂,即使是关系密切的物种也有不同的性别决定系统,一般归结于两种模式:遗传决定模式(GSD)和环境决定模式(ESD)。此外,环境决定模式还有两种主要类型:温度依赖型性别决定类型(TSD)和行为性别决定类型(BSD)。笔者对上述两种决定模式及类型进行了综述,同时涉及鱼类性逆转现象。

爬行动物性别决定的研究进展

爬行动物的性别决定方式有二：一是遗传型的性别决定，二是温度依赖型的性别决定，全文就这两种类型决定方式的研究进展及作用机制作了详细阐述。

Experimental and Finite Element Analysis of a T-Joint Welding

This paper presents the Finite Element （FE） modeling of a two-seam welding process for a T-joint with a V chamfer preparation： The aim of the model is to predict the deformations, distortions and residual stresses resulting from the welding of the plates and experiments have been carried out in order to compare to the FE model. The ＂birth and death＂ method is used in ANSYS to simulate the filler metal deposition and the heat generation and weld pool simulation are conducted accordingly with the double ellipsoid configuration as proposed by Goldak et al. The model takes into consideration the temperature dependent non-linear material properties and uses a new formulation to compute the temperature dependent combined coefficient of heat loss. Improvements in the calculation are achieved by combining two types of meshing. The FE simulation is divided into two consecutive parts： the thermal simulation followed by the structural simulation. The results of the numerical model are compared to experiments.

绿海龟稚龟性别鉴定及临界温度

通过组织形态学鉴定、羊水和血液中性激素测定等手段,对惠东港口海龟保护区不同恒温下孵化的绿海龟(Chelonia mydas)进行研究,寻求绿海龟稚龟性别鉴定的最佳方法。结果显示,(1)组织形态学,绿海龟性腺切片分皮层和髓质两部分,卵巢的皮层较厚、基质中有大小不一的未成熟卵细胞,髓质中空腔较少;睾丸的皮层较薄,髓质中空腔较多,呈现出显著的被基质包围的髓质索。(2)性激素测定,当雌二醇与睾酮含量之比E2∶T<1.5时,孵出的稚龟为雄性(♂);当E2∶T>1.5时,为雌性(♀)。(3)绿海龟性别决定的临界温度在29.4～29.5℃之间,此时孵出稚龟的性比约为1∶1。本文还讨论了各种不同性别鉴定方法的优劣和时期选择。

爬行动物温度决定性别的现象与机制

性别决定是生物学的一个核心问题。性别决定模式依据决定因素可以分为基因型性别决定(GSD)和环境型性别决定(ESD)2类。温度依赖型性别决定(TSD)是一种特殊的ESD模式,胚胎性别是由发育过程中所经历的温度决定。简要评述了爬行动物TSD与GSD的关系、TSD的类型、TSD的生理和生态调控以及分子机制,归纳了TSD的各种适应性意义假说,并提出今后TSD研究的重点方向。

一株分离自云南耿马县表型特殊鼠疫噬菌体的分析

目的 分析温度依赖型鼠疫噬菌体(GMS190)的特征,为进一步探究该疫源地鼠疫微生态学提供更多依据。方法 以鼠疫疫苗株EV76为宿主菌,自鼠盲肠样本中分离、纯化鼠疫噬菌体,观察其电镜下的形态,分析不同温度下的噬菌斑形成效率、吸附率、宿主范围等生物学特性以及基因组特性。结果 该噬菌体为肌尾噬菌体科,GMS190对鼠疫菌EV76的最佳裂解温度为28℃,37℃下不能裂解EV76,吸附实验及ECOI实验显示,37℃下,噬菌体吸附并未受阻,也未发生流产感染;经测定宿主范围发现,可裂解部分志贺菌,GMS190在感染一株大肠菌株(E-e)时其温度依赖的特性与感染鼠疫菌EV76时相反,即21℃下不裂解,37℃下可裂解;经全基因组比对分析,GMS190与鼠疫耶尔森菌噬菌体HQ103相似性较高(覆盖率87%,相似性97.95%),但它们温度依赖裂解特性相反。结论 本研究阐明了新分离的鼠疫温度依赖裂解噬菌体的生物学及基因组特征,对其生物学意义进行了初步探讨。

红耳龟性别分化相关基因的筛选与分析

温度依赖型性别决定(temperature-dependent sex determination, TSD)是一种奇特的表型可塑性现象,但其背后的分子机制尚不清楚。红耳龟(Trachemysscripta)是一种典型TSD动物,个体性别完全由胚胎发育时所处的环境温度决定。为提供更多能够解释TSD机制的基础数据,选取红耳龟第16期产雄温度(male-producing temperature, MPT)和产雌温度(female-producing temperature, FPT)性腺,采用IlluminaHiseq 2500高通量平台进行转录组测序,筛选出雌雄差异表达基因474个,其中,MPT高表达基因283个,FPT高表达基因191个。通过与NR、Swiss-Prot、GO、COG、KOG、KEGG数据库进行比对,获得60个GO功能注释分类和139条KEGG代谢通路。根据差异表达基因的功能注释分析发现:参与红耳龟性别决定和分化的候选基因,包括Dmrt1、Sox9、Foxl2等高度保守的性别分化基因,Cyp11b1、Hsd11b2等类固醇激素代谢相关基因,以及Hspb6、Dnaja4、Serpinh1等热敏性蛋白编码基因。最后,通过荧光定量PCR和免疫荧光染色对部分候选基因进行表达验证,与转录组结果相一致。该研究挖掘了一些新的温度响应因子和激素代谢相关因子,为破译红耳龟TSD分子机制提供了基础。