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。

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。

中华鳖生殖细胞对性腺分化的影响

为了探究爬行动物生殖细胞如何影响体细胞及生殖细胞数量是否会影响性别决定和分化,研究通过向中华鳖早期胚胎注射白消安消除了内源生殖细胞。结果显示:在白消安处理后,ZW和ZZ性腺生殖细胞数量急剧下调,几乎消失,但性腺形态没有发生明显改变,ZW性腺仍旧呈现雌性状态并表达雌性标志蛋白FOXL2和CYP19A1,ZZ性腺仍旧呈现雄性状态并表达雄性标志蛋白DMRT1和SOX9。研究表明在爬行动物中消除生殖细胞不影响性别分化。

基于全基因组的龟鳖目Hox基因序列特征及进化分析

为对Hox基因在龟鳖目物种中进行系统地序列比较分析和进化研究,文章对目前具有染色体水平的龟鳖目基因组进行了Hox基因的鉴定,序列特征、进化和转录组分析。研究结果表明龟鳖物种的Hox基因簇是高度保守的。非重复序列的缺失导致鳖科HoxB9—HoxB13基因间区相对龟科短了10 kb。大量Hox基因编码区发生了鳖科或龟科特异的序列替换、插入和缺失。胸部骨骼发育相关的Hox基因在鳖科祖先发生了快速进化和受到正选择。Hox基因的表达具有组织、时期特异性,主要在胚胎时期的顶端外胚层嵴、背甲嵴和性腺表达。研究为龟鳖目Hox基因不同胚胎时期的多组学及表达调控分析提供了靶标,也为进一步厘清龟鳖物种演化创新提供了参考。

雌激素受体Esr1诱导红耳龟早期卵巢分化

为探究3种雌激素受体(estrogen receptor) Esr1、Esr2和Gper1在红耳龟早期胚胎性腺分化中的作用,本研究在分析受体基因表达特征的基础上,通过向性腺分化启动前的产雄温度(male-producing temperature,MPT)龟胚分别注射Esr1、Esr2和Gper1激动剂PPT、WAY 200070和G-1,从性腺形态结构、生殖细胞分布模式、性别分化关键基因和蛋白表达分布方面对处理后的胚胎性腺进行了性逆转分析。表达分析结果显示,esr1在性别分化关键时期性腺中的表达量显著高于esr2和gper1 (表达极低),且呈现产雌温度(female-producing temperature,FPT)性腺高表达。功能验证实验显示,PPT处理后的MPT性腺形态结构明显雌性化,生殖细胞呈现雌性分布模式;雄性分化关键基因dmrt1、amh和sox9 m RNA表达明显下降,雌性分化关键基因foxl2和cyp19a1 m RNA表达则显著上升;Amh和Sox9蛋白表达的荧光信号几乎消失,Foxl2和Arom蛋白被激活出现大量表达,表明性腺由雄性逆转为雌性(性逆转率:70.27%)。而WAY 200070和G-1处理后的MPT性腺仍分化为睾丸,雌雄基因和蛋白的表达及分布与雄性性腺类似。结果表明在红耳龟中,单独激活Esr1能够充分启动早期性腺的雌性分化过程,提示雌激素可能通过其受体1 (Esr1)诱导早期卵巢分化。本研究为进一步解析雌激素在龟性别决定和分化中的调控机制提供了参考。