NAI对大鳞副泥鳅性腺分化的影响及其机理分析

来源 :河南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yici_00
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NF-κB是一种在小鼠B淋巴细胞中发现的可以与活化的B细胞免疫球蛋白的κ轻链的增强因子进行特异性结合的核蛋白。在脊椎动物中,NF-κB蛋白家族包括RelA、RelB、c-Rel、NF-κB1和NF-κB2,是一种核转录因子。NF-κB信号通路能够被LPS和病毒等激活,具有调控免疫、炎症反应和凋亡等多种生物学功能,近些年来陆续有报道称其也可能在硬骨鱼类的性腺分化和性别决定中发挥作用。大鳞副泥鳅肉质细嫩,蛋白质含量高于大多数养殖鱼类,具有巨大的经济效益和研究价值。研究NF-κB信号通路在大鳞副泥鳅性腺分化中的作用及相关机理对于认识其作用机制及寻找人工干预鱼类性腺分化的新方法具有重要意义。本实验中所选用的实验材料是大鳞副泥鳅,使用NF-κB信号通路的特异性抑制剂NAI将该通路抑制后,研究了其对大鳞副泥鳅性腺分化、生殖过程以及胚胎生长发育的影响。获得如下结果:(1)NAI能够导致大鳞副泥鳅幼鱼性别分化的雄性偏向。NAI处理14dpf性腺未分化的幼鱼至150dpf,能够显著影响大鳞副泥鳅的性别比例,在40nM和60nM处理组中雄性的比例由对照组的44%±2.33%分别增加至48%±1.33%和52.38%±0.25%。在对性腺发育关键时期21dpf、35dpf和75dpf的幼鱼进行性腺分化相关基因检测中发现,wt1、sox9a、dmrt1、cyp17a和gsdf等雄性相关基因显著上调,foxl2、zp2和cyp19a等雌性相关基因显著下调。150dpf对大鳞副泥鳅HPG轴相关基因检测中发现,调控该轴的多数基因表达异常。(2)NAI对大鳞副泥鳅促雄效应的机理分析。结合转录组测序技术,对浓度为120nM的NAI处理24h后即NF-κB信号通路被抑制后在成体中作用的分子机制进行了研究。转录组测序得到的处理组雄性与对照组雄性相比,差异基因总数为8917个,处理组雌性与对照组雌性相比较,总共存在6770个差异基因。对差异基因进行GO和KEGG富集分析,差异基因多数集中在生物调节、发育过程和分子功能调节等条目中。在差异基因富集到的条目中,包含了大量与生殖和性腺发育相关的条目,如精子发生、受精过程的调节和性腺分化等。使用0、60nM和120nM的NAI对成熟的大鳞副泥鳅进行为期两个月的处理后,个体中T激素含量在雌雄个体中均显著上调,E2激素的含量在雌性个体中显著下调。基于转录组测序筛选到的与雄性性别决定相关的基因出现了上调,雌性性别决定相关基因出现了下调。其中cyp19a和cyp17a分别是雌雄性别决定相关基因,其能够调控机体内雌雄激素的合成,这与激素含量变化相对应。此外,与生殖相关的基因也受到了不同程度的影响。性腺组织结构检测发现在成熟睾丸中出现了大量的精原细胞和精母细胞,成熟的精子细胞数量减小,且生精小管的间隙变大等现象。在雌性个体中,高浓度的NAI处理组的卵巢中卵原细胞的数量减小,同时有多数的细胞质从成熟的卵母细胞中流出。(3)NAI对成体生殖过程的影响。使用0、60nM和120nM的NAI对成熟的大鳞副泥鳅进行为期两个月的处理,结果表明在雄性亲本中NAI处理严重影响了精子的运动状态,降低了精子的运动时间。在雌性个体中,处理后大鳞副泥鳅的性腺指数显著下降。NAI处理亲本后F1代受精率、心跳次数和孵化率显著降低,畸形率和死亡率显著增加。即NAI对于亲本的影响会随着生殖过程传递给子代。(4)NAI对胚胎发育过程的影响。使用浓度为0、20nM、40nM、60nM和80nM对受精后2h胚胎处理后,胚胎的死亡率和畸形率呈现剂量依赖型显著增加,在出膜期凋亡基因bax在60nM和80nM组中显著增加,抗凋亡基因fech和bcl-2显著下调。NAI处理显著抑制胚胎的孵化,主要表现在胚胎的孵化率下降,孵化腺细胞数量减少、孵化酶含量降低、自发抖动次数减少、孵化相关基因(HCE、LCE、Foxp1b、klf4、CAP1、prl和RN185等)下调以及与胆碱能和肌肉发育相关基因ache、Ch AT、Myogenin、Myo D和Myf5等的下调。本文探索了大鳞副泥鳅中NF-κB信号通路与性腺分化的关系。结果表明NF-κB信号通路抑制剂NAI具有促雄性分化的作用,显著改变群体中的性别比例。NAI处理可以促进成熟个体中睾酮含量增加、雌二醇含量降低。转录物组测序及后续研究发现与雄性性别分化相关的基因被上调,与雌性分化相关的基因被下调。因此,NAI促雄效应的机理在于NAI促进了雄性分化上游基因的表达。另外,本文对NAI处理后的代际效应及其对胚胎生长发育的影响进行了探索,这对于寻找新的干预鱼类性别分化的方法具有一定的参考价值。
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