研究揭示中华鳖精子发生紧密关联基因

近日，中国水产科学研究院珠江水产研究所龟鳖遗传育种创新团队在中华鳖精子发生分子机制的研究中取得系列进展。相关研究成果“expression and Characterization of theSpats1Gene and Its Response to E2/MT Treatment in the Chinese Soft-Shelled Turtle （Pelodiscus sinensis）”发表在《Animals》（IF2022=3.231, JCR一区），珠江所博士生雷骆和祝骏贤为共同第一作者，李伟副研究员和朱新平研究员为共同通讯；“The Seasonal and Stage?Specific expression Patterns ofHMGB2Suggest Its Key Role in Spermatogenesis in the Chinese Soft?Shelled Turtle （Pelodiscus sinensis）”发表在《Biochemical Genetics》（IF2022=2.220），珠江所副研究员李伟和博士生祝骏贤为共同第一作者，朱新平研究员为通讯作者。论文得到国家重点研发计划（2018YFD0900201）、国家自然科学基金青年项目（32102792）等的资助。

 

精子发生是一个复杂的生理过程，爬行动物的精子发生与季节密切相关。中华鳖隶属的龟鳖目是四足动物中较古老的一类，在研究物种形态演化、生殖方式进化等领域具有独特的科研价值。中华鳖精子的发生具有季节依赖性，精子在春天开始产生，在夏天和秋天释放成熟精子，冬天精子产生不活跃。目前，有关中华鳖精子发生的研究大多集中在组织学层面，在分子水平上的研究较少。

 

本次研究发现，中华鳖HMGB2mRNA在中华鳖睾丸中高表达，但在卵巢和其他组织中几乎未检测到。通过化学原位杂交发现，HMGB2mRNA在生殖细胞中特异表达，主要分布在圆形精子细胞和精子中。此外，HMGB2的相对表达与季节变化紧密相关。在4月和7月中，HMGB2转录本在睾丸中的表达呈上升趋势，并在7月达到峰值，10月后开始下降。结果表明，HMGB2与中华鳖的精子发生密切相关。相似的，Spats1在中华鳖中是一个雄性偏向基因，在睾丸中特异表达。Spats1的相对表达也与季节变化紧密关联。在夏季（7月）和秋季（10月），Spats1在睾丸中的表达显著高于其他季节。化学原位杂交发现Spats1mRNA在生殖细胞中特异表达，主要分布在初级精母细胞（Sc1）、次级精母细胞和精子（St）中。经17α-甲基睾酮（MT）和17β-雌二醇（E2）处理后孵化的稚鳖，尽管尾部都发生明显变化，但胚胎中Spats1的表达没有显著变化。在成体中，MT注射显著诱导雄性中华鳖Spats1的表达，E2注射对雄性中华鳖中Spats1的表达没有显著影响。这些结果均显示Spats1是一个雄性特异表达基因，与中华鳖的精子发生和释放密切相关。