SRY基因在龟鳖动物性别决定模式进化中的作用及其分子机制

批准号:
31700322
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
牟毅
依托单位:
学科分类:
C0301.生态学理论与方法
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵波、高阳、储张杰、何竺柳
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中文摘要
动物性别决定机制可归类为基因型性别决定(GSD)和环境型性别决定(ESD)两大类,温度依赖型性别决定(TSD)是ESD的常见形式。到目前为止,GSD与TSD的进化过程仍然是“科学之谜”。逆转缺失进化假说是对这一进化过程较为广泛认同的解释,然而支持依据较缺乏。此前在GSD物种鬃狮蜥的研究中发现,ZZ型个体性别逆转后与正常ZZ雄性交配,其后代性别比例呈明显的TSD特征,为上述假说提供了有力证据。在此基础上我们考虑,若在TSD物种的胚胎性腺中过表达GSD物种的雄性关键基因SRY,是否可以使胚胎性别比例呈GSD模式?Sry基因在TSD与GSD的进化过程中所起的分子生物学机制是什么?由此我们选取分别为TSD和GSD的近缘物种中华草龟和越南粗颈龟,在草龟胚胎中过表达Sry,观察性别相关基因表达情况及后代性别表型,结合生物信息学方法分析,阐释Sry基因在龟鳖动物性别决定模式进化中的分子机制。
英文摘要
Sex determination include genetic-dependent sex determination (GSD) and environment-dependent sex determination (ESD), Temperature dependent sex determination (TSD) is the common form of ESD. Evolution between GSD and TSD is still an “enigma”. Sex-reversal evolution hypothesis is plausible, but lack of proofs. A research found that in the dragon lizards (GSD), ZZ embryos could sex reversed at high temperature, whose offsprings with ZZ males exhibiting obvious TSD pattern. This finding provides strong evidence for the hypothesis. So we consider how does the TSD embryos could develop if SRY gene from GSD species was over-expressed in them. Based on this assumption we select Chinemys reevesiis and Siebenrockiella crassicollis as target species. After over-expressed Sry in Chinemys reevesiis, expression of sex genes and gonad phenotypes was examined, combined with bioinformatics analysis, the role of Sry in the evolution of sex determining mechanism could be elucidated.
动物性别决定机制归类为基因型性别决定(GSD)和环境型性别决定(ESD)。ESD的常见表现形式是温度依赖型性别决定(TSD)。GSD物种具有性染色体,典型TSD物种不具有性染色体。针对GSD与TSD的进化过程,研究者开展大量研究但尚未得出完善的阐释。突变缺失进化假说是较公认的一种假说。本团队选取粗颈龟属(GSD,XY型)和拟水龟属(TSD)两个系统发生接近的属进行初步研究,并扩增得到中华草龟的Sox9基因全开放阅读框(ORF)及上游-1K的非编码调控序列,Promoter 2.0软件分析表明该调控序列存在Sry家族反式因子结合位点。该结果暗示中华草龟这一不具有Sry基因的典型TSD物种,很可能与其近缘的GSD物种粗颈龟由共同具有Sry基因的GSD祖先因Sry缺失进化而来。由于Sry基因在不同物种中的序列保守性极低,我们通过转录组测序法尝试查找粗颈龟的Sry基因。对测序得到的10万个表达标签序列进行条件筛选分析,得到一个疑似Sry基因的EST,通过RACE法对该基因进行扩增, 我们获得了该基因全长,经分析后发现该基因具有完整的HMG结构域,且比对的结果表明该基因的HMG结构域与其他远缘物种的HMG结构域在序列上保守,故该序列是我们要寻找的粗颈龟Sry基因。我们探究了该Sry基因在龟鳖类胚胎的性别决定中的作用及其生理生化机制,基于性别决定模式为GSD的龟鳖动物中是否存在Sry基因及其在胚胎发育进程中的作用及分子机制进行了探讨,同时进行在体内过表达实验的过程中,发现中华草龟卵壳损伤后的成活率远远低于中华鳖胚胎,在此基础上进行了拓展研究,发现龟和鳖类具有不同的免疫应答机制,并对此机制进行了较深入的探讨。本研究首次报道了GSD龟鳖物种的雄性基因Sry,并对其基因体征及功能进行分析,完善了爬行动物体内目的基因操纵平台,为深入理解爬行动物性别决定的进化进程提供了新的理论依据和研究基础,为推动爬行动物性别决定研究以及珍稀爬行动物的保护和繁育更上一个新台阶起到了较为重要的作用。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1080/23802359.2020.1805372
发表时间:2020-08-07
期刊:Mitochondrial DNA. Part B, Resources
影响因子:--
作者:Zhao B;Wang H;He J;Mrope P;Mu Y
通讯作者:Mu Y
Pelodiscus sinensis embryos infected with Aeromonas hydrophila show higher survival rates than infected Mauremys reevesiis embryos
感染嗜水气单胞菌的中华鳖胚胎比感染里氏毛龟胚胎的存活率更高
DOI:10.1016/j.aquaculture.2019.734660
发表时间:2020-03
期刊:Aquaculture
影响因子:4.5
作者:Zhao Bo;Gao Yang;Yao Qibin;Dai Xiaoxin;Chu Zhangjie;Tao Zhen;Mu Yi
通讯作者:Mu Yi
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