dmrt1基因在小黄鱼雌雄同体兼性性腺期作用的分子机制
批准号:
31902341
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
谢庆平
依托单位:
学科分类:
水产学基础
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
中文摘要
有性生殖是生物的古老特性,在鱼类中广泛存在雌雄异体与雌雄同体的性别决定方式。但雌雄同体与异体之间进化的方向如何,关键基因及其作用机制是有待研究的重要科学问题。dmrt1基因是雄性决定通路中的关键因子,项目申请人前期通过小黄鱼全基因组、转录组及雌雄基因组重测序筛选到dmrt1是小黄鱼性别决定候选基因,同时对性腺发育过程的研究发现小黄鱼精巢在孵化后60-80天出现卵母细胞形成兼性性腺。这一特殊的性腺发育模式既不同于雌雄同体也不属于雌雄异体,是研究二者关系的良好模型。本项目拟从以下三个方面的研究来阐明dmrt1在兼性性腺期作用的分子机制,1 dmrt1基因的生物信息学分析及雌雄特异分子标记的开发;2兼性性腺期ChIP-seq及转录组测序差减法筛选dmrt1互作基因及表达研究;3敲除dmrt1及兼性性腺期E2回救功能验证。本项目有助于进一步理解鱼类性别决定与分化的进化策略,也有助于小黄鱼性控育种。
英文摘要
Sexual reproduction is an ancient characteristic of biological, and there are both hermaphroditism and gonochorism in fish. However, the direction of evolution between hermaphrodite and gonochorism, the key genes and their mechanism are important scientific issues to be study. Dmrt1 gene is a key factor in male sex determination pathway, and the project applicant screened dmrt1 as a candidate sex determination gene of little yellow croaker (Larimichthys polyactis) through whole genome, transcriptome and male and female genome resequencing at the early stage. Meanwhile, the process of gonadal development study of little yellow croaker found that testis appearing oocytes and formation the intersex gonad in 60-80 days after hatching. This particular pattern of gonadal development is neither hermaphrodite nor gonochorism and is a good model to study the relationship between them. This project intends to clarify the molecular mechanism of dmrt1's role in the intersex gonad phase from the following three aspects: 1. bioinformatic analysis of dmrt1 gene and development sex specific molecular markers; 2. ChIP-seq and transcriptome sequencing in the intersex gonad stage and use minusing to screen dmrt1 interacting genes and study their expression; 3. knockout of dmrt1 and E2 treatment rescue in the intersex gonad stage was performed to clarify mechanisms. This project will not only help to further understanding the evolutionary strategies of sex determination and differentiation in fish, but also help the sex-control breeding of little yellow croaker.
雌雄同体和雌雄异体是有性生殖生物中最重要的生殖系统和性别分化方式。雌雄同体现象通常发生在鱼类、无脊椎动物和植物中。鱼类雌雄同体和雌雄异体的演化方向,在学术界仍然是一个有待解决的有趣谜团。小黄鱼具有雄性特异的雌雄同体阶段,是一个研究雌雄同体与雌雄异体演化方向的良好模型。同时,小黄鱼也是我国传统四大海产之一,在东亚地区均是重要的经济鱼类。在此基础上,研究清楚小黄鱼的性腺发育过程以及生殖方式,不仅有助于理解雌雄同体生殖方式产生的过程和意义,也将有助于加快性控育种等新品种选育的进度。本项目主要解析了小黄鱼性腺发育过程,发现其具有一个短暂的雄性特异的雌雄同体阶段,阐明了精巢通过细胞凋亡控制了生殖细胞的总数,从而控制了性别分化的方向,而雄性雌激素水平的抬高也是雄性雌雄同体阶段产生的主要原因,发现小黄鱼性腺发育的模式是雌雄异体和雌雄同体之间的过渡模型,初步阐明了雌性差异表达基因figla、foxl2a、cyp19a1a在雄性特异的雌雄同体阶段的高表达是该阶段产生的分子机制;绘制了小黄鱼全基因组精细图谱,揭示小黄鱼基因组大小为706 Mb (contig N50=1.21 Mb, scaffold N50=4.52 Mb),注释基因为25233个;进化分析表明小黄鱼与大黄鱼亲缘关系最近,大概在2540万年前开始分化,挖掘出dmrt1基因序列的演化可以作为鱼类中雌雄同体与雌雄异体分化的生物标记,为雌雄同体和雌雄异体演化的方向研究提供了一个新的视角;开发出一个基于dmrt1基因的岱衢族大黄鱼的性别特异分子标记,为小黄鱼性别分子标记的筛选提供了参考;揭示了外源雌激素E2长期暴露对小黄鱼精巢发育产生的破坏作用,同时也证明了E2可以维持部分雄性个体雌雄同体阶段中卵母细胞的发育,为雌雄同体阶段产生的机制提供了功能性验证。通过本项目的实施,不仅填补了介于完全雌雄同体和雌雄异体之间过渡物种的空白,而且丰富了硬骨鱼类性别决定和分化的理论。
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DOI:
--
发表时间:
2021
期刊:
浙江海洋大学学报(自然科学版)
影响因子:
--
作者:
[李冰冰, 谢庆平, 楼宝, 魏福亮, 蔚敏, 詹炜, 刘峰]
通讯作者:
刘峰
DOI:
--
发表时间:
2022
期刊:
浙江海洋大学学报(自然科学版)
影响因子:
--
作者:
[魏福亮, 谢庆平, 蔚敏, 詹炜, 刘峰, 楼宝]
通讯作者:
楼宝
DOI:
10.1016/j.ecoenv.2021.112462
发表时间:
2021
期刊:
Ecotoxicology and Environmental Safety
影响因子:
作者:
[Xie Qing-Ping, Li Bing-Bing, Wei Fu-Liang, Yu Min, Zhan Wei, Liu Feng, Lou Bao]
通讯作者:
Lou Bao
Whole-genome assembly and annotation of little yellow croaker (Larimichthys polyactis) provide insights into the evolution of hermaphroditism and gonochorism
小黄鱼(Larimichthys polyactis)的全基因组组装和注释为雌雄同体和雌雄异体的进化提供了见解
DOI:
10.22541/au.162790498.82247747/v1
发表时间:
2022
期刊:
Molecular Ecology Resources
影响因子:
7.7
作者:
[Xie Qing-Ping, Zhan Wei, Zhan Jian-zhi, Liu Feng, Niu Bao-Long, He Xue, Liu Meng, Liang Qi-Qi, Xie Yue, Xu Peng, Wang Xu, Lou Bao]
通讯作者:
Lou Bao
Development and identification of a sex-specific molecular marker in Dai-qu stock large yellow croaker (Larimichthys crocea)
岱曲种群大黄鱼性别特异性分子标记的建立与鉴定
DOI:
10.1016/j.aquaculture.2022.738172
发表时间:
2022-03
期刊:
Aquaculture
影响因子:
4.5
作者:
[Yu Min, Xie Qing-Ping, Wei Fu-Liang, Wu Xiong-Fei, Xu Wan-Tu, Zhan Wei, Liu Feng, Guo Dan-Dan, Niu Bao-Long, Lou Bao]
通讯作者:
Lou Bao
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