Ran基因对中华鳖雌性性别分化的调控作用及机制研究
批准号:
32102792
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李伟
依托单位:
学科分类:
水产生物繁殖与发育
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李伟
中文摘要
性别决定与分化是生命科学的热点和难点,是水产性控育种的关键问题。中华鳖兼具科研与经济价值,其生长存在两性异形,单性育种是产业亟待解决的关键技术,但迄今学术界对其性别决定和分化机理的了解还非常有限。本团队通过中华鳖基因组学和转录组学联合分析,鉴定出一批性别特异基因,其中的Ran在卵巢组织中特异表达。Ran是参与细胞分裂的重要调控因子,其功能在真核生物间具有高度保守性。然而,还未有关于Ran调控机体性别分化的研究报道。本项目拟定以中华鳖为研究对象,探索Ran对动物性别分化的作用:通过DNA-FISH,定位Ran于染色体;而后通过qPCR和原位杂交,分析Ran的时空表达模式及细胞定位,确定其作用的靶细胞;进而通过基因缺失和过表达,在体内、外分析Ran对中华鳖性别分化和卵巢发育的作用及调控机制。将为解析龟鳖动物性别分化机制提供新的线索,更为进一步探索Ran在脊椎动物生殖发育过程中的新功能奠定基础。
英文摘要
For a long time, the sex determination and differentiation in vertebrates has been a hot topic and also an important issue in sexual control breeding in aquaculture. In aquaculture, the males are more popular because their growth rate are faster than females. Moreover, the studies on all-male Chinese soft-shelled turtle have attracted more attention in aquaculture. However, the knowledge on sex determination and identification in turtle is still limited. In our previous work, we have screened some female specific genes through combining the genomics and transcriptomics analysis. One of the selected genes was Ran gene, which is exclusively expressed in the ovary in turtle. Ran is an important regulatory factor involved in cell division, and has highly conserved functions in eukaryotes, while there is lack of study on the function of Ran gene in sex differentiation. In this study, firstly, we will determine chromosomal location of Ran by DNA-FISH. Secondly, we will analyze the temporal-spatial expression and cellular localization of Ran gene by qPCR and in situ hybridization. Thirdly, we will demonstrate the regulation of Ran gene on sex differentiation and ovary development through loss and gain of gene function assay. The findings of this study will provide new clues for further investigations on sex differentiation in turtles. It would also be a prelude for exploring the new functions of Ran gene in vertebrates.
性别决定与分化是生命科学领域的热点和难点。龟鳖动物的性别决定方式复杂且多元,处于由环境性别决定到遗传性别决定的过渡环节。然而,鳖科动物性别决定方式在物种间又似乎是保守的。因此,以中华鳖为代表的鳖科动物为揭示鳖类动物性染色体的起源和演化,以及解析龟鳖动物性别决定机制提供了一个理想模型。本项目以中华鳖为研究对象,主要开展了中华鳖染色体水平基因组分析,构建了鳖科动物中第一条性染色体。通过龟鳖类动物的比较基因组研究,揭示了鳖科动物中可能存在一个保守的ZW型性别决定系统,且性染色体可能为单一起源。开发了一套准确、高效的工作流程,用于筛选具有ZW或XY性别决定系统物种的性别特异性序列。构建了中华鳖雌雄性腺细胞系,为中华鳖基因功能体外研究搭建了一个高效、理想的平台。基于多组学联合分析,发掘了性别决定候选基因Ran-W等。发现中华鳖Ran基因位于W染色体上,并且在中华鳖性别决定关键期之前和成体雌雄性腺中均呈现雌雄差异表达;通过实时荧光定量PCR及多色荧光原位杂交技术,研究了其时空表达模式、细胞定位,揭示了其组织特异性及作用的靶细胞;然后通过基因缺失和过表达,分析了基因表达水平对生殖细胞表达的影响;通过在性类固醇激素刺激下的表达研究,探索了其在中华鳖性腺不同发育时期对性类固醇激素处理的响应模式;揭示了其在性别分化和性腺发育过程中的生理功能。此外,开展了下游基因Dkkl1、Zglp1在鳖性腺分化中的作用机制研究,揭示了两个基因可能分别在中华鳖卵子发生和卵巢发育/中华鳖睾丸发育和精子发生过程中发挥重要作用。
国内基金
海外基金