采用雌激素合成酶(芳香化酶)的抑制剂Fadrozole处理3月龄的尼罗罗非鱼全雌鱼,成功诱导其已分化的卵巢逆转为功能性精巢,雌性的生殖细胞和体细胞重编程为雄性的生殖细胞和体细胞,并产生可育的精子,我们称为次发性逆转,且Fadrozole诱导的性逆转能够被外源雌激素成功回救。利用这一独特的模型,研究了性逆转的性腺细胞转分化和基因表达、全基因组DNA甲基化的变化。组织学和免疫组化结果表明,Fadrozole处理组性腺卵母细胞退化,体细胞增生,来源于生殖上皮中的一些卵原细胞(或生殖干细胞样细胞)转分化为精原细胞,再分化为各级生精细胞。卵巢颗粒细胞和间质细胞分别转分化为性逆转精巢的Sertoli细胞和Leydig细胞。雄性通路重要的调控因子Dmrtl和雄激素合成的关键酶Cypl1b2在性逆转早期(处理后30天)分别表达于pre-Sertoli细胞和pre-Leydig细胞,说明体细胞的变化可能为生殖细胞的转变提供了微环境。通过处理组和正常雌雄性腺转录组数据分析,发现在正常性腺中同一时期雄性性腺比雌性表达的基因数目更多,Fadrozole处理后,性腺中表达的基因数目也增加。在性逆转过程中,有754个基因下调,1591个基因上调。一些重要的雌性通路基因(cyp19a1b,fox12a,wnt5a等)的表达量急剧下降,而伴随着重要的参与雄性通路的基因(dmrt1,cyp11b2,sox30等)的表达量升高。尽管处理后90天性腺从形态学上更像精巢,其基因整体表达模式更接近卵巢。说明次发性逆转是少数关键的雌雄通路基因参与的过程。通过处理组和雌雄对照组性腺的Bisulfite-seq全基因组甲基化测序,分别获得约28G的Clean data,覆盖尼罗罗非鱼基因组约30X,全基因组C平均甲基化比率为8.09~9.06%,且正常雌鱼<性逆转鱼<正常雄鱼,其中mCG占总mC的88~94%以上。聚类分析表明性逆转鱼的基因型虽然是XX,但甲基化模式更接近雄鱼,与其表型一致。性逆转鱼与正常雌、雄鱼的差异甲基化区域(DMR)分别为18.3Mb和12.9Mb,而雌雄鱼间的DMR达到43.7Mb。在性逆转上调和下调的基因中,有815个基因的甲基化水平与表达水平呈负相关,其中包括雌雄通路的一些重要基因如cyp19a1b和sox30等,表明DNA甲基化在次发性逆转的性腺细胞重编程中发挥了重要作用。