飞蝗脂肪体样组织调控精子发生的分子机制

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精子发生是指雄性生殖细胞经历有丝分裂、减数分裂、分化形成包含一组染色体的单倍体精子的过程。飞蝗的精巢主要由精小管和其间脂肪体组织构成。我们之前的研究发现包裹精小管的脂肪体是一种特化的脂肪体(FLT),在形态结构以及细胞特征上与飞蝗体腔内的脂肪体有明显的差异。它的缺失严重干扰了精小管中精子发生过程。然而,FLT影响精子发生的分子调控机制仍不清楚。我们首先通过荧光染色的方法将精子发生整个过程的表型进行了细化。在一个精胞中,一个初级精母细胞通过不断地有丝分裂,经历2,4,8,16,32细胞期后,进行两次减数分裂,形成128个圆形的精细胞,然后发生染色质凝集,进入精子伸长阶段,伸长阶段经历叶状、独木舟状、针状三个时期后,形成两端对齐,尾部较亮的成熟精子束。组织间影响一般通过三种方式完成:结构支持、营养提供和信号交流。我们之前已经证明在FLT剥夺后精小管失去支持呈现蜷缩的形态,为了确定在营养提供和信号交流方面是如何起作用的,我们通过外科手术实验,比较成虫发育过程中FLT剥夺和未剥夺的精小管转录组,寻找精小管中可能影响精子发生的受体候选基因。首先对差异表达的转运蛋白进行富集。发现富集到的都是较为常见的底物转运蛋白、氨基酸转运蛋白和糖转运蛋白。接着分别对上调和下调的受体进行表达结构域IPR富集,富集第一位的是气味受体基因(Odorant receptors,Or)。于是,我们用荧光定量PCR对富集到的24个候选Or基因进行验证,13个基因在手术前后有显著差异,对13个差异基因进行雌雄组织定量,发现Or83在雄性Tsl中特异性表达。为了明确Or83在精子发生过程中的功能,对Or83进行了RNA干扰,并在羽化后8、10、12天统计精小管中生长区、成熟区和变形区的精胞以及储精囊中成熟精子数量,发现干扰后精小管变形区成熟精子束以及储精囊中成熟精子数目显著减少。进一步,为了确定Or83蛋白表达部位,我们通过免疫荧光在精小管中定位Or83蛋白的表达,发现Or83只在成熟区细胞特异表达,而且是在细胞质表达。我们的研究结果表明,FLT可以通过调控精小管中基因表达调控精子发生过程。而精小管中成熟区细胞中表达的气味受体Or83,部分执行了FLT对精子成熟的调控,但是FLT是如何通过Or调控精子发生过程,还需进一步的研究。
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