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在哺乳动物中,繁殖受下丘脑-垂体-性腺轴的直接调控。虽然对非季节性模型动物的配子形成调控通路已建立,但对季节性繁殖的研究仍不完善。高原鼠兔(Ochotona curzoniae)是栖息在青藏高原及周边地区的小型啮齿类动物。每年的4月-7月是成年高原鼠兔的繁殖阶段,并在冬季进入生殖静止期。本研究以青藏高原特有物种高原鼠兔作为动物模型,采用细胞生物学、分子生物学和转录组学等方法,在分子和细胞水平上对雄性高原鼠兔季节性繁殖的分子调控机制进行初步探究。已取得研究结果如下:(1)繁殖期与非繁殖期成年雄性高原鼠兔生殖器官重量差异显著,组织形态学染色和未分化及分化型精原细胞标记免疫组织化学染色发现非繁殖期高原鼠兔生精小管中富集未分化精原细胞。(2)ELISA测定结果表明繁殖期与非繁殖期高原鼠兔褪黑素(Melatonin,MT),促性腺激素释放激素(Gonadotropin-releasing hormone,GnRH)和促黄体激素(Luteinizing Hormone,LH)水平差异显著。经长光照,褪黑素受体抑制剂(Luzindole)、促性腺激素释放激素处理后能重新启动精子发生。(3)功能性实验结果表明经睾酮注射处理后显著恢复非繁殖期高原鼠兔精原细胞分化并重新启动精子发生,睾酮的分泌受到短光照及褪黑素的抑制。(4)转录组学分析表明,调节维甲酸(Retinoic Acid,RA)生物合成与降解的基因的表达量差异显著。注射全反式维甲酸或CYP26B1的抑制剂(Talarozole),7天即可诱导精原细胞分化和恢复生精功能。综上所述,通过形态学分析和功能实验,结果表明高原鼠兔的精子发生能够响应光周期的变化以及褪黑素含量的改变,褪黑素通过控制下丘脑-垂体-性腺轴(Hypothalamic-Pituitary-Gonadal Axis,HPG Axis)的活动,尤其是促黄体激素和睾酮的合成调控高原鼠兔的繁殖。维甲酸诱导精原细胞分化是调控季节性繁殖的关键环节,睾酮为维甲酸的生物合成和作用提供了一个适宜的环境。维甲酸直接控制精原细胞分化,从而决定季节性精子发生。表明高原鼠兔季节性精子发生主要是受褪黑素-睾酮-维甲酸信号调控。