研究背景:季节性繁殖动物的生理特性及繁殖能力受多种因素调节,例如光照、温度、食物等,而每日光照长度（光周期）是其中最重要的影响因素之一。黑线仓鼠（Cicetulus barabensis）是生活在北温带的小型啮齿类动物,其生殖受到严格的季节性节律调控,其在春秋季为繁殖高峰期,冬季则繁殖停滞。性腺结构与功能是动物繁殖最基本的参数之一,睾丸发育对于雄性动物繁殖至关重要。然而,光周期影响睾丸形态及其功能调控的具体机制尚不清楚。自噬和凋亡之间的平衡是维持组织形态和质量的关键因素,线粒体执行多种功能,其功能改变直接或间接影响机体内多种生理生化过程。为此,本研究以黑线仓鼠为动物模型,研究光周期变化对睾丸形态及功能的影响,并进一步探究这些变化是否涉及细胞凋亡及自噬水平的改变,以及是否涉及线粒体结构及裂变水平的改变。研究方法及内容:在不同的光照条件下（短光照,SD;中光照,MD;长光照,LD）,分别处理三组雄性成年黑线仓鼠,每组20只,光照处理8周后将仓鼠处死解剖,并取其睾丸:（1）称取黑线仓鼠体重及睾丸的重量,同时计算睾丸的脏器系数。（2）对仓鼠睾丸组织结构进行观察,采用石蜡切片、HE染色技术检测睾丸组织学变化,通过细胞分类计数方式检测睾丸发育及退化情况。（3）对仓鼠睾丸细胞凋亡相关蛋白bax、bcl2、Cyto C、caspase3、caspase9进行蛋白定量,衡量睾丸细胞凋亡水平变化。（4）对仓鼠睾丸细胞自噬相关蛋白LC3、P62、m TOR、beclin1进行蛋白定量,并采用冰冻切片、免疫荧光组织化学技术（IFC）检测LC3及P62表达水平,衡量睾丸细胞自噬水平变化。（5）采用透射电镜（TEM）对细胞核结构及线粒体结构进行观察。（6）采用酶联免疫法（ELISA）对生殖相关激素FSH、LH、TTE含量进行检测。（7）对黑线仓鼠睾丸线粒体功能及裂变相关蛋白ATP synthase、CS、Drp1、Mff、Fis1进行蛋白定量,衡量睾丸线粒体功能及裂变水平的变化。研究结果:（1）SD组仓鼠体重和组织质量均有所下降,而MD组和LD组间睾丸的组织质量无显著变化,表明睾丸在短光照下发生萎缩。（2）LD组血清FSH、LH和粪便TTE浓度降低。（3）SD组睾丸生精小管直径、生精上皮厚度减小、单个小管内精原细胞和支持细胞数量减少,可能是睾丸在SD组质量降低,功能退化的组织和细胞水平的原因之一。（4）在SD组仓鼠中,bax/bcl2蛋白水平在睾丸中升高,LC3Ⅱ/LC3Ⅰ蛋白水平维持不变,这表明短光照处理下仓鼠睾丸中细胞凋亡水平升高,但细胞自噬水平维持稳定,提示细胞凋亡及自噬之间的平衡被打破,这可能是SD组睾丸质量降低的原因之一。（5）在LD组仓鼠中,bax/bcl2和LC3Ⅱ/LC3Ⅰ蛋白水平在睾丸中维持稳定,但caspase3蛋白水平升高,说明在LD组睾丸中线粒体途径凋亡水平及自噬水平不变,但总的凋亡水平可能是升高的。（6）在SD和LD组仓鼠睾丸中,三磷酸腺苷合酶（ATP synthase）和柠檬酸合酶（CS）蛋白水平在睾丸维持不变,提示线粒体功能未发生改变。（7）在SD组仓鼠睾丸中,Drp1和Mff蛋白水平升高,说明此时线粒体裂变水平升高。结论:黑线仓鼠的繁殖受到光周期的调控,睾丸结构的发育及退化决定了繁殖活动的进行或停滞。长、短光照下,仓鼠繁殖停滞或减弱受到不同因素的影响,短光照下主要表现为睾丸结构的严重退化,而长光照下则表现为生殖相关激素的减少。此外,细胞凋亡与细胞自噬之间的平衡被打破,主要由细胞凋亡水平的变化介导了睾丸结构的改变,同时,主要通过对线粒体裂变水平的调控维持了长短光照下睾丸中线粒体功能。