成体干细胞是生物体内重要的组成部分,它为机体不断地提供新生代的子细胞以完成机体对外界环境或者自身所需的响应。生殖干细胞的使命就是为了完成生命的延续和将遗传信息传递给下一代,在这个过程中,许多的信号通路参与了对生殖干细胞生长发育的调节,比如胰岛素信号通路、AMPK信号通路、JAK/STAT信号通路等等。在这个重要的生命过程中,生殖干细胞的增殖、分化尤为重要,但增殖和分化的平衡生物体如何来进行调节目前仍然犹未可知,以及在面对不同的外界环境时,机体又是如何将这个信号传递给生殖干细胞,让它做出正确的响应来改变增殖分化的平衡以达到繁衍后代的目的也不可知。本研究中将以雄性果蝇的精巢中的niche作为模型,探究在面对外界不同的营养环境时,生殖干细胞如何来调节自身的干性以及增殖分化的平衡。在雄性果蝇的niche中,存在三种类型的细胞:位于顶端的hub细胞、与hub细胞紧密相连的生殖干细胞和双细胞包裹生殖干细胞并与hub细胞相连的包囊干细胞。在其中,作为整个niche中提供更小层次微环境的提供者是hub细胞,它指导生殖干细胞进行一些相关的生命活动,比如分泌JAK/STAT信号通路的激活因子Upd来激活生殖干细胞和包囊干细胞中的JAK/STAT信号通路,最终作用于E-cadherin使生殖干细胞、包囊干细胞和hub细胞紧密相连从而持续的接受由hub细胞分泌的信号因子从而保持自身的干性。包囊干细胞以两个包裹一个生殖干细胞的模式又为生殖干细胞提供了一个微环境,对其生命活动进行调节并且保护。机体为了保证生殖干细胞可以正常的进行维持自我更新和精子形成提供了多重的调节。为了探究营养状况对生殖干细胞的影响,以计量生殖干细胞的数量来衡量其干性的变化为标准,我们进行了如下的研究:首先分别在hub细胞、生殖干细胞和包囊干细胞中敲降胰岛素信号通路,统计生殖干细胞的数量;蛋白质饥饿实验为niche提供恶劣的营养环境,统计hub细胞和生殖干细胞的数量,以此来看生殖干细胞如何对外界环境的响应。敲降实验中,我们发现在hub细胞中敲降胰岛素信号通路,在敲降3天和15天出现的表型是一致:生殖干细胞的数量减少;在生殖干细胞和包囊干细胞中敲降胰岛素信号通路,在敲降3天时,生殖干细胞的数量出现了增多的表型,而在敲降6天和敲降15天时,生殖干细胞数量增多的表型减弱或消失。以上数据表明:在对外界营养环境响应的过程中,hub细胞起到了主导的功能,它协调了生殖干细胞数量的变化。在无法感知外界环境营养状况时,hub细胞认为外界环境营养匮乏,为了降低自身的营养消耗,指导生殖干细胞减少自身的数量并维持一定数量的、具有高活性的生殖干细胞。在蛋白质饥饿实验中,时间梯度2,5,8,11,14,17,20d分别进行取样统计生殖干细胞和hub细胞的数量,统计发现hub细胞和生殖干细胞的细胞数量都在第5天出现了减少的表型。为了进一步探明哪种细胞起主导功能,进行了细化时间点实验,发现hub细胞在饥饿第3天时就出现了数量减少的表型;而生殖干细胞出现统计学数量差异是在饥饿第5天时,但在统计的过程中,饥饿第4天已出现数量减少,知识统计学上没有显示出来。这说明在应对外界恶劣的营养环境时,hub细胞首先作出响应,减少自身细胞数量以减少对营养的需求,随后生殖干细胞和包囊干细胞作出响应,减少自身细胞数量,减少对营养的消耗。综上所述,在niche对外界营养情况的感知过程中,hub细胞首先感知到外界的营养状况,然后将信号传递给生殖干细胞和包囊干细胞,让它们作出相应的举措:在外界营养正常时则促进生殖干细胞增殖分化,进行精子形成;在外界营养匮乏时则使生殖干细胞和包囊干细胞连同自己一起减少自身的细胞数量以降低对营养的消耗。