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家蚕作为鳞翅目的模式昆虫,其精子具有二型性,即有核精子和无核精子。有核精子与卵结合完成受精,无核精子辅助受精。成熟有核精子染色质高度凝集在精子头部,但成熟无核精子染色体松散排列在赤道板附近,随后逐渐消失。鳞翅目昆虫有核精子和无核精子成熟的分子机制目前尚不清楚。SR蛋白激酶(SR protein kinase,SRPK)是特异性催化SR蛋白(丝氨酸/精氨酸二肽重复序列蛋白家族)磷酸化的激酶家族,在RNA剪接体的组装和选择性剪接过程中发挥重要作用。近年来研究表明SRPK蛋白在合子发育阶段精子染色体重塑过程中也发挥调控作用。目前在家蚕中发现的SRPK基因仅有SRPK3,其是否参与家蚕有核精子和无核精子成熟过程染色体的动态变化尚且未知。本论文以家蚕为研究对象,解剖不同发育阶段的精巢组织,从形态上观察有核精子及无核精子的发生过程;定量PCR(q RT-PCR)检测SRPK3基因在家蚕不同组织、不同发育阶段、精巢不同发育阶段、有核精子及无核精子中的表达谱;在体外培养精子细胞中干涉SRPK3基因,研究其对精子发育的影响;在家蚕个体中干涉和过表达SRPK3基因,观察其对精子二型性分化及生殖的影响,探索SRPK3参与家蚕生殖调控的分子机制。主要研究结果如下:(1)家蚕有核精子及无核精子的发育过程。解剖5龄1天至蛾5天的雄蚕精巢,使用FITC标记的Tubulin抗体和DAPI染色。结果发现,有核精子束在5龄2天开始出现,在成熟早期,有核精子染色体向头部聚集凝缩,且大多数染色体呈环状;随后精子束逐渐伸长变细,在成熟后期以出泡方式丢失部分细胞质,最后发育为成熟有核精子束。无核精子束在预蛹期2天开始出现,其在成熟过程中首先伸长呈梭形,随后细胞核聚集在细胞中央赤道板附近,最后细胞核部分丢失,发育为成熟无核精子束。(2)SRPK3基因在家蚕中的时空表达谱。收集家蚕不同发育阶段的整虫和精巢,提取RNA,利用q RT-PCR检测SRPK3基因的时空表达谱。结果发现,SRPK3在幼虫取食期不同发育阶段无明显变化趋势,4龄取食期表达量较高;幼虫眠不同阶段SRPK3基因表达量无显著变化。在家蚕蛹发育过程中,雌蛹中SRPK3基因的表达量随着化蛹过程进行逐渐升高,在蛹4天达到峰值,随后又逐步下降,至蛹7天表达量最低;雄蛹中SRPK3基因在预蛹期1天至蛹6天表达量无显著变化,但在蛹7天骤然升高,达到峰值,表明SRPK3在雄虫化蛾前发挥关键作用。检测SRPK3基因在家蚕精巢不同发育阶段的表达谱发现,其在幼虫阶段的5龄3天达到峰值,5龄2天是有核精子开始成熟的阶段,表明其可能在此阶段发挥调控作用;其在成虫阶段的蛹3天达到峰值,预蛹2天后无核精子开始出现,其在该阶段的高表达可能与无核精子形成相关。使用细胞筛法获得蛹3天有核精子束和无核精子束的分离物,检测SRPK3在有核精子和无核精子中的表达谱,结果发现无核精子的SRPK3表达量是有核精子的1.7倍,表明SRPK3可能在成熟无核精子中发挥作用。(3)个体中干涉SRPK3基因。采用T7体外转录法合成SRPK3基因的ds RNA,注射5龄3天雄蚕血淋巴干涉其表达。结果发现,无核精子仍在预蛹第二天的雄蚕精巢中出现,但是其所占比例比对照组低97.7%,表明干涉SRPK3后无核精子比例下降。使用干涉SRPK3基因雄蚕和正常雌蚕交配后发现,雌蛾产卵量并无明显异常,但是后代不孵化卵数量增加至对照组的2.5倍。有核精子及无核精子中的差异表达基因如甲状腺信号通路BMSK0000595表达量下调了72.7%,IP3信号通路胰腺脂肪酶相关蛋白1(PNLIPRP1,BMSK0006978)基因上调了146.9%,均变化显著,表明干涉SRPK3基因在影响了无核精子的成熟过程。(4)个体中过表达SRPK3基因。构建SRPK3的过表达载体p IEx-4-[SRPK3],注射到4龄3天家蚕血淋巴。结果发现,过表达SRPK3不改变无核精子的出现时间,但是无核精子比例增加至对照组的9.02倍,呈极显著水平。使用过表达SRPK3基因的雄蚕和正常雌蚕交配,发现雌蛾产卵总量并无明显异常,但是不孵化卵数量增加至对照组的27.8倍。观察有核精子束和无核精子束形态发现,有核精子束的细胞核凝集过程异常,部分细胞核滞留胞质中,无法顺利到达精子的头部。检测在有核精子和无核精子中存在差异表达的基因发现,细胞骨架蛋白基因CPH19(cuticular protein hypothetical 19 precursor,BMSK0006531)表达量下调了91.5%,达极显著水平。表明过表达SRPK3可能降低细胞骨架蛋白基因CPH19的表达,进而影响有核精子成熟过程染色体向头部的凝集,具体机制还需进一步研究。本研究描述了家蚕有核精子及无核精子的成熟过程,系统检测了SRPK3基因在家蚕不同组织、不同发育阶段、精巢不同发育阶段、二型精子中的表达谱,通过在个体水平干涉和过表达SRPK3基因,观察其对有核精子和无核精子成熟的影响,及其对产卵的影响。发现SRPK3基因可能在无核精子染色质的松散状态保持中发挥关键作用,且其可能通过影响细胞骨架蛋白的表达,进而影响有核精子成熟过程染色体向头部的凝集,从而参与有核精子和无核精子成熟过程。该研究为进一步探索鳞翅目昆虫精子二型性发育的分子机制提供了理论基础。