凡纳滨对虾IAG基因的表达调控与作用机制研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院海洋研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:loyovue0603
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雄性甲壳动物特有的内分泌器官—促雄性腺(androgenic gland,AG)—是调控雄性性别分化和性腺发育的重要器官,其分泌的胰岛素样促雄性腺素(insulin-like androgeic gland hormone,IAG)在这些过程中发挥主导作用。研究表明,位于甲壳动物眼柄中的X-器官/窦腺复合体(X-organ/sinus gland complex,XO/SG)所分泌的神经肽类激素对IAG基因的表达具有负向调控作用,而促雄性腺分泌的IAG基因则与位于精巢的受体互作,它们之间通过”眼柄-促雄性腺-精巢”的内分泌轴共同调控着甲壳动物雄性性别发育。然而,XO/SG复合体分泌的神经肽类激素对IAG基因表达的调控机制以及IAG调节精巢发育的作用途径仍未得到明确解答。在本论文中,我们通过眼柄摘除、比较转录组、RNA干扰、DNA pull-down等实验手段,对影响IAG基因表达调控及其所影响的精巢中下游靶基因进行了筛选鉴定,以期为IAG基因的表达调控及其作用机制提供分子证据。本文取得的主要研究进展如下:(1)通过对单侧眼柄摘除前后以及LvIAG基因干扰前后的雄性凡纳滨对虾促雄性腺组织进行转录组Illumina测序和分析,分别鉴定获得了67个(其中上调26个,下调41个)和168个(其中上调78个,下调90个)差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)。Lv IAG和部分参与性别发育过程的基因在眼柄摘除后均发生明显上调,而在RNAi后则发生明显下调。同时,蜕皮激素信号通路中的核激素受体4基因(Lv HR4)在眼柄摘除后显著下调。进一步通过定量PCR检测发现Lv IAG与Lv HR4等蜕皮通路基因在不同蜕皮阶段均存在周期性表达变化并且表达模式存在明显的相关性。注射外源蜕皮激素20-羟基蜕皮酮(20E)后,Lv IAG的表达水平在不同蜕皮时期均受到剂量依赖的下调表达。结果表明,蜕皮激素调控通路可能在”眼柄-促雄性腺”调控途径中发挥桥梁作用。(2)制备了LvIAG启动子区DNA序列,利用DNA Pull-down和蛋白质谱技术,获得了与Lv IAG启动子区DNA具有潜在结合能力的核蛋白信息,共鉴定获得20个蛋白,其中两个具有潜在的DNA结合能力的蛋白TDP-43和PCBP3,它们在眼柄摘除后的对虾促雄性腺中发生差异表达,暗示着它们可能是Lv IAG基因转录表达的调控因子。(3)开展了单侧眼柄摘除前后以及LvIAG基因干扰前后对虾的精巢比较转录组测序分析,共分别鉴定获得267个(其中上调238个,下调29个)和97个(其中上调68个,下调29个)DEGs。功能注释及分析发现,细胞色素P450酶系和泛素化系统等相关基因在眼柄摘除后发生明显的上调表达,而在Lv IAG基因干扰后部分基因表达下调,结果表明这些过程可能参与IAG调控的精巢发育的过程。通过本文的研究,初步发现了部分参与IAG基因表达调控及其对精巢发育作用相关的基因信息,为理解IAG基因的功能调控机制提供了新的认识,为后续深入开展雄性性别发育机制研究提供了重要数据基础。
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