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青鳉作为研究硬骨鱼性别差异和性分化的典型模型具有以下几个特点:(1)青鳉的性别决定系统是XX/XY,并且在硬骨鱼中,它是较早确定性别决定基因的几个物种之一,dmy是青鳉性别决定基因以及启动雄性分化的启动子。(2)青鳉可以通过外源激素人工诱导发生性逆转,引起第二性征改变。(3)三个月即可性成熟,具有大量的种间杂交品系和自交品系。青鳉dmy基因能启动上调雄性通路相关基因gsdf,dmrt1,sox9a2等,同时抑制雌性性别分化通路。Gsdf保守存在于硬骨鱼中,是雄性分化通路重要的开关基因,在青鳉雄性分化通路研究过程中发现,gsdf基因在胚胎36时期开始表达,cyp19b在胚胎39时期表达。硬骨鱼的大脑即使在成年期也呈现出显著的性别可塑性,而这几乎都归因于硬骨鱼特有的性别分化过程。在青鳉中研究发现成年时期脑中cyp19b表达量雌性高于雄性,幼年时期则无明显差别,青年时期逐渐产生性别差异。Cyp19b在大脑性分化过程中扮演着重要的角色,但其作用机制尚不明确。LH(luteinizing hormone),黄体生成素,是一种重要的促性腺激素,由腺垂体分泌细胞分泌,作用于性腺与其表面的膜受体结合,促进性激素的分泌,进而促进生殖细胞的发育和性腺成熟。由此我们产生疑问gsdf与cyp19b及lh之间是否存在相互作用。我们首先用Western blot(免疫蛋白印迹)的方法验证了Cyp19b在野生型雌雄青鳉脑和性腺中的蛋白表达,结果显示Cyp19b在脑中大量表达,在性腺中表达较少,且分子量为47kda。继而通过单色免疫组化实验对野生型青鳉脑和性腺中的cyp19b进行初步定位,发现cyp19b主要表达于垂体中的神经垂体部分,在精巢中主要表达于输精导管上皮细胞,在卵巢中主要表达于卵巢生发上皮细胞中。之后对野生型青鳉脑垂体和性腺进行Cyp19b和Lh双色荧光共定位,发现继性腺发育早期(1月龄)的垂体中Cyp19b无明显性差,在2月龄及以后呈明显的雌性高于雄性的性差模式。然后以gsdf敲除XY型♀青鳉为背景探究gsdf与cyp19b及lh的潜在联系。研究发现gsdf敲除型青鳉在幼鱼期(1月龄)与野生型雌雄青鳉在脑垂体中cyp19b及lh信号表达无明显差异。在成鱼期时gsdf敲除XY型♀Cyp19b及Lh表达结果同野生型雌雄垂体相比明显下调,且Lh信号高于野生型雄性低于野生型雌性。与此同时,对野生型雌雄性腺及gsdf敲除XY型♀青鳉卵巢进行Cyp19b和Lh的共定位。实验室前期构建的gsdf敲除型XY♀青鳉卵巢为巨大卵巢,且高度不孕,其卵巢只含有未发育成熟的卵母细胞,只有少部分的纯合子表现为低孕,gsdf的敲除诱发性腺发育走向雌性通路,说明gsdf的敲除影响了性腺发育。性腺Cyp19b及Lh双色荧光定位结果显示Cyp19b在生发上皮层的颗粒细胞层有所表达,野生型雌性生发层较厚,表达量较多,敲除型青鳉较薄,表达量较少,并且在敲除型青鳉中观察到大量停留在卵黄分裂前期的卵母细胞,Cyp19b在性腺中的表达量也随着时期的进行,表达量逐渐增多。野生型精巢Cyp19b定位在输精导管上皮细胞,Lh定位在间质细胞中。与此同时实验室又构建了gsdf过表达载体系统,通过显微注射方法注射到青鳉受精卵一细胞期,得到了XX型雄性个体。gsdf的敲除和转基因过表达双重验证了其对于启动雄性分化的重要作用。在对过表达gsdf的XX♂青鳉脑垂体及性腺的Cyp19b及Gsdf的荧光共定位中,在垂体及性腺中均发现了cyp19b-gsdf共表达的阳性细胞,提示了gsdf可能参与调控垂体性腺轴的相关性分化。为了进一步确定gsdf通过垂体性腺轴调控性分化潜在的分子机理,我们使用来自野生型和突变型性腺的RNA,通过反转录得到cDNA,进一步使用实时定量PCR评估Cyp19b和Lhr的表达。并且使用酶联免疫试剂盒对野生型和突变型青鳉血液中的雌雄激素含量进行测定,结果发现gsdf敲除型雌性青鳉Cyp19b及Lhr比正常雌性均减少呈被抑制趋势,gsdf过表达则上调cyp19b及lhr的表达。gsdf敲除XY♀雌激素雄激素同正常雌性相比显著减少,gsdf过表达XX♂中雄激素含量显著升高,说明gsdf的表达刺激了雄激素的产生,雄激素产生则由Gn Rh(促性腺激素释放激素)刺激脑垂体分泌促性腺激素卵泡刺激素(Fsh)和黄体生成素(Lh),进而与性腺表面的受体Fshr和Lhr结合,刺激性腺分泌性激素。总之,gsdf通过垂体-性腺轴对性分化和性腺发育以及对Cyp19b表达和促性腺激素Fsh和Lh信号受体表达的影响,是卵巢或精巢发育重要的潜在因素。gsdf也直接或间接调节cyp19b,Fshr和Lhr在性腺中的表达,从而影响到性腺中性激素的表达,进而由性腺反馈到垂体的Lh和Cyp19b的合成和分泌。