秀丽线虫（Caenorhabditis elegans）精子细胞由于其结构简单、功能单一成为研究细胞极性建立和细胞定向运动机理的模式材料。减数分裂产生的精子细胞必须经过精子激活过程才能完成细胞极性建立并获得定向运动能力，成为具有受精功能的精子。秀丽线虫精子激活过程中，球形、对称的精子细胞经过形变成为具有可爬行的伪足、不对称的精子。spe-8信号通路在秀丽线虫精子激活过程中发挥重要作用，但是对于SPE-8上下游的信号通路的研究仍是一片空白，也没有鉴定出诱导spe-8信号通路的精子细胞激活启始因子。　　 作为生物体必需的微量营养元素，锌对于多个物种的精子细胞成熟和运动都是必不可少的，而人体锌匮乏可引起男性不育。锌元素在秀丽线虫体内的匮乏，可引起秀丽线虫发育停滞和生殖缺陷。我们发现锌离子体外可诱导线虫精子细胞激活成为可运动的精子。在精子细胞激活前后，锌离子在胞内分布发生明显改变，并且锌离子在雌雄同体的受精囊及雄虫的生殖腺内有富集，说明锌离子可能是秀丽线虫内源性的精子激活诱导因子。进一步的研究表明，锌离子通过线虫精子细胞的SPE-8信号通路完成精子激活过程。通过体外的药理学实验，我们发现胞内的钙离子信号通路和MEK信号通路在秀丽线虫精子激活过程中发挥重要作用，而且JNK/p38的激活剂AEBSF本身就可以诱导秀丽线虫精子激活。　　 通过化学诱变和突变体筛选，克隆并鉴定了参与秀丽线虫精子激活的重要基因spe-102。带有spe-102纯合突变的雌雄同体完全没有育性，但是spe-102纯合突变雄虫的育性不受影响。带有spe-102纯合突变的雌雄同体可以产生精子细胞，但是体内不能被激活成为具有生物学功能的有极性、可运动的精子。与正常的雄虫交配后，雄虫精液中的蛋白酶TRY-5可以激活spe-102雌雄同体的精子细胞，并产下雌雄同体自己的后代。SPE-102在线虫的精子细胞内特异表达并定位在精子细胞特异的膜器MO(membrane organelles)上。这些结果表明，SPE-102是雌雄同体精子特异基因，参与精子激活过程而与减数分裂过程无关，是雌雄同体精子激活重要的参与蛋白。　　 本论文发现了启始和参与秀丽线虫精子激活的重要因子，包括微量元素锌离子和蛋白质SPE-102;解析了参与线虫精子激活的信号网络。这些研究有助于我们进一步认识和了解秀丽线虫精子细胞极性建立的机理。