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犏牛精子发生阻滞的比较转录组研究
2015-07-21 16:13     (点击次数:)

曾贤彬,钟金城

中国科学生命科学2014,44(6):584-601.

摘要:犏牛是牦牛与普通牛的杂交后代,其F1代雄性不育是牦牛杂交改良中的一大难题。本文通过采用高通量测序技术(RNA-seq)分别对健康成年犏牛和牦牛的睾丸组织进行转录组测序和比较研究,探讨犏牛激素调节、精子发生和细胞凋亡等相关基因的表达情况。结果表明:1、犏牛、牦牛睾丸中分别有17,784和18,529个基因表达,在犏牛睾丸组织中显著表达上调和下调的基因分别有5,000和4,089个。2、犏牛睾丸组织中睾酮合成相关基因和抑制素基因均表达显著上调,认为前者的表达上调可能促进睾丸内睾酮分泌和后者的表达,而后者的表达上调可能分别抑制和几乎不影响脑垂体前叶合成、分泌促卵泡刺激素和黄体生成素。这可能导致了犏牛促卵泡刺激素分泌不足或激素分泌失衡等结果而不育。3、比较睾丸组织中细胞标记基因在两种牛间的表达差异,发现犏牛精原干细胞、支持细胞、间质细胞、肌样细胞(睾丸纤维化)等细胞的和已分化精原细胞的分别呈显著表达上调和下调,而减数分裂后期或精子形成期的呈极显著下调。精原干细胞自我更新及分化异常可能导致犏牛精子发生障碍,这与视黄酸(Retinoic Acid, RA)信号通路障碍密切相关。Syce3、Fkbp6、Dmrt7等在犏牛睾丸组织中极显著表达下调与同源染色体间,尤其性染色体间的联会复合体数量减少有关。Spo11、Dmc1分别参与双链断裂和同源修复过程,其在犏牛睾丸中表达下调可能使联会复合体减少和同源修复失常。参与高度浓缩细胞核的相关基因,尤其是Tnp2、Hmgb4和H1fnt等几乎不表达及其调控基因Crem、GRTH/DDX25等极显著下调表达,可能导致犏牛生精细胞最终只能分化至圆形精子细胞阶段。4、促凋亡相关基因,如p53、TNF-α、Trail、Bmp8b、Bax、Caspase-3、Caspase-6和Caspase-7基因表达均显著上调,而抑凋亡基因,如survivin、Bcl-2等显著下调,这可能是导致犏牛睾丸组织中有更多的生精细胞发生凋亡的原因之一。本研究通过对与生殖相关基因的表达分析,为揭示犏牛雄性不育机理以及牦牛杂交改良研究提供了理论基础。

关键词:犏牛;牦牛;转录组;精子发生

原文链接:http://life.scichina.com:8082/sciC/CN/abstract/abstract514686.shtml

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