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《中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)》 2018年
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对虾促雄性腺激素的受体鉴定及表达调控机制研究

郭勍  
【摘要】:甲壳动物具有独特的内分泌调节系统,调控包括性别分化、生长和蜕皮等生理过程。研究表明,甲壳动物的“眼柄—促雄性腺(androgenic gland,AG)—精巢”内分泌轴在雄性性别分化中起着关键作用。然而,目前除了对AG分泌的胰岛素样促雄性腺激素(insulin-like androgenic gland hormone,IAG)在雄性性别分化中的功能研究已经比较多以外,该内分泌轴调控过程中其它关键因子还研究较少,甲壳动物性别分化的机制亟待深入研究。同时,甲壳动物的生长过程具有性别二态性,雌雄个体大小差异显著。因此,作为甲壳动物的代表物种,开展对虾性别分化的研究具有重要理论意义和经济价值。本论文针对对虾“眼柄—AG—精巢”内分泌调控轴几个关键分子开展研究,鉴定了IAG受体、调控IAG基因的CHH家族神经肽及其受体,系统研究了它们在对虾雄性性别分化中的功能。研究结果不仅丰富了对虾“眼柄—促AG—精巢”内分泌轴调控过程和雄性性别分化机制的基础理论,也为发展新型的对虾单性化技术提供了新的线索。论文主要的研究进展如下:1.克隆了中国明对虾促雄性腺激素受体基因的cDNA序列全长,命名为FcIAGR。氨基酸序列分析显示其是酪氨酸激酶受体,属于胰岛素受体家族,具有胰岛素受体家族保守的结构域,包括两个L结构域、一个富含半胱氨酸的结构域、三个FN-III结构域、一个跨膜结构域、一个酪氨酸激酶结构域。FcIAGR基因主要在AG和精巢中表达。精巢原位杂交结果表明,FcIAGR基因在次级精母细胞以及精细胞中均有表达。荧光共定位和酵母双杂交实验显示,Fc IAGR可以与中国明对虾IAGs(FcIAG1和FcIAG2)相互作用。使用RNA干扰(RNAi)技术敲降FcIAGR基因的表达后,次级精母细胞向精细胞发育的过程受阻,表明FcIAGR基因参与了精子发生。以上研究结果为进一步开展对虾雄性性别分化机制的研究奠定了基础。2.鉴定了两条凡纳滨对虾雌雄个体差异表达的CHH基因(LvCHH4751和LvCHH4752)。氨基酸序列分析显示它们都属于CHH家族I型蛋白,包含信号肽、前导肽、成熟肽,保守的二盐基切割位点(KR)和酰胺化位点(GK)。LvCHH4751和LvCHH4752基因主要在雌雄个体的眼柄和性腺表达,且在雄性个体眼柄中的表达量显著高于雌性个体。原位杂交的结果表明LvCHH4751和LvCHH4752基因均分布在眼柄的神经内分泌细胞中。使用RNAi技术分别敲降LvCHH4751和LvCHH4752基因的表达后,均引起凡纳滨对虾IAG(LvIAG)基因表达量的显著升高。雄性对虾注射LvCHH4751或LvCHH4752重组蛋白后,LvIAG基因的表达量显著降低。以上研究结果表明,LvCHH4751和LvCHH4752可以负调控LvIAG基因的表达。3.鉴定了一条凡纳滨对虾鸟苷酸环化酶的cDNA序列,命名为LvGC。氨基酸序列分析显示其是一次跨膜受体,具有受体鸟苷酸环化酶的保守结构域,包括胞外的配体结合结构域、胞内的蛋白激酶结构域和鸟苷酸环化酶催化结构域。LvGC基因主要在雌雄个体的神经组织中表达,在雄性眼柄中的表达量显著高于雌性。亚细胞定位显示,LvGC是膜蛋白。使用RNAi技术敲降LvCHH4751或LvCHH4752基因的表达后,LvGC基因的表达量均显著降低。在雄性对虾中注射LvCHH4751重组蛋白后,神经组织中LvGC基因的表达量显著升高;在雄性对虾中注射LvCHH4752重组蛋白后,眼柄和神经组织中LvGC的表达量均显著升高。酵母双杂交实验证明,LvGC与LvCHH4751和LvCHH4752之间存在相互作用。使用RNAi技术敲降LvGC基因的表达后,LvIAG基因的表达量显著升高。以上结果表明,LvCHH4751和LvCHH4752可能通过与其受体LvGC相结合,抑制LvIAG基因的表达。本文的研究结果为深入解析对虾“眼柄—AG—精巢”内分泌轴调控雄性性别分化的机制提供的重要证据。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S917.4

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