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黄鲈性别分化机制不明,影响单性养殖。研究人员开展黄鲈 dmrt1 基因对性别分化影响的研究,发现干扰 dmrt1 siRNA 可使雌性比例升至 70.09% ,影响精子生成,还与生长相关。该研究为黄鲈养殖提供理论依据。
在水产养殖的世界里,黄鲈是一种备受关注的鱼类。它属于雄性异配性别物种(XX/XY),在自然环境中,其性别比例接近 1:1。但有趣的是,雌性黄鲈比雄性体型更大、生长速度更快。这一特性让人们看到了单性雌性黄鲈养殖的潜力,因为这可能大大提高黄鲈养殖的经济效益。然而,目前人们对黄鲈雄性性别分化和决定的潜在机制了解还十分有限。如果能找到相关关键基因并深入研究其功能机制,就有可能通过人工手段控制黄鲈性别,实现单性黄鲈的快速精准育种。在这样的背景下,美国俄亥俄州立大学的研究人员开展了一项关于黄鲈性别分化的研究,相关成果发表在《Aquaculture Reports》上。
研究人员主要运用了 RNA 干扰(RNAi)技术,通过干扰黄鲈体内 dmrt1 基因的表达,探究其对黄鲈性别分化的影响。研究中使用的实验鱼在俄亥俄州立大学水产养殖研究中心培育,实验设计了多个实验组和对照组,包括 PBS 对照组、甲基睾酮(MT)不同浓度的阳性对照组以及 dmrt1 siRNA 处理组等。
研究结果如下:
- 目标基因表达:通过基因组同源性比较获得黄鲈 dmrt1 的全长序列。分析发现,dmrt1 基因主要在性腺组织表达,且雄性组表达量显著高于雌性组;sox9a 基因主要在脑和性腺组织表达,雄性性腺中的表达量显著高于雌性;cyp19a1 基因主要在性腺组织表达,雌性组表达量显著高于雄性;cyp19a2 基因主要在脑组织表达,雄性和大雌性组表达量显著高于小雌性组;foxl2 基因主要在性腺组织表达,大雌性组表达量显著高于雄性和小雌性组。此外,实验验证了设计的 siRNA 可有效下调 dmrt1 基因表达,同时使 cyp19a1、foxl2 和 hsp70 基因表达上调。
- 性腺发育和结构:观察不同组黄鲈的性腺形态和结构,发现雌性性腺为单一长圆柱形,雄性为双细长管状。dmrt1 - siRNA 处理组的雄性性腺中精子数量减少、成熟度降低,而对雌性性腺结构无明显影响。
- 性别比例和性别分化:统计分析表明,dmrt1 - siRNA 处理组的雌性鱼数量显著增加,占比达到 70.09% ,而雄性鱼数量显著减少。MT 阳性对照组中,所有雌性均性逆转为雄性。
- 解剖分析和生理指标:注射 siRNA 使处理组在性腺、肝脏等器官重量以及性腺成熟系数(GSI)、肝脏体指数(HSI)和脏体指数(VSI)等生理指标上与对照组存在显著差异。处理组雌性鱼体重、体长等指标显著增加,雄性鱼部分指标有不同变化,且处理组鱼后期生长速度加快。
研究结论和讨论部分指出,该研究证实了 dmrt1 和 sox9a 是黄鲈睾丸分化相关基因,foxl2 和 cyp19a1 是卵巢分化相关基因。干扰 dmrt1 - siRNA 可导致黄鲈部分雌性化,这可能是因为影响了雄激素合成机制,同时激活了雌性性别决定相关机制,如 cyp19a1 的表达。这表明 dmrt1 可能是黄鲈雄性性别分化机制中的关键基因,但可能还有其他基因参与,有待进一步探索。此外,dmrt1 基因表达水平还间接影响黄鲈生长速度。该研究为深入理解黄鲈性别决定和分化的分子基础提供了重要依据,为黄鲈单性养殖的发展提供了理论支持,有助于推动水产养殖业更高效地发展。