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种马精浆中miR-34b与miR-122表达动态揭示精子运动力与受孕成功率的关键调控机制
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月03日 来源:Animal Reproduction Science 2.2
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本研究聚焦种马繁殖效率瓶颈问题,通过分析精浆中miR-34b、miR-122和let-7a的表达模式,首次揭示这些microRNA与精子渐进运动力(HPM/LPM)及受孕成功的关联。团队发现HPM组中miR-34b和miR-122表达分别上调11倍和6倍,且与总运动力呈正相关(r=0.674),通过生物信息学分析鉴定出102个靶基因网络及19个关键互作蛋白,为种马繁殖力评估提供了新型分子标志物。
种马繁殖力的分子密码:精浆microRNA如何改写育种评估标准?
在赛马育种产业中,每匹冠军种马的精液价值可高达数百万美元,但传统精液参数仅能预测60%的生育能力,剩余"不明原因不育"长期困扰育种者。更棘手的是,种马繁殖窗口期短暂,而现行基于计算机辅助精液分析(CASA)的运动力指标(如渐进运动力)存在显著局限性。这种困境催生了寻找更精准生物标志物的迫切需求——能否从精浆中那些稳定存在的微小RNA(microRNA)里,破解种马生育力的分子密码?
来自安卡拉大学的研究团队在《Animal Reproduction Science》发表的研究给出了肯定答案。他们锁定三个与哺乳动物精子功能密切相关的microRNA:调控染色质包装的miR-122、影响精子聚集的miR-34b,以及参与运动调控的let-7a,通过多维度实验揭示这些"分子开关"如何决定种马繁殖效能。
关键技术路线
研究纳入15匹5-15岁健康种马,按渐进运动力≥40%(HPM组,n=8)和<40%(LPM组,n=7)分组,同步跟踪人工授精后14天受孕结果。采用CASA分析精子运动参数,流式细胞术检测线粒体膜电位(HMMP)、质膜顶体完整性(PMAI)等6项功能指标。通过改良Trizol法提取精浆RNA,经poly(A)尾添加和qPCR定量microRNA表达。利用miRDB/miRTarBase数据库预测靶基因,STRING平台构建蛋白互作网络(PPI)并进行功能富集分析。
结果精要
1. 运动力参数差异验证
HPM组总运动力(82.13±3.04% vs 61.57±12.09%)和渐进运动力(45.88±6.03% vs 16.43±3.46%)显著高于LPM组(p<0.01),且非获能精子率(45.76±3.92% vs 38.33±6.24%)存在显著差异(p<0.05),印证分组合理性。
2. microRNA表达风暴
HPM组中miR-34b和miR-122表达量分别暴增11倍和6倍(p<0.05),且miR-34b与总运动力呈强正相关(r=0.674, p<0.01)。而let-7a在两组间无显著差异,暗示其可能不参与运动力调控。
3. 生物信息学解密
靶基因预测发现102个核心基因形成421条互作边,其中19个蛋白构成关键网络节点。功能富集显示这些基因密集参与"染色质重构"、"精子获能"和"活性氧代谢"等生殖相关通路,特别是miR-122调控的TNP2(过渡蛋白2)基因被证实与精子染色质压缩直接相关。
讨论与行业变革
这项研究首次绘制了种马精浆microRNA与繁殖性能的定量关系图谱:
研究团队特别指出,精浆microRNA的稳定性使其具备成为"液态活检"标志物的潜力,未来或可开发便携式检测芯片。正如通讯作者Ergun Ak?ay强调:"这些分子指纹不仅能评估现有生育力,更能预测种马未来3-5年的繁殖潜能。"这项成果为马匹育种行业从经验主义走向精准医学迈出关键一步。
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