单细胞RNA测序解析10周龄与23周龄鸭睾丸图谱的构建及差异分析

本研究通过单细胞RNA测序技术(scRNA-seq)构建了10周龄(IMT)与23周龄(MT)鸭睾丸的高分辨率细胞图谱，鉴定出17种睾丸细胞亚群（包括8种生殖细胞和9种体细胞），揭示了精子发生过程中核糖体、内质网蛋白加工和自噬通路的关键调控作用。研究发现TSSK3/TSSK2等新型分子标记物，并首次在禽类中发现颗粒细胞特异性标记EXFABP，为家禽生殖生物学研究提供了重要数据集和理论依据。

　　

在禽类生殖生物学领域，哺乳动物精子发生机制已有较深入研究，但禽类因其睾丸位于腹腔内的特殊解剖结构，其精子发生的分子机制仍存在巨大知识空白。鸭子作为重要经济禽类，其睾丸发育规律直接影响种禽繁殖效率，然而目前对鸭睾丸细胞异质性、基因表达模式及时空分化轨迹的认识十分有限。

针对这一科学问题，江苏省家禽科学研究所陶志云团队在《Poultry Science》发表了创新性研究。研究人员选取性成熟关键时间点（10周龄未成熟期和23周龄成熟期）的Jinding鸭睾丸样本，通过10×Genomics单细胞转录组测序技术，结合组织学分析、伪时间轨迹重建和蛋白互作网络分析等方法，系统绘制了鸭睾丸发育的细胞图谱。

研究首先通过组织学比较发现，10周龄鸭睾丸尚未形成管腔且无精子，而23周龄睾丸生精小管充满成熟精子。随后对54,702个睾丸细胞进行测序分析，构建了包含17个细胞亚群的完整图谱，包括：3种精原细胞(SPG)（未分化型、分化中型和分化型）、3种精母细胞(SPC)（早期、中期和晚期）、2种精子细胞(SPT)（圆形和伸长型），以及9种体细胞（含新发现的颗粒细胞群）。

在细胞标记物鉴定方面，研究取得多项突破：首次在禽类睾丸中发现颗粒细胞特异性标记EXFABP；鉴定ARHGAP15为T细胞新型标记；发现FDX1是Leydig细胞的特异性标记；证实TSSK3/TSSK2可作为伸长型精子细胞的标志物。特别值得注意的是，CCNA2被首次报道为分化中精原细胞的标记基因，暗示其在睾丸精原细胞调控中的潜在作用。

伪时间轨迹分析揭示了精子发生过程中的关键调控网络：MRPL13、MRPL2等线粒体核糖体蛋白基因在核糖体通路中作为核心枢纽，HSPA5参与内质网应激反应，PIK3C3调控自噬过程，这些基因均呈现随分化进程逐渐下调的表达模式。比较转录组分析发现，剪接体通路在生殖细胞和Sertoli细胞中均显著富集，其核心组分SNRPG、SF3B3和SNRPF在睾丸成熟过程中协调下调，提示它们可能作为精子发生进程的负调控因子。

在讨论部分，作者强调了该研究的三大创新点：一是首次建立禽类精子发生的高分辨率细胞图谱，填补了禽类生殖生物学研究的技术空白；二是发现EXFABP等新型细胞标记物，为后续细胞分选和功能研究提供分子工具；三是揭示剪接体通路在睾丸发育中的保守调控作用，为理解物种间生殖策略的进化 specialization 提供新视角。

这项研究不仅为禽类睾丸发育研究提供了宝贵的数据资源，其发现的分子标记和调控网络对提高种禽繁殖效率、开发雄性不育诊断标志物具有重要应用价值。研究人员特别指出，鸭睾丸中特有的SC3型Sertoli细胞和TSSK家族基因的表达模式，反映了禽类与哺乳动物在生殖调控机制上的进化差异，这为比较生殖生物学研究开辟了新方向。