中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）性别分化和性腺发育中PLA2和RDH13的鉴定与功能表征

《Aquaculture》：Identification and functional characterization of PLA2 and RDH13 in sex differentiation and gonadal development of Chinese mitten crab ( Eriocheir sinensis)

　　

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  时间序列转录组的 WGCNA 分析鉴定了中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）早期发育性分化的 10 个关键候选基因。
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  基于文献证据、通路作用及 WGCNA 支持，优先选择了PLA2和RDH13。
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  首次全面绘制了PLA2和RDH13在中华绒螯蟹（E. sinensis）性腺发育过程中的时空表达谱。
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  PLA2 和 RDH13 分别通过花生四烯酸代谢和蜕皮酮信号通路驱动卵巢发育。

引言

中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）是中国最具经济价值的十足目甲壳动物之一。E. sinensis在生长性能和经济性状上表现出显著的性别二态性，具体涉及生长速率、体型大小、营养风味、性腺指数（GSI）以及性成熟时间。通常，性成熟雄性个体体型大于雌性。相反，雌性因其较高的 GSI 和独特的营养特征而深受消费者青睐，具有较高的市场价值。为解决混养过程中固有的成熟不同步和生长异质性等挑战，建立单性养殖技术对于产业的高效发展变得至关重要。最近的研究表明，建议对E. sinensis进行全雌性养殖，因为与混养或全雄养殖相比，这能带来更高的存活率、更大的个体和更大的经济效益（Zhang et al., 2026）。

阐明性别决定和分化的机制是全面理解生殖和发育生物学的基础。在十足目中，遗传性别决定（GSD）是主要的性别决定机制。大量研究揭示，十足目动物拥有多样且复杂的染色体性别决定系统，包括 XX/XY、ZW/ZZ、XX/XO 以及多性染色体系统（Wang et al., 2024）。在E. sinensis中，研究人员利用高通量测序确认性连锁单核苷酸多态性在雌性中呈杂合状态，从而确立了 ZW/ZZ 遗传性别决定系统（Cui et al., 2015）。除了遗传因素外，甲壳动物的性别发育具有高度可塑性，也受环境因素影响。在环境影响因素中，盐度贯穿中华绒螯蟹的幼体发育和迁移过程，作为早熟和卵巢成熟的关键决定因素（Long et al., 2018）。

甲壳动物的性分化由一个复杂的内分泌调控网络调节，主要组成部分包括 X-器官 - 窦腺复合体（XO-SG）、Y-器官（YO）和雄化腺（AG）（Nagaraju, 2011）。值得注意的是，由 AG 分泌的类胰岛素雄化腺激素（IAG）被认为是雄性性分化的“主控开关”（Cui et al., 2021）。在Macrobrachium rosenbergii中，通过 siRNA 干扰沉默IAG基因可诱导雄性个体雌化甚至完全性反转（Ventura et al., 2012）。在中华绒螯蟹中也存在类似现象（Fu et al., 2020）。在转录水平上，已证明Dsx-like能与EsIAG启动子直接相互作用，从而参与早期性分化（Wang et al., 2023）。此外，Dmrt家族成员与 AG 发育和雄性分化密切相关（Zhang et al., 2023），而甲壳类雌性性激素 1（CFSH-1）则是维持雌性特征的关键因素（Zhu et al., 2022）。CFSH-1 与 IAG 之间的相互作用有助于调节E. sinensis的性别发育。总之，这些研究已鉴定出参与甲壳动物性分化的几个关键调控因子。鉴于目前对E. sinensis性分化和性腺发育分子机制的理解有限，迫切需要进一步研究关键调控基因及其生物学功能。

E. sinensis的生活周期包括五个主要发育阶段：受精卵、无节幼体、大眼幼体、幼蟹和成体阶段（Cui et al., 2021）。形态上，E. sinensis在无节幼体和大眼幼体阶段没有可辨的外部性别差异（Huang et al., 2026）。观察研究表明，从幼蟹 I 期到 III 期，两性均具有三角形腹部，缺乏可识别的性别二态特征。直到幼蟹 IV 期才开始出现外部形态性别分化；在此期间，雌性发育出四对胸足，而雄性第一对胸足特化为生殖足，其余胸足退化（Yang et al., 2018）。这一关键形态分化节点的识别为早期性别鉴定及后续人工干预研究提供了重要的时间参考。尽管形态分化首先在幼蟹 IV 期观察到，但转录组证据表明分子性分化开始得早得多。关于性分化的关键节点，转录组分析揭示囊胚期后几个关键候选基因显著上调，表明性别决定过程可能在此时期后启动（Du et al., 2019）。对该过程的系统阐述不仅丰富了甲壳动物发育的理论框架，也为单性养殖技术的推进提供了坚实的科学基础。

磷脂酶 A2（PLA2）是磷脂代谢中的关键酶，水解磷脂释放花生四烯酸（AA），从而为前列腺素（PGs）等生物活性介质的合成提供必需底物（Santiago Valtierra et al., 2024）。在甲壳动物中，如Penaeus monodon，PG 合成通路也被证明可能参与卵巢发育的调节（Wimuttisuk et al., 2013）。相反，视黄醇脱氢酶 13（RDH13）是短链脱氢酶/还原酶（SDR）超家族的成员，定位于线粒体，负责催化视黄醛与视黄醇之间的转化（Belyaeva et al., 2007）。新兴证据表明，RDH13不仅参与动物色素沉着，在卵黄发生期间也发挥潜在功能。在本研究中，采用转录组测序结合加权基因共表达网络分析（WGCNA）鉴定了与E. sinensis性分化相关的候选基因。PLA2和RDH13被选中进行进一步研究，以表征它们在性腺发育过程中的时空表达模式和生物学功能，旨在提高我们对性分化分子机制的理解，并为单性养殖提供理论基础。

章节摘要

实验材料

本研究中使用的中华绒螯蟹无节幼体和大眼幼体采集自中国江苏省南通市如东县的一个蟹苗繁育基地。根据先前文献描述的形态学标准，在显微镜下鉴定幼体的发育阶段（Montú et al., 1996）。在整个培养期间，幼体每日喂食四次。从无节幼体 II 期（Z2）到无节幼体 IV 期（Z4）阶段提供新鲜轮虫，随后

早期发育阶段的IAG表达模式

基于性别鉴定结果，通过 qRT-PCR 研究了E. sinensis雌雄个体在早期发育阶段的IAG基因表达模式。如图 1B 所示，在无节幼体和大眼幼体阶段，两性的IAG表达均保持在低水平。然而，在 J1 期之后，雄性个体的IAG表达急剧增加（p < 0.001）。

转录组组装、注释和质量评估

对 24 个E. sinensis个体在早期发育阶段进行了转录组测序。详细

讨论

在中华绒螯蟹中，性分化始于早期发育阶段，由内分泌信号和多基因调控网络的组合共同主导。当前的胚胎转录组数据表明，E. sinensis的性别决定可能在囊胚期后触发（Du et al., 2019），直到幼蟹 IV 期外部性别二态性才变得明显（Wang et al., 2023）。通常，与性分化相关的分子程序先于

结论

在本研究中，采用组织学和转录组 WGCNA 分析相结合的方法，系统表征了中华绒螯蟹早期性分化和性腺发育的内在特征。鉴定出幼蟹期（J1–J2）是早期性分化的关键阶段，并成功鉴定出与性激素、脂质和视黄醇代谢密切相关 核心基因共表达模块。进一步调查

CRediT 作者贡献声明

Xinping Guo： 撰写 - 初稿，调查，数据整理。Qifeng Chen： 调查，形式分析。Longlong Fu： 验证，调查。Xiaobin Qian： 软件，形式分析。Cong Zhang： 可视化。Xianhui Ning： 方法论，数据整理。Shaowu Yin： 监督。Kai Zhang： 撰写 - 评审与编辑，可视化，构思。

利益冲突声明

作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能会影响本文报告的工作。

致谢

本研究由以下资助项目支持：江苏省科技计划专项（现代农业关键技术研发计划）（BE2023301），江苏省重点研发计划（BE2022375）。

Xinping Guo|Qifeng Chen|Longlong Fu|Xiaobin Qian|Cong Zhang|Xianhui Ning|Shaowu Yin|Kai Zhang