《Gymnocypris Eckloni Herzenstein中生殖腺性别差异的多组学图谱及dmrt1基因的特征分析》

《Marine Biotechnology》：A Multi-omics Atlas of Gonadal Sex Differences and Characterization of the dmrt1 Gene in Gymnocypris Eckloni Herzenstein

本研究通过整合转录组学和代谢组学分析，揭示了鲌鱼性发育的分子机制。鉴定到18,687个差异基因（DEGs）和467个差异代谢物（DEMs），其中dmrt1基因在精子发生中起关键作用，其表达受甲基睾酮上调和雌激素下调调控，为水产养殖性别控制提供了理论依据。

　　

摘要

Gymnocypris eckloni Herzenstein（G. eckloni）是Schizothoracinae亚科中一种具有经济价值的物种，其表现出显著的性别二态性，这使得全雌性养殖具有很高的盈利能力。然而，该物种性别调控的分子机制仍不甚明了。本研究通过对成熟雄性和雌性生殖腺进行整合转录组学和代谢组学分析，揭示了G. eckloni中的性别相关差异。在正离子（POS）和负离子（NEG）模式下进行的代谢组学分析显示了不同的代谢物谱型，分别鉴定出204种和261种差异表达的代谢物（DEMs）。这些差异表达的代谢物主要富集在关键代谢途径中，如甘油磷脂代谢（POS）和不饱和脂肪酸的生物合成（NEG）。转录组测序共检测到18,687个差异表达基因（DEGs），其中包括与性别密切相关的基因dmrt1、foxl2和sox9b。通过对DEGs和DEMs进行整合的KEGG通路分析，发现了共同的通路，包括不饱和脂肪酸的生物合成以及甲状旁腺激素的合成、分泌和作用。在这些差异表达基因中，我们重点关注了dmrt1，该基因在脊椎动物中与雄性生殖腺发育密切相关。我们的分析表明，dmrt1的编码序列（CDS）长度为780个碱基对，编码260个氨基酸残基。系统发育和结构分析证实了dmrt1在真骨鱼类中的进化保守性。qRT-PCR结果显示，睾丸中的dmrt1表达水平显著高于其他组织（P < 0.05）。化学原位杂交（CISH）技术将dmrt1的mRNA主要定位在精原细胞中。激素处理实验表明，注射甲基睾酮（MT）后，dmrt1在雌性和雄性生殖腺中的表达均显著上调，峰值出现在24小时（P < 0.05）；而雌二醇（E2）处理则导致其表达下调。这些发现加深了我们对G. eckloni性别相关生物学的理解，为水产养殖中的性别控制策略提供了宝贵的见解，并推动了Schizothoracinae鱼类性别分化研究的进展。