聊一聊貝類變性那些事

有性生殖是多細(xì)胞動(dòng)物增殖的一種普遍方式，是多細(xì)胞動(dòng)物物種繁衍的基礎(chǔ)。性別決定與分化是動(dòng)物有性生殖的關(guān)鍵過(guò)程。軟體動(dòng)物(Mollusca)又稱貝類，是動(dòng)物界中的第二大類群，種類繁多、分布廣泛，具有重要的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。貝類不僅具有復(fù)雜多樣的有性繁殖模式，而且擁有多種多樣的性別類型，有雌雄同體、雌雄異體、雄性先熟、性轉(zhuǎn)換等多種形式。近年來(lái)，隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展，貝類性別決定與分化相關(guān)研究進(jìn)展快速，研究人員利用候選基因法、QTL定位法、轉(zhuǎn)錄組等方法在一些重要經(jīng)濟(jì)貝類中篩選到一些性別決定與分化相關(guān)基因。

組學(xué)技術(shù)在貝類性別決定與分化相關(guān)基因鑒定中的應(yīng)用

早期研究者主要利用基于同源序列的候選基因法挖掘貝類性別決定與分化相關(guān)基因。近年來(lái)高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展快速，為生命科學(xué)研究造了前所未有的靈敏度和深度。研究人員從全基因組水平利用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序/RNA-Seouencino.RNA-Sed)等技術(shù)鑒定出一批與貝性別決定和分化相關(guān)的候選基因，極大地推動(dòng)了貝類性別決定與分化機(jī)制的研究進(jìn)程。

貝類性別決定與分化相關(guān)基因研究進(jìn)展

Dmrt (doublesex and mab-3 related transcription factor)基因是一類能編碼鋅指DM結(jié)構(gòu)域的基因。Dmrt基因也是貝類中研究最多的性別決定與分化相關(guān)基因，研究者利用同源基因序列，從牡蠣、扇貝、珍珠貝和鮑中克隆了Dmrt1、Dmrt2、Dmrt3、Dmrt4、Dmrt5 (DmrtA2) 以及Dmrt1L等Dmrt家族基因，其中Dmrt1、Dmrt2、Dmrt5和Dmrt1L表現(xiàn)出與性別決定和分化相關(guān)。

Foxl2 (forkhead box transcription factor l2)基因是Fox基因家族的一員，參與調(diào)控動(dòng)物性別分化、卵巢功能和維持、基因組完整性以及細(xì)胞周期進(jìn)程、細(xì)胞增殖和凋亡等細(xì)胞途徑。

研究者在貝類中克隆獲得了Sox2、Sox8、Sox9、Sox11和Sox14等Sox基因家族成員，表達(dá)模式分析發(fā)現(xiàn)，其均表現(xiàn)為性別二態(tài)性表達(dá)，但具體功能仍有待后續(xù)研究。長(zhǎng)牡蠣中SoxE (Sox8-like)在性腺分化前高表達(dá)，分化后表達(dá)量下降，表達(dá)定位于生殖系細(xì)胞，因此推測(cè)其參與牡蠣性別決定。

Dax1 (DSS-AHC critical region, on chromosome X, gene 1)屬于核受體(nuclear receptor)超家族，在貝類中，有關(guān)Dax1和β-catenin的研究較少，少數(shù)研究表明，二者可能參與調(diào)控貝類配子發(fā)生，其在性別決定或分化中是否發(fā)揮作用仍未可知，Dax1在櫛孔扇貝精巢中的表達(dá)顯著高于卵巢，主要在生殖細(xì)胞中表達(dá)，表明Dax1可能參與配子發(fā)生。

研究人員從無(wú)脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物中都發(fā)現(xiàn)了Fem-1同源基因，其中一些表現(xiàn)出與性別相關(guān)的表達(dá)模式。貝類中有關(guān)Fem-1的研究較少，周祖陽(yáng)等發(fā)現(xiàn)，Fem-1b和Fem-1c在長(zhǎng)牡蠣精巢中高表達(dá)，在胚胎發(fā)育早期表達(dá)上調(diào)，與雄性性別分化相關(guān)。

在貝類中，Vasa基因見諸于長(zhǎng)牡蠣、馬氏珠母貝、蝦夷扇貝和中華蛸等的報(bào)道，Vasa基因主要在貝類生殖干細(xì)胞中表達(dá)，在生殖細(xì)胞成熟過(guò)程中表達(dá)量不斷降低，在牡蠣中，利用RNA干擾技術(shù)敲降Vasa基因會(huì)引起生殖細(xì)胞增殖不足、減數(shù)分裂阻滯。在對(duì)長(zhǎng)牡蠣、蝦夷扇貝和耳鮑的研究中發(fā)現(xiàn)，Nanos均表現(xiàn)出生殖細(xì)胞特異性表達(dá)，因此Vasa和Nanos基因可作為研究貝類生殖細(xì)胞分化的標(biāo)記基因。

無(wú)脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物的GnRH在結(jié)構(gòu)和功能上同源性高，貝類中也廣泛存在GnRH，目前已在真蛸、長(zhǎng)牡蠣、海兔、劍尖槍烏賊、菲律賓蛤仔、耳鮑、海灣扇貝、長(zhǎng)蛸和擬目烏賊等貝類中克隆獲得了GnRH基因。

總結(jié)與展望

目前研究者所鑒定出的貝類性別決定與分化相關(guān)基因主要是性別決定和分化通路中的下游基因，因此尋找性別決定關(guān)鍵開關(guān)基因是今后應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的方向。對(duì)于性別穩(wěn)定的物種(如扇貝)可借助新技術(shù)，如雌、雄分別進(jìn)行基因組測(cè)序，以篩選鑒定性別關(guān)鍵基因。對(duì)于性別不穩(wěn)定的貝類(如牡蠣)，可通過(guò)對(duì)同一個(gè)體性別連續(xù)追蹤，進(jìn)行性別決定和分化關(guān)鍵基因挖掘。貝類中的性別究竟是單基因還是多基因決定，仍有待于深入研究。