Foxl2a和Foxl2b在羅非魚雌性性別決定中的分子機制研究

《Foxl2a和Foxl2b在羅非魚雌性性別決定中的分子機制研究》是依託西南大學，由李明輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：Foxl2a和Foxl2b在羅非魚雌性性別決定中的分子機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李明輝
• 依託單位：西南大學

項目摘要

性別決定是生物學的基本問題之一。轉錄因子Foxl2在雌性性別決定中發揮重要作用，但涉及的分子機制還有待進一步研究。與哺乳類不同，魚類存在兩個Foxl2，即Foxl2a和Foxl2b，有趣的是Foxl2a表達於體細胞，而Foxl2b表達於生殖細胞。近年我們已經通過基因敲除和過表達首次證明了Foxl2a在雌性性別決定中的重要性。基於前期研究結果，我們推測Foxl2a調控的體細胞性別決定信號通路與Foxl2b調控的生殖細胞性別決定信號通路都作用於魚類雌性性別決定，兩者缺一不可。本項目擬採用一系列離體和在體研究手段深入分析Foxl2a調控的雌性性別決定通路基因；分析Foxl2b在雌性性別決定中的功能及分子機制；最後解析Foxl2a和Foxl2b調控體細胞和生殖細胞互作的分子機制。本項目有助於闡明魚類雌性性別決定的分子機制，為水產養殖魚類的性別控制和遺傳育種提供理論基礎。

結題摘要

轉錄因子Foxl2在脊椎動物雌性性別決定中發揮重要作用。與哺乳類不同，魚類由於基因組複製存在兩個Foxl2，即Foxl2a和Foxl2b，兩者卵巢表達水平顯著高於精巢，Foxl2a表達於體細胞，而Foxl2b表達於生殖細胞。通過基因敲除、基因表達分析、激素測定、內分泌調控、啟動子分析等實驗分析了Foxl2a和Foxl2b缺失引起性逆轉發生的原因。取得了一下成果：（1）發現Foxl2a缺失導致XX雌性向雄性的完全性逆轉，且性逆轉雄魚是可育的，表明Foxl2a在雌性性別決定中具有重要作用。Foxl2突變導致下游靶基因Cyp19a1a表達和血清雌激素水平下調，且Foxl2突變導致的性逆轉能夠被外源雌激素所回救。（2）建立了Foxl2a下游靶基因cyp19a1a的純合敲除模型，Cyp19a1a缺失也導致XX雌性向雄性的性逆轉，性腺發育為功能型精巢。（3）篩選到Foxl2a的靶基因gsdf，雜合突變的XX個體性腺Gsdf的表達水平顯著升高。Foxl2以劑量依賴的方式抑制gsdf的啟動子活性，ChIP和EMSA分析表明Foxl2能直接結合到gsdf的啟動子。表明Foxl2直接抑制gsdf的表達從而決定雌性性別。（4）建立了Foxl2a靶基因dmrt1的純合敲除模型，dmrt1的缺失XY個體導致由雄向雌的性逆轉。採用雌激素合成酶抑制劑Fadrozole處理XY純合敲除個體，可完全回救為功能型精巢，表明dmrt1缺失後雌激素合成酶表達的升高是其發生性逆轉的主要原因。（5）建立了Foxl2b純合敲除模型，發現生殖細胞進入精子發生，不表達雌性生殖細胞相關基因，而體細胞仍表達雌性相關基因，且這種性逆轉不能被外源雌激素所回救，說明Foxl2b是決定原始生殖細胞進入卵子發生的關鍵基因，生殖細胞的性別是自主決定的，可以不受體細胞環境的影響。（6）建立了穩定遺傳的轉基因技術和基因組大片段刪除技術。已發表與本課題相關的SCI論文7篇，作國內會議報告6人次。獲得重慶市自然科學三等獎1項，申請國家發明專利1項。培養博士生1人，碩士研究生共2人，順利完成了相關的研究任務。