温度对黄鳝性别分化的影响及其调控机制研究

This project takes advantage of the physiological ecology, endocrinology, as well as the molecular biology technology to study how temperature affects serum estradiol, testosterone and gonadosomatic index during the gonad development process, and observe the temperature's effect on gonad development as well as how the female germ cell transfers to the male germ cell in the rice field eel. All of these were based on the temperature's effect on parent breeding, spawning, hatching and fry rearing in the species. And then sample the male and female gonad tissue, transcriptome sequence the extracted RNA, sift the differential genes via expression profile, study the key genes to ensure them regulation effect on sex reversal and clarify the molecular mechanisms in rice field eel. Aiming at the special characteristic of low fecundity and natural sex reversal, the effects of lots of factors, such as nutritional condition, stocking densities and exogenous hormones on controlled artificial multiplying and sex regulation were researched and some achievements were made.According to previous experiments, this project makes use of the temperature, the key factor that affects gonad development and sex differentiation, to explore sex differentiation mechanism, which can clarify the sex differentiation mechanism and provide new method and theory for artificial multiplying technology, then the quantity production can be achieved and the problem of fry's shortage can be solved completely in this species.

本项目以研究温度对黄鳝亲本培育、产卵、孵化和苗种培育的影响为基础，利用生理生态学、内分泌学和分子生物学技术，研究温度对黄鳝性腺发育过程中血清雌二醇和睾酮含量以及性腺指数影响的变化规律，观察温度对黄鳝性腺发育的影响以及由雌性生殖细胞转为雄性生殖细胞的转化过程；并分别对雌雄黄鳝的性腺组织取样，提取RNA进行转录组测序，通过表达谱筛选出差异基因，挑选关键基因进行功能研究，确定关键基因对性别转化的调控作用，以阐明温度对黄鳝性别调控的分子机制。本项目针对黄鳝怀卵量小和天然性逆转的特性，结合前期营养条件、养殖密度和外源性激素等调控性别的研究基础，通过温度这一影响黄鳝性腺发育和性别分化的关键因子，探索黄鳝性别分化发生机制，可为深入阐明性别分化机制和全面攻克黄鳝人工繁殖技术提供新的理论和方法，实现黄鳝苗种的批量生产，彻底解决养殖中苗种短缺的瓶颈问题。

黄鳝是一种具有很高经济价值和药用价值的鱼类，因其天然性逆转、较小的基因组和特殊的进化地位等特性，已逐步成为研究生物发育、遗传和进化的一种新型模式动物。黄鳝是一种雌性先熟雌雄同体的鱼类，雌性个体小，怀卵量少，繁殖力较低，它的这种繁殖特性导致在生产中很难获得批量的优质苗种，严重地限制了黄鳝产业的规模化发展。为了提高黄鳝的繁殖力和阐明性别分化的机制，本项目选取温度为研究对象，主要研究了温度对黄鳝繁殖习性、性腺发育及性类固醇激素含量的影响，并在此基础上探索黄鳝性别分化的发生机制。通过本研究发现，温度在28 ℃左右时，比较利于黄鳝的繁殖，主要体现在此温度培育出来的亲本怀卵量大，性腺指数高，性腺发育饱满，成熟度好，亲本的活力较强；此温度下黄鳝受精卵孵化的时间短，约为6 d，孵出54 h后可及时采收苗种；苗种经过60 d的培育，平均体长可达10.25 cm，20%的苗种可达15 cm以上的大规格标准。温度过高或偏低对黄鳝的繁殖不是很有利。适宜的温度有利于延长黄鳝维持雌性发育的时间，利于提高黄鳝的繁殖力。28℃的温度是维持黄鳝雌性发育的最适温度。黄鳝血清中雌二醇的含量最高值出现在繁殖前的五月份，睾酮的含量最高值出现在繁殖初期的六月份，最低值都出现在越冬期间。本试验研究发现高温有利于黄鳝性类固醇激素含量的升高，本实验条件下，血清雌二醇含量在温度为20℃组中达到最小值为150.56±25.10 pg/ml，而最大值则出现在五月份温度为32℃的试验组中，为1220.16±163.68 pg/ml；睾酮含量的最大值出现五月份，在温度为32 ℃的试验组中，为784.02±46.53 pg/ml，最小值出现在温度为20 ℃的试验组中为258.95±35.62 pg/ml。本项目的研究结果可以为研究黄鳝的性别分化提供基础的理论依据。通过研究温度对黄鳝繁殖习性的影响，建立的一套黄鳝繁殖系统，可以为生产上进行黄鳝繁殖工作和促进黄鳝繁殖的工厂化发展提供技术支持。研究中发现cxcr4基因及finTRIM基因对黄鳝和其他鱼类具有免疫功能。这些研究成果均具有重要的理论和实践价值。