leptin b调控斜带石斑鱼卵母细胞成熟的功能和机制研究

One of the major objectives of the fish aquaculture industry is the production of a large number of viable eggs with high survival. Fundamental information on fish oocyte maturation and its application to artificial induction of sexual maturation are needed to produce good quality eggs. It has been widely accepted that oocyte maturation is regulated by luteinizing hormone (LH). However, the molecular mechanisms of how LH signal is transmitted into the oocyte remains to be studied. Our preliminary data suggest that leptin b plays an important role in mediating the action of LH signaling in the regulation of oocyte maturation in orange-spotted grouper. In order to reveal the mechanisms of leptin b in the regulation of oocyte maturation in grouper, in this project, we propose to (ⅰ) investigate which signal pathway of LH regulates the expression of leptin b in the follicles, (ⅱ) investigate whether the leptin b induce oocyte maturation via acting on follicular cell layer or oocyte, (ⅲ) elucidate the molecular mechanisms of leptin b in inducing oocyte maturation, (ⅳ) investigate whether leptin b is indispensable for mediating LH action on oocyte maturation, (ⅴ) evaluate the potential application of leptin b in inducing the ovarian development and maturation. Our study will uncover the functions and mechanisms of leptin signaling in the process of oocyte maturation in orange-spotted grouper, and also provide valuable information for elucidating the regulatory mechanisms of oocyte maturation in grouper species.

卵母细胞健康成熟是进行鱼类繁育和养殖的基础。黄体生成素（LH）是调控卵母细胞成熟的主要因子，但LH信号如何传入卵母细胞的分子机制尚未清楚，也是目前鱼类生殖生理学的研究热点。我们初步的研究提示：瘦素（leptin b）是介导LH信号诱导斜带石斑鱼卵母细胞成熟的潜在因子。在此基础上，本项目将从以下五方面深入探讨leptin信号调控斜带石斑鱼卵母细胞成熟的分子机制：（1）LH如何激活leptin b的表达？（2）leptin b作用于滤泡细胞或卵母细胞调控卵母细胞成熟？（3）leptin b通过何种分子机制调控卵母细胞成熟？（4）leptin b是否为LH诱导的卵母细胞成熟所必须？（5）leptin b在促卵巢成熟中的应用？通过以上的研究，将帮助我们了解leptin信号在石斑鱼卵母细胞成熟过程中的作用；也有助于我们深入了解石斑鱼类卵母细胞成熟的分子调控机制。

在水产养殖中，高质量的卵子是苗种繁育的基础。石斑鱼类是我国重要的海水养殖品种，关于其卵子发育调控的研究极为有限。在本项目的支持下，我们以leptin b基因为切入点，首次系统地开展了石斑鱼卵母细胞成熟的调控，取得了良好的进展，为改善石斑鱼类人工繁育效率提供理论的基础。主要研究结果如下：.（1）系统地描述了斜带石斑鱼卵母细胞生长和成熟过程的形态学特征；揭示卵母细胞发育和成熟过程的基因表达动态；描述了斜带石斑鱼卵母细胞成熟调控网络：LH与滤泡层细胞中的受体结合，激活类固醇激素合成通路的关键合成酶，促进孕酮的合成；进而激活孕激素膜受体致使卵母细胞内cAMP水平下降，促进CyclinB1翻译表达及MPF的形成，最终诱导卵母细胞完全成熟。.（2）揭示了leptin b在卵母细胞成熟调控中的角色。leptin b主要在卵泡中的滤泡层表达，受LH与DHP的调控；在卵泡中存在LH/LHR-DHP/nPR-leptin b的调控模式。Leptin b对卵母细胞的成熟有一定的促进作用，但不是鱼类卵母细胞成熟必不可少的因子。.（3）初步揭示了卵母细胞水合作用机制。在卵母细胞成熟过程中，在LH的作用下，激活了组织蛋白酶系统，水解卵黄蛋白；同时，激活离子交换泵，介导K+进入胞内，提高胞内渗透压。最终由水通道蛋白介导水分顺浓度梯度进入胞内，促进水合作用的完成。.（4）建立了一系列研究石斑鱼卵母细胞成熟的技术手段，如滤泡层原代细胞培养的方法，在体卵巢内注射诱导卵母细胞成熟和排卵的方法，体外诱导石斑鱼卵母细胞成熟的方法，高效的基因敲降系统和突破石斑鱼胚胎显微注射的困难，为后续卵母细胞成熟研究构建了技术平台。.（5）在本项目实施过程中，我们还取得了其他重要的成果。发现BMP15可能起着防止卵黄蛋白过快积累，避免卵母细胞早熟的作用。通过构建不同大小的石斑鱼社会群体，建立了快速获得功能性雄鱼的技术方法。.（6）在本项目的支持下，发表了9篇学术论文和申请了三项国家发明专利，其中一项获得了授权。