RPCH对拟穴青蟹卵巢发育的调控机制及应用基础研究

Reproduction and endocrine are important research issues in crustaceans. Red pigment concentrating hormone (RPCH), an important neuropeptide, accelerates ovarian development by stimulating the secretion of gonad-stimulating hormone (GSH) and methyl farnesoate (MF). However, limited by the measurement technique of hormones, the study on the regulation of RPCH still remains at the level of individual and organ. The mud crab, Scylla paramamosain, is a commercially important aquatic species, with the highest yield in Chinese marine crabs. This program is intended to undertake the research on the mechanism and application of RPCH in Scylla paramamosain. The contents include 1) the structure and characteristic of RPCH, clarifying the structure, distribution and expression of RPCH at molecular and cellular level; 2) the role of RPCH on endocrine, revealing the effect of RPCH on the ionic channel currents and exocytosis at cellular level; 3) the reproductive control technique of RPCH, establishing a new technique of inducing ovarian maturation based on the effect of RPCH on the ovarian stages and culture environment. This research will identify the regulation mechanism of RPCH at the molecular and cellular level, and establish a new technique of inducing ovarian maturation. It would be significantly important to further the study of endocrinology and the progress of aquaculture in crustaceans.

生殖与内分泌是甲壳类重要的研究内容。甲壳类红色素聚集激素（RPCH）通过刺激GSH与MF两种生殖激素的分泌从而促进卵巢发育，是一种重要的神经肽。受激素分泌检测技术的限制，迄今RPCH调控作用的研究尚停留在个体与器官水平上。拟穴青蟹是我国养殖产量最高的海水蟹类，是重要的水产养殖种类。本项目拟开展RPCH对青蟹卵巢发育的调控机制及应用基础研究，内容包括：（1）RPCH结构与特性，从分子和细胞水平查清RPCH的结构、分布与表达特性；（2）RPCH对分泌活动的调控，从单个细胞水平揭示RPCH对离子通道电流与胞吐分泌的影响；（3）RPCH生殖调控技术，根据RPCH诱导卵巢成熟的作用，综合青蟹发育阶段与培育环境，建立一种基于RPCH的新型促熟技术。本研究将从细胞和分子水平揭示RPCH的调控机制，同时建立一种新型促熟技术，对深化甲壳类内分泌学研究和促进养殖发展均具有重要意义。

研究背景：生殖与内分泌是甲壳类重要的研究内容。甲壳类红色素聚集激素（RPCH）通过刺激GSH与MF两种生殖激素的分泌从而促进卵巢发育，是一种重要的神经肽。受激素分泌检测技术的限制，迄今RPCH调控作用的研究尚停留在个体与器官水平上。本项目以经济蟹类拟穴青蟹为对象，开展RPCH调控机制研究。..研究内容：（1）RPCH 结构与特性，从分子和细胞水平查清RPCH的结构、分布与表达特性；（2）RPCH 对分泌活动的调控，从单个细胞水平揭示RPCH对离子通道电流与胞吐分泌的影响；（3）RPCH生殖调控技术，根据RPCH诱导卵巢成熟的作用，综合青蟹发育阶段与培育环境，建立一种基于RPCH的新型促熟技术。..关键数据：（1）本研究通过转录组测序，免疫组化及全细胞膜片钳的方法探究青蟹脑神经分泌细胞（NSC）中电压依赖性钙离子通道（VDCC）的潜在特性。3种类型NSC的钙电流激活阀值都超过-40mV，最高峰值大约在0mV出现。结合缓慢、不完全的失活特性，推测在这些NSC中记录到的电流属于高电压激活，缓慢失活的钙电流。通过标准化处理，发现在I型NSC中的钙电流密度显著低于II型和III型NSC中的钙电流密度。这些发现为今后研究甲壳动物神经分泌机制提供重要的基础。（2）获得青蟹RPCH基因cDNA全长，成熟肽为8个氨基酸组成，广泛分布于神经组织内，随着卵巢发育（I期至 IV期）RPCH基因表达上升，第V期有下降。膜片钳研究表明，RPCH神经肽促进NSC钙离子内流。体外培养条件下，RPCH促进神经器官分泌GSH，从而促进卵母细胞生长。注射RPCH，青蟹的卵巢指数、肝胰腺指数、卵黄蛋白原基因表达均显著上调。表明RPCH通过神经器官促进性腺发育。（3）建立一种通过注射RPCH调控青蟹卵巢发育的方法。..科学意义：本研究从细胞和分子水平揭示RPCH的调控机制，同时建立了一种新型促熟技术，对深化甲壳类内分泌学研究和促进养殖发展均具有重要意义。