光周期通过kisspeptin/GPR54 信号系统调控大西洋鲑性腺发育的分子机制研究

Photoperiod is one of the most important environmental factors that drives the sexual periodicity and gonadal development in fish.However, the mechannism of the photoperiod effect on the gonandal development is very limited.In recent years, since kisspeptin brust onto the scientific stage, it has soared to prominence-particularly with respect to its role in the neuroendocrine regulation of reproduction. And then the kisspeptin and its ligand GPR54 were found to be involved in the photoperiod and biological rhythm process. Thus the questions associated with the photoperiod, reproductive endocrinology and kisspeptin-GPR54 need to be answered: what is the role of photoperiod on the growth and gonadal development in fish; whether kisspeptin is involved in the process of photoperiod regulation and the reproductive endocrinology and what is the concrete mechnnism ? This project will take the atlantic salmon under different photoperiod treatment in recirculating aquaculture system as the research object.Systematical investigations on : 1)the effct of photoperiod on atlantic salmon growth and gonadal development; 2) the role of kisspeptin-GPR54 system in the process of photoperiod regulate the atlantic salmon development; 3) the relationship of kisspeptin,melatonin and gonadotropin. The resluts of this project will enrich the basic knowledge of the regulation maechanism of photoperiod on gonadal development in Atlantic salmon and provide valuable information for research on the relations and interactions between organisms and their environment.

光周期是影响鱼类性腺发育的最重要环境因子之一。而我们对于光周期作用鱼类性腺发育的机制还知之甚少。近年来kisspeptin-GPR54系统的发现，极大的促进了人们对生殖内分泌的认识，随后发现kisspeptin-GPR54系统可能与光周期的变化及生物节律相关。光周期变化会对海水鱼类性腺发育造成怎样的影响？kisspeptin-GPR54系统是否参与了鱼类光周期对生殖内分泌的调控过程？光周期调控鱼类性腺发育的机制是什么？等一系列问题需要深入的研究、探索。该项目拟采用不同光周期下循环水系统中大西洋鲑为研究对象，从脑-垂体-性腺轴及光周期相关因子的变化特征，结合kisspeptin-GPR54系统相关因子表达和互作等方面，从生理学，分子发育生物学等视角阐明光周期对大西洋鲑性腺发育的作用及调控机理，为提高国产大西洋鲑产量及品质，并为揭示环境与生物体之间的作用机制积累理论及资料。

环境因子（如：光照、温度、溶氧及降雨等）对于调节鱼类生长、生殖等生理活动起到非常重要的作用。而在这些环境因子中，光周期能够提供最稳定的周期信号，对鱼类生长发育起到至关重要的作用。. 大西洋鲑鱼2010年初从国外引进，在国内首次开展大规模商业化循环水养殖。但是，在循环水养殖系统中大西洋鲑性腺发育的数量与比例要远高于国外网箱养殖。因此，本论文通过研究光周期对循环水中大西洋鲑生长及性腺发育的影响，并且探讨了光周期作用于大西洋鲑生长及性腺发育的可能机制，主要结果如下：.1）.长光周期（24L：0D）作用下，大西洋鲑的最终体重及特定生长率均要高于短光周期（8L:16D, SL-LL）组。另外，长光周期组（LL- SL and 24L:0D）的性腺指数、成熟率均要高于其他光周期组。这说明，长光周期对循环水养殖大西洋鲑生长及性腺发育均能起到促进作用；.2）.大西洋鲑脑中kisspeptin-receptor (kissr)在整个发育过程中的表达特征并非与脑中GnRH的表达特征一致。Kissr 主要在性腺发育的早期和末期的表达量较高。另外，光周期能够在性腺发育早期及末期对大西洋鲑下丘脑和血管囊中kissr的表达产生影响。长光周期能够促进性腺发育到II期 和 V期大西洋鲑下丘脑及血管囊中kissr的表达。同时，GnRH及kissr 在血管囊中中的CSF-C细胞中，因此血管囊也可能是介导光周期调控大西洋鲑生理的一个器官。.3）.光周期同样能够影响下丘脑和血管囊中leptin-receptor (LR)的表达。 长光周期对大西洋鲑下丘脑及血管囊中LR的表达均能起到抑制作用。而长光周期作用下，大西洋鲑摄食率及摄食量均要高于短光周期。即LR表达量低的实验组大西洋鲑摄食率较高，而leptin的主要作用即降低动物食欲。因此，我们推测长光周期促进大西洋鲑生长是因为长光周期抑制了大西洋鲑脑中LR的表达，从而促进其食欲，进而促进大西洋鲑生长。