Tcf3对乌鳢精子发生和精巢发育的调控研究

The study of spermatogenesis is always an important research area, since sperm maturation is a prerequisite for the completion of reproduction. Normally, spermatogenesis will be influenced by both hormone released from brain-pituitary-gonadal axis and cytokines and transcription factors in the testis. As a member of the Wnt signaling transcription factors, Tcf3 is a very potential candidate gene to mediate sperm development by regulating steroid hormones, while the impact of Tcf3 on animal spermatogenesis and testis development has not clearly. In particular, our previous studies demonstrated that Tcf3 is highly expressed in snakehead testis based on gonadal transcriptome data. In this study, we will use Tcf3 gene knockdown, overexpression and Exogenous hormone induction. to determine the possible function of Tcf3 during snakehead spermatogenesis and testis development. Our research will extend the comprehension of regulatory networks in fish spermatogenesis and testis development. Moreover, our study will provide a theoretical foundation for the artificial propagation in aquaculture.

精子发生是有性繁殖的重要环节。因此，对精子发生的分子调控机制研究一直是生物学研究的热点之一。精子发生受到HPG轴所释放的激素和精巢中细胞因子和转录因子的影响。Tcf3是Wnt信号通路中的转录因子，申请人前期的研究表明Tcf3在乌鳢精巢中高表达，在哺乳动物中的研究也表明该基因对精子发生具有调控作用。但Tcf3在动物精子发生和精巢发育中如何调控尚不清楚。本项目拟通过乌鳢Tcf3基因敲降、过表达和外源激素诱导，检测性腺组织和血清激素水平变化，探索Tcf3对精子发生和精巢发育的分子调控机制。本项目的实施有助于加深人们对鱼类精子发生和精巢发育调控网络的认识，进而为鱼类人工繁殖提供理论依据。

在筛选乌鳢性别决定和分化的基因过程中，tcf3基因被发现可能在乌鳢的精巢发育和精子发生的过程中存在着重要的作用。为了阐明tcf3基因在乌鳢的精巢发育和精子发生的过程中是否行使着功能，行使着何种功能，鉴定了乌鳢tcf3基因，在基因序列中发现了明确了tcf3基因在乌鳢中的时空表达模式，以及在外源激素诱导下的表达特征，通过基因敲降和过表达探索了tcf3基因在精巢发育和精子发生过程中的功能，并对tcf3基因参与性腺发育和调控的相关基因的网络调控和转录调控进行了初步的探索。取得的研究结果如下：1.鉴定得到乌鳢tcf3基因cDNA全长序列，发现了CTNNB1结合域和HMG-box，这暗示着乌鳢tcf3基因可能通过与β-Catenin结合后通过结合DNA分子行使功能；2.乌鳢tcf3基因在精巢中高表达，在雄鱼的发育早期即开始了高水平的表达，这暗示着tcf3基因在乌鳢精巢发育的早期就开始参与了调控；3.初步明确了E2和MT对乌鳢性腺的影响，探明了tcf3基因在E2和MT作用下的表达模式，表明tcf3基因在性腺发育过程中参与了调控；4.对未性成熟乌鳢投喂 tcf3质粒，发现投喂组乌鳢性腺与对照组发育阶段不同，即卵巢发现迟滞，精巢发育加快，同时雄性相关基因的表达量和血清中11-KT含量显著上调，雌性相关基因的表达量和血清中的E2含量显著下调，表明tcf3在乌鳢的性腺发育过程中发挥了重要作用；5.分析投喂tcf3质粒的乌鳢性腺转录组发现，大量的差异基因富集在性别分化和细胞增殖等通路中，可推断出tcf3基因可能作为转录因子，通过调节其下游的生殖细胞、细胞增殖等相关基因的表达，从而调控生殖细胞的增殖，维持精巢功能和调控精子发生。综上所述，可以初步证明tcf3在乌鳢的精巢发育和精子发生的过程中参与了调控并发挥着重要的作用。