KiSS-1/GPR54系统调控黑线仓鼠季节性繁殖机制研究

The fluctuation mechanism of animal population is one of research hotspots in ecology, seasonal breeding can affect animal populations abundance, and KiSS-1/GPR54 system control the transformation of seasonal breeding cycle, the specific regulation pathway of KiSS-1/GPR54 system in the transformation of seasonal breeding cycle will be studied systematically in this research. Cricetulus barabensis as material will be processed by means of ovariectomy, estrogen implants and photoperiod treatment, and the differential expression of estrogen receptor (ESR), kisspeptin, GPR54 and RFRP in the hypothalamus and GnRH receptors in pituitary will be detected by the methods of RNA situ hybridization and real-time quantitative PCR method; By constructing cDNA libraries, the specific signal transmission path in the ES-KiSS-1/GPR54-GnRH and the photoperiod-KiSS-1/GPR54-GnRH systems will be detected using yeast hybrid technology; By constructing cDNA libraries of hypothalamus in breeding and non-breeding period, the signal molecular for the synthesis and secretion of GnRH in the hypothalamus will be separated using cDNA differential analysis method. The concrete regulation mechanism of KiSS-1/GPR54 system on the transformation of seasonal breeding cycle will be investigated to master the fluctuation mechanism of animal population, and to make comprehensive control methods for the rodent pests at molecular level.

动物种群数量波动机制是生态学领域的研究热点之一，季节性繁殖影响动物种群数量变化，KiSS-1/GPR54系统调控动物季节性繁殖周期转换，本课题检测KiSS-1/GPR54系统调控季节性繁殖的作用路径。以黑线仓鼠为材料，通过卵巢切除、雌激素植入和光周期处理等手段处理黑线仓鼠，采用原位杂交技术和实时定量PCR方法检测黑线仓鼠下丘脑雌激素受体(ESR)、kisspeptin、GPR54 和RFRP的表达差异，以及垂体GnRH受体的表达情况；通过构建cDNA 文库，采用酵母杂交技术，检测雌激素-KiSS-1/GPR54-GnRH系统和光周期-KiSS-1/GPR54-GnRH系统的具体信号传递路径；再利用cDNA差示分析法，分离控制GnRH分泌的信号分子。以探讨KiSS-1/GPR54系统对动物季节性繁殖的调控机制，为掌握动物种群数量波动机制、农业害鼠综合治理措施的制定，从分子水平上提供理论依据。

动物种群数量波动机制是生态学领域的研究热点，季节性繁殖是调控动物种群数量波动的主要因素之一。黑线仓鼠是典型的季节性繁殖动物，具有春、秋两个繁殖高峰期，是研究动物季节性繁殖机制的理想模型。光周期是调控动物季节性繁殖的主要环境因子之一，KiSS-1/GPR54系统在动物繁殖活动中的调控机制具有物种特异性。本项目通过渐变光周期处理、雌激素注射、甲基化等手段检测KiSS-1/GPR54 系统调控黑线仓鼠季节性繁殖的遗传机制。为了模拟自然季节的光周期条件，本研究采用不同渐变光周期条件处理黑线仓鼠，在不同渐变光周期条件下，黑线仓鼠下丘脑KiSS-1和GPR54的表达存在显著性差异（P<0.05）；分析不同渐变光周期处理黑线仓鼠下丘脑的差异表达谱，雌激素受体在不同渐变光周期条件下的表达量存在显著差异（P<0.01），雌激素受体的表达量与KiSS-1、GPR54和RFRP的表达量相关联，存在一定的调控效应，并且与黑线仓鼠的繁殖活动相一致；外源注射雌激素，调控黑线仓鼠RFRP-3、GPR147、ER和GnRH等因子的表达，表达量存在一定的相关性，并且与黑线仓鼠的繁殖活动强度相关联；不同季节雌性黑线仓鼠的下丘脑KiSS-1基因启动子CpG岛甲基化水平存在显著差异（P<0.05）， KiSS-1基因启动子区甲基化水平与KiSS-1基因的表达量及黑线仓鼠繁殖活动强度存在显著关联性（P<0.05）。该研究结果表明，KiSS-1/GPR54系统是光周期调控黑线仓鼠季节性繁殖活动的主要作用路径，KiSS-1基因启动子区甲基化是光周期调控黑线仓鼠下丘脑KiSS-1基因表达量的主要路径，雌激素受体、 RFRP-3等因子是作用于KiSS-1/GPR54系统的主效因子。该研究结果为掌握动物种群数量波动机制、农业害鼠综合治理措施的制定，从分子水平上提供理论依据。