基因组范围内系统探索黄鳝性别决定与分化机制

A highly competitive group in the rice field eel biology puts forward this proposal to NSFC. Using genomics approaches, in combining with a variety of techniques of molecular biology, genetics and bioinformatics, novel sex determination genes in the rice field eel will be identified through genome-wide search; Genes on sex chromosome and their evolution characteristics will be comparatively analyzed in this species and other vertebrates; Gene expression patterns during sexual reversal will be studied through transcriptome analysis; key gene functions will be further explored. The results will be breakthrough to uncover sexual differentiation / development mechanisms in vertebrates, which will benefit to our understanding of sex determination laws of other vertebrate and setup of new animal model for aquatic research.

本课题组在黄鳝生物学研究领域具有独特基础；拟选择生物学研究新的模式动物黄鳝为研究对象，采用现代基因组学及分子生物学和遗传学技术方法，借助于生物信息学研究手段,在基因组范围内系统挖掘黄鳝新的性别决定基因；对比其它脊椎动物基因组，比较分析黄鳝性染色体基因及其进化特征；通过性腺转录组分析，探索性逆转过程中基因表达的变化规律；对性别决定及分化相关基因的表达模式和功能进行深入研究。以此模式获得的黄鳝基因组及进化特征、性分化机制以及新基因的发现，作为我们研究其它脊椎动物性分化发育的突破口,以期获得对脊椎动物性别决定规律较深入的认识，建立起水产科学研究新的实验动物模型。

项目的背景. . 选择生物学研究新的模式动物黄鳝为研究对象，采用现代基因组学及分子生物学和遗传学技术方法，借助于生物信息学研究手段,在基因组范围内系统挖掘黄鳝新的性别决定基因；对比其它脊椎动物基因组，比较分析黄鳝性染色体基因及其进化特征；通过性腺转录组分析，探索性逆转过程中基因表达的变化规律；对性别决定及分化相关基因的表达模式和功能进行深入研究。以此模式获得的黄鳝基因组及进化特征、性分化机制以及新基因的发现，作为我们研究其它脊椎动物性分化发育的突破口,以期获得对脊椎动物性别决定规律较深入的认识，建立起水产科学研究新的实验动物模型。..主要研究内容..1. 性染色体基因比较及进化研究.2. 比较基因组分析黄鳝性别决定相关基因.3. 性逆转过程转录组研究.4. 性别决定及分化相关基因的表达模式和功能分析..重要结果..1. 黄鳝性逆转过程性腺蛋白组具有差异表达，提示其参与性腺逆转过程；.2. 鳝性逆转过程小RNA转录组呈现动态的变化特征；.3. 克隆获得了黄鳝性腺1536个miRNAs前体分子，认识它们的演化特征；.4. 阐明了黄鳝性腺piRNAs调控途径，及其在基因组稳定性中的作用；.5. 克隆鉴定了黄鳝基因组中存在6个Dmrt家族基因，在性逆转过程中的差异表达特性；.6. 阐明了斑马鱼胚胎干细胞的干性窗口；.7. 系统评述了细胞核自噬的发生、类型及其调控等，提出需解决的关键科学问题和技术问题；. 以上研究成果发表在以下国际SCI刊物，发表了8篇SCI 论文，其中，一区2篇，二区3篇，三区2篇，四区1篇：Autophagy 2016；Stem Cell Reports 2016；Sci Rep.2015（2篇）；Mol Biol Rep 2014；Genome Biol Evol 2014； PLoS One. 2013（2篇）。..关键数据及其科学意义..1． 黄鳝性逆转过程关键分子特征、规律及形成机制等关键资料的获得，为开发性别人为调控的认识奠定了基础，为相关研究特别是水产动物育种提供了新途径；.2. 阐述了性逆转过程基因的遗传与进化机制。这一研究成果对于进一步理解性分化发育机制提供了新途径。在医学领域对于性分化异常发生机制的认识也将具有重要指导意义。