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植保所鼠害研究團隊揭示下丘腦調控布氏田鼠季節性繁殖的分子機制

文章來源:鼠害課題組      作者:王大偉   點擊數: 次      發布時間:2019-06-26

6月24日,Molecular Ecology(IF = 5.855)在線發表了中國農業科學院植物保護研究所鼠害研究課題組題為“Dynamic expressions of hypothalamic genes regulate seasonal breeding in a natural rodent population”的文章。該研究基于野外種群生態數據及下丘腦基因表達的分子數據,揭示了布氏田鼠( Lasiopodomys brandtii)繁殖的年度周期性特征、年齡依賴的繁殖策略,及其下丘腦繁殖調控的分子機制。

布氏田鼠是我國內蒙草原地區主要害鼠,目前主要分布于錫林郭勒和呼倫貝爾典型草原區,上世紀80年代至本世紀初曾經大面積暴發,給草原植被造成了嚴重破壞。野生布氏田鼠呈現出極為規律的季節性繁殖特點,每年冬末春初開始繁殖,種群數量迅速增加,而夏末秋初繁殖停止,集群越冬,但其繁殖啟動與停止的調控機制始終不明。光周期是動物季節性繁殖調控最穩定的環境因子,本研究基于實驗室內報道的一系列與光響應和繁殖調控相關的關鍵基因入手,分析了光周期通路在布氏田鼠季節性繁殖中的調控作用,是目前季節性繁殖研究領域第一份來自野生嚙齒動物種群的分子證據。

該研究從連續2年的雄鼠性腺活性監測研究入手,發現成年雄鼠性腺活性在夏至點前后達到峰值,呈現出與日照時長年度變化的高度一致性。然后通過大樣本量分析,發現下丘腦光周期響應基因 Dio2/3與日照時長變化同步表達解析環境光周期信號,再通過繁殖調控關鍵基因( Rfrp-3 、 Kiss-1 )的季節和年齡間差異表達,在布氏田鼠季節性繁殖調控中起著關鍵作用;不同時期出生的布氏田鼠受發育狀態影響,可能在其他關鍵基因的協同作用下,對光周期信號表現出不同的響應模式。受這些基因調控,越冬雄鼠的性腺功能可以保持至繁殖末期,出生于繁殖早期的雄鼠性腺迅速發育后快速萎縮,而出生于繁殖中晚期的雄鼠其性腺發育一出生就被嚴重抑制。本研究結果首次在野生嚙齒動物種群中驗證了下丘腦繁殖調控相關基因的功能,闡明了布氏田鼠年齡依賴的繁殖策略及其分子調控機制,為布氏田鼠不育控制策略的制定及進一步研究提供了思路。

該研究以中國農業科學院植物保護研究所為第一完成單位,王大偉副研究員和李寧博士為文章并列第一作者,劉曉輝研究員、宋英研究員和荷蘭格羅寧根大學的Roelof A. Hut教授為文章的并列通訊作者。研究得到國家自然科學基金面上項目(31471790, 31000858, 31101455)和國家“973”項目(2007CB109104)的資助。

原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mec.15161

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