生态环境对生物性别分化的影响及其机制研究

性别决定和性腺发育的分子调控机制研究性别决定和性腺发育是生殖系统的重要组成部分，也是基因调控的复杂过程。

生殖细胞细胞系从最初的不定向状态，经过复杂的分化和成熟过程，最终形成男性或女性性腺，产生性激素和生殖细胞。

性别决定和性腺发育的过程牵扯到多个信号通路和因子的作用，从胚胎期到成年后一直存在。

本文将介绍性别决定和性腺发育背后的分子调控机制研究进展。

一、性别决定机制性别决定机制是指决定胚胎发育为男性或女性的过程。

在哺乳动物中，性别决定最早是由Y染色体的存在引起的。

Y染色体萎缩性的特殊结构中，含有SRY(Sex-determining region Y)基因，它负责调控睾丸的发育和成熟。

当男性幼虫受精卵形成时，如果有Y染色体，SRY基因将被表达，引发一系列的内分泌和信号通路反应，促进睾丸的形成。

相应的，没有Y染色体的受精卵则在没有阳性基因启动器的情况下形成卵巢。

这些内分泌和信号通路包括促性腺激素释放激素(GnRH)及激素、睾丸素(T)、雌二醇(E2)、FSH等等。

同时，也包括一些执行基因的调控，如Foxl2、Sox9、Dmrt1等。

Foxl2是一种非常重要的性别决定相关转录因子，它在哺乳动物的卵巢和鸟类的卵巢中表达。

在Foxl2缺失的实验中，卵巢中出现了精子形成和雄性激素合成的现象。

Foxl2通过调节某些基因的表达，维持卵巢发育过程的正常进行，并对其他性激素通过干扰次要信号途径的方式进行抑制。

另一个转录因子，Dmrt1，是哺乳动物中的雄性决定反应性蛋白。

Dmrt1的表达是由睾丸素所诱导的，并在睾丸的前体细胞发育过程中发挥重要作用。

当Dmrt1表达时，它可以通过调控一系列基因，影响生殖细胞系的发育。

但是，对于Dmrt1的具体作用，目前的研究仍不够深入。

二、性腺发育机制性腺发育是性别决定的重要组成部分，也是整个生殖系统发育的起点。

性腺发育过程具体包括生殖细胞的形成、分化和维持。

在胚胎期间，两性的生殖管具有相似结构，但由于外源信号和基因调控的影响存在差异，雄性和女性的生殖系统逐渐产生了差异。

性别决定和遗传性别规律的研究性别决定是生物学研究中的一个重要领域。

在多数物种中，由染色体决定的性别一般为雄性为XY型、雌性为XX型。

在某些物种，也有其他的性别决定机制，例如以WZ型、ZW型等方式来区分性别。

而在一些物种中，有的个体甚至是单性生殖的，也就是没有明显区分为雄性或者雌性的特征。

对于性别决定和遗传性别规律的研究，是了解生殖发育、适应进化和基因多样性方面的一个重要突破口。

1. 性别决定的遗传机制在所研究的哺乳动物种中，一般认为为XX和XY染色体性别决定模式。

因此来自雌性母亲的卵细胞携带X染色体，而来自雄性父亲的精子则携带X或Y染色体，这种现象被称为性别联动。

在卵子受精之后，如果受精卵含有一个X染色体，则发育出的胚胎将为雌性，而如果含有Y染色体，则发育出的胚胎将为雄性。

但是，在某些物种中，并不是简单的XX或XY性别决定模式，还包括其他模式例如环状染色体、多倍体等。

同时考虑到基因水平的影响，某些基因可以影响个体的性别决定，例如编码性别决定因子SRY的基因就是一种。

在大部分的哺乳动物中，SRY基因由于其与睾丸发育相关，因此一般存在于Y染色体中，可以被视为为盘硬外部环境和内部基因表达相互作用的结果。

2. 性别决定的生理学机制除了基于遗传机制的性别决定外，还存在其他的生理学机制对于性别的表达产生影响。

例如在一些蚯蚓等低等生物中，性别是通过生殖腺的大小来区分的。

而在鱼类中，其性别决定方式复杂多样，包括环状染色体、卵巢和睾丸组织的同时存在等。

在哺乳动物中，性腺的发育和性激素的作用起到了至关重要的作用。

在胚胎发育早期，胚胎杆细胞在受到足够的信号之后形成生殖嵴，最终分别分化为睾丸和卵巢组织。

在小鼠中，一些有关于生殖腺发育的关键基因，例如FGF、WNT、NR5A1、SOX9等等，对于形成睾丸或卵巢组织都有着至关重要的作用。

而在生殖细胞分化时，雄激素、雌激素分别作用于睾丸组织和卵巢组织，进一步影响了卵子和精子的形成以及生殖能力。

收稿日期:2003-12-10文章编号:1008-9632(2004)04-0061-01环境对于植物性别分化的影响李广华(山西省阳煤集团三矿中学,阳泉 045008)摘 要:主要论述了性别虽然由性染色体决定,但在性别分化和发育过程中和环境有密切的关系,环境可能影响甚至转变性别。

中图分类号:Q948112文献标识码:C性别分化是指受精卵在性别决定的基础上,进行雄性或雌性性状分化发育的过程。

性别和其他性状一样,受遗传物质的控制,但有时环境条件可以影响甚至转变性别。

特别是植物较动物的性别更容易受环境条件的影响而改变。

因为通常植物对环境条件的适应能力较强,同时植物易受环境条件的影响,这种不稳定性与植物的无限生长特征和植物器官的分化是与胚后生长发育过程有关。

因而环境条件与植物性别分化有密切关系。

主要表现在以下几个方面:1 日照雌雄异株植物如大麻,性别决定属XY 型,在夏季播种的大麻,产生正常比例的雄株和雌株,如果延长日照或缩短日照长度,就可能引起性反转现象,从秋季到翌年春季的时间内,特别是12月在温室内播种,有50~90%的雌株逐渐出现反转,以至最后全变成雄株。

葫芦科植物黄瓜,在营养条件一致的情况下,改变日照的时间,可以改变雌花的比例。

在连续不断光照下,几乎完全开出雄花,光照的时间如果缩短,雌花的数目就增加。

因此,入秋以后日照渐短,蔓上雌花丛生,秋瓜满硕。

相反,有些植物缩短日照可使雄花增多。

实验表明,菠菜在15~18小时的长日照条件下雌花数目增多,因此,夏季播种菠菜比秋季播种雌株数量多。

2 温度温度对于性别的分化也有重大的影响。

在某些品种的南瓜里,很清楚的看到这样的情况:温度降低到10e 左右,特别是晚上的低温,有利于雌花形成,如果晚上的低温和白天只有8小时的日照结合在一起,那么,雌花就占绝对优势。

3 湿度湿度可影响植物性别的分化,试验表明,当土壤湿度由40%提高到60%时,黄瓜雌花数目可增加2~4倍,所以农谚说:/晴苋菜、雨黄瓜0的道理就在此。

一、名词解释（2'×8）1、hybridization：（杂交）在遗传上，只要有一对基因不同的两个个体进行交配，就成为杂交或者不同品系、品种间甚至种间、属间和亚科间个体的交配。

2、gynogenesis：（雌核发育）卵子经精子激发产生只具有母系遗产物质的个体，精核不参加发育。

3、selective breeding：（选择育种）对一个原始材料或品种群体实行有目的、有计划的反复选择淘汰，而分离出几个有差异的系统，将这样的系统与原始材料或品种比较，使一些经济性状表现显著优良而又稳定，于是形成新的品种。

4、nuclear transplantation：(细胞核移植)应用显微操作技术，将一种动物细胞的细胞核移入到同种或异种动物的去核成熟卵内的精细技术。

5、杂种优势：两个或两个以上不同遗传类型的物种、品种或自交系杂交产生的杂种第一代，在生长势、生活力、抗病性、产量和品质等比其双亲优势的现象。

6、多倍体育种：通过增加染色体组方法来改造生物的遗传基础，从而培育出符合人们需要的优良品种，以达到人类利用的目的。

7、杂种不育：亲缘关系较远的生物彼此杂交所得的杂种，因其生理功能不协调，生殖系统扰乱而不能繁殖后代或繁殖力很低的现象。

8、遗传性别：受精时由来自卵细胞以及来自精子的染色体相互结合而决定的性别，又称为染色体性别。

二、填空(0.5'×50)1、杂交育种分类的方法多种多样，依据杂交亲本亲缘关系远近的不同，可分为近缘杂交和远缘杂交，依据育种目标的不同，可分为育成杂交和经济杂交。

2、生物因子与引种的关系主要有饵料基础、病原生物、竞争者、敌害生物。

3、远缘杂交不相容性的主要原因有三个方面：核型差异、基因位点及基因表达的差异、核质不相容。

4、选择在育种中的重要意义在于其创造性作用，主要表现在三个方面：控制变异的积累方向、促进变异的积累和增加、创造新的品质。

5、育成杂交的步骤包括：确定目标和育种方案、杂交组合的选择、对杂种后代的选择、理想个体的自群繁殖和扩群提高。

第4节环境对遗传信息表达的影响1．了解环境条件对性状的影响。

2．举例说明环境条件对性别分化的影响。

(重点)3．能够利用环境条件对性别分化的影响原理，指导一些生产实践。

(重点)一、环境条件对性状的影响1．显性性状的表现是基因与环境相互作用的结果。

2．影响显性基因作用的环境条件有温度、阳光和营养等。

3．显性基因作用的表现，还受到生物体的内在因素的影响。

二、环境条件对性别分化的影响1．环境条件对植物性别分化的影响(1)在葫芦科植物里，丰富的氮肥、短日照和低温有利于雌花的发育。

(2)植物性别的改变，最根本原因是植物体内激素在数量和种类上发生了变化。

2．环境条件对动物性别分化的影响(1)高温只改变性别的表现型，不能改变性别的基因型。

(2)营养条件对动物性别分化有影响。

(3)生物体内的激素对性别分化也具有影响。

想一想母鸡性反转成公鸡后，能否产生正常的精子？提示：能。

环境条件对性状的影响1．有些显性基因的表达离不开环境条件的影响，影响显性基因作用的环境条件有温度、阳光和营养等。

2．显性基因作用的表现除了受外界环境条件的影响外，还受到生物体的内在因素的影响，如性别对性状的表现影响就比较明显。

性别对基因作用表现的影响，是通过性激素实现的。

3．某些遗传疾病的发病表现出年龄特征，可分为早发性和晚发性。

(1)表现型＝基因型＋环境。

(2)温度、阳光、营养等环境条件只会影响性状表现，不会改变生物的基因型。

1．下列属于环境温度对性状表现影响的是( )A．杂合金鱼草的花色B．“太阳红”玉米的绿色性状C．植物缺氮不能正常生长D．绵羊有角性状在雌雄个体中的表现差异解析：选A。

金鱼草的花色受温度影响，低温下培养花为红色，高温下培养花为象牙色；B项是阳光对性状影响的实例；C项是营养对性状影响的实例，D项是生物体内在因素对性状影响的实例。

2．家兔体内产生黄脂或白脂是否受食物影响呢？王老师选择健康的黄脂家兔和白脂家兔从事研究。

他将两种兔子都分成两组，分别饲喂不同饲料：一组喂含黄色素的食物；另一种饲喂不含黄色素的食物。

石斑鱼的性别分化和性腺发育机制研究石斑鱼是一种重要的经济性鱼类，在亚洲地区有广泛的养殖和消费市场。

然而，对于石斑鱼的性别分化和性腺发育机制仍存在较多的研究空白。

下面我将就这一主题展开探讨。

一、石斑鱼的性别分化在石斑鱼的性别分化中，存在着许多复杂的调控因素，如遗传因素、环境因素等。

其中，环境因素在形成石斑鱼性别决定中起着至关重要的作用。

比如说，养殖环境的水温、光照、饲料、密度等都会对石斑鱼的性别产生影响。

1.1 温度对石斑鱼性别的影响温度是影响石斑鱼性别决定的主要环境因素之一。

对于大多数石斑鱼而言，较高的水温通常会诱导雄性的发生，而较低的水温会使成鱼分化为雌性。

例如，常见的黑斑石斑鱼，温度在28-36℃之间是典型的雄性环境，而在22-28℃之间则是雌性环境。

这是由于在高温下，睾丸细胞可以继续分裂，而在低温下，卵巢细胞比较容易分裂。

因此，可以通过控制水温来实现养殖石斑鱼时的性别选择。

1.2 光照对石斑鱼性别的影响石斑鱼对于光照的敏感性也是其性别分化和性腺发育机制的重要因素之一。

日照时间和夜晚的亮度这两种因素都会对石斑鱼的性别分化产生影响。

在黑斑石斑鱼中，夜间亮度的增加会促进卵巢的成熟和卵子产生，而在白斑石斑鱼中则是促进睾丸的发育和精子的生产。

1.3 其他环境因素对石斑鱼性别的影响除温度和光照之外，水质、饲料等因素也会对石斑鱼的性别分化产生影响。

在石斑鱼的养殖中，通过控制这些因素，可以调整石斑鱼的性别分布，实现优质种苗的生产。

二、石斑鱼的性腺发育机制在石斑鱼的性腺发育机制研究中，主要研究的是石斑鱼的性腺组织结构、激素调节机制和生殖周期等。

2.1 石斑鱼的性腺组织结构石斑鱼的卵巢和睾丸都是由成排的生殖小叶组成的。

其中，卵巢小叶含有大量的卵母细胞，而睾丸小叶则含有大量成熟的精子。

在石斑鱼的性腺组织结构中，还存在着基质细胞和间质细胞等非特定性细胞。

2.2 石斑鱼的激素调节机制通过控制激素水平，可以调节石斑鱼性腺的生长和发育。

淡水养殖蚬的性别分化与生殖调控研究淡水养殖蚬是一种重要的水生生物资源，在经济和生态保护方面都具有重要作用。

由于蚬的性别分化和生殖调控对养殖效果和种群稳定性有着关键的影响，因此对淡水养殖蚬的性别分化和生殖调控进行研究具有一定的理论和实践意义。

本文将从淡水养殖蚬的性别分化与生殖调控方面展开讨论。

一、淡水养殖蚬的性别分化机制淡水养殖蚬的性别分化是指蚬个体从无性阶段发展到具有雄性或雌性特征的过程。

对于淡水养殖蚬的性别分化机制，目前存在两种主要的观点：一是遗传性别决定机制，二是环境性别决定机制。

遗传性别决定机制认为，淡水养殖蚬的性别由其遗传物质决定。

研究表明，某些性别决定基因可以通过控制染色体配对和分离的方式决定淡水养殖蚬的性别。

这种机制主要受到染色体性别决定基因、包括WZ性别决定系统和ZW性别决定系统等的调控。

环境性别决定机制则认为，淡水养殖蚬的性别受环境条件和温度等因素的影响。

一些研究发现，在不同的温度条件下孵化的淡水养殖蚬虾仁期的性别比例会有显著的差异，这表明环境因素对淡水养殖蚬性别分化有一定的影响。

目前，关于淡水养殖蚬性别分化机制的研究还存在一定的争议，需要进一步深入的实验和观察。

二、淡水养殖蚬的生殖调控机制淡水养殖蚬的生殖调控是指通过一系列的生理和生化调节，实现蚬个体的繁殖生育。

在淡水养殖蚬的生殖调控中，两个重要的环节是性腺发育和性腺功能调节。

性腺发育是指蚬个体性腺从幼年期到性成熟期的发育成熟过程。

研究表明，淡水养殖蚬的性腺发育受到一系列内外因素的调控，包括营养物质的供应、光周期、温度、季节等。

这些因素会对性腺发育中的激素和信号传导分子产生影响，从而影响性腺的发育和成熟程度。

性腺功能调节是指蚬个体的性腺在成熟期内的生殖能力和繁殖活力的调节。

研究发现，淡水养殖蚬性腺的功能调节主要受到内分泌系统和神经系统的调控。

内分泌系统通过激素的分泌和信号传导调节性腺的发育和功能，而神经系统则参与了性腺的活化和卵子的生成等过程。

性别分化和生殖发育的分子机制研究进展在人类和其他动物的生殖发育中，性别分化是一个具有极其重要作用的过程，它涉及到生殖细胞的发育和性腺的形成。

性别分化的机制一直是科学家们关注的研究领域之一，近年来也取得了一些重要的进展。

在健康的生殖系统中，人类男性和女性之间的差异是通过两个主要步骤实现的：性腺的形成和分化和生殖道和生殖结构的发育。

性腺是生殖功能的核心部分，其发育始于胚胎时期，以胚胎性生殖细胞卵母细胞或精原细胞为起点。

在人类胚胎发育初期，性腺是未分化的，这意味着它们既可以分化成男性睾丸，也可以分化成女性卵巢。

性别分化的全过程取决于性染色体的存在和性激素的组合，而性染色体携带的性别决定基因则在分化过程中发挥至关重要的作用。

在性别分化中，可分为两个方面：性别决定系统和性别分化系统。

性别决定系统指的是胚胎发展的早期阶段的性别决定阶段，一般指生殖细胞中寄存的X和Y染色体，而性别分化系统则是在胚胎发育的后期逐渐成型的，主要指的是性腺内的组织发育和器官发育。

同时，生殖系统在进化过程中也经历了重要的变化和适应过程。

对于性别分化的科学研究，有许多生物学专家和科学家不断进行尝试，他们依靠各种各样的研究方法，如生物遗传学、发育生物学和分子生物学等，探讨性别分化的机制。

近年来，关于性别分化的分子机制研究也取得了许多重大的进展，其中，分子水平上的研究是最核心的。

在人类发育的这个过程中，性别分化的主要机理受激素的影响，而它们的影响是通过细胞内的性激素受体来实现的。

而性激素的发挥作用是由胚胎期的基因表达所引导的。

一些影响性别分化的基因、信号分子和调节器也被发现。

大多数的惊人发现都是通过动物实验和细胞培养实验得出的。

在过去几年里，科学家们已经在人类性别分化中发现了许多重要的信号分子，其中包括Wnt信号、FGF信号和SOX乙型基因家族。

Wnt信号（Wingless and Int-1）是关于胚胎发育的常用的信号传导通路之一。

近年来的研究发现，Wnt信号通路可以在人类性别分化的过程中发挥重要作用。

鲑鱼生命周期中环境因素对性分化的影响鲑鱼生命周期是一个涉及许多环境因素的复杂过程。

而这些环境因素对于鲑鱼性分化过程的影响，一直是科研人员热衷于探究的问题。

本文将从雌雄同体鲑鱼到性别可变鲑鱼的多种“变身”，为你揭示环境对鲑鱼性分化的影响。

1. 雌雄同体鲑鱼（hermaphroditic salmon）雌雄同体鲑鱼是指拥有雌性和雄性生殖器官的鲑鱼个体。

虽然这听起来有些匪夷所思，但在鲑鱼中是一种非常正常的现象。

这种现象的发生是由于鲑鱼早期胚胎中存在雄性和雌性性腺细胞，而这些性腺细胞会根据环境条件的变化而不断转换，最后形成了具有雌雄两性生殖器官的“雌雄同体鲑鱼”。

2. 性别可逆鲑鱼（sex-reversed salmon）性别可逆鲑鱼是指鲑鱼个体性别可因环境条件变化而发生改变。

事实上，在任何一条河流中，性别可逆鲑鱼都可能会在不同的环境条件下改变其性别。

这种性别可逆的现象是由于不同的环境因素对于鲑鱼性别决定基因（sex determining gene）的影响，进而影响性别分化。

比如，研究发现，水温是影响鲑鱼性别区分的重要因素，较高的水温有助于促进雌性生殖器官的形成，而较低的水温则更有利于雄性生殖器官的形成。

3. 性别可逆鲑鱼的影响性别可逆鲑鱼的出现，不仅仅是一种神奇的自然现象，同时也有着重要的生态意义。

在野外生态系统中，性别可逆鲑鱼往往比普通的单一性别鲑鱼更加具有生存优势。

比如，在水温逐渐升高的环境下，性别可逆鲑鱼很容易就能适应新的环境，而不用太多时间进行适应。

而普通鲑鱼就会面临很大的生存压力。

性别可逆鲑鱼的优越性还体现在其种群数量的维持上。

虽然种群数量偏少，但仍能通过适应不同的环境条件维持其繁衍和扩张。

总之，environmental factor是影响鲑鱼性分化的关键因素。

在生态系统中，环境会不断变化，而适应性强的鲑鱼性别可逆现象就是一种生态上的巧合，为鲑鱼种群的繁衍和保护做出了巨大的贡献。

为了更好地了解鲑鱼的性分化过程，未来还需要更多的深入研究。

爬行动物的性别选择温度影响到性别发育下全球暖化导致性别失调卵在自然条件下的孵化温度正逐渐提高，这可能使它们性别比例严重失调。

正如查尔诺夫和布尔指出的，温度决定性别不是大自然怪异行为的结果，而可能优化后代数量，赛尼通过自己的实验证明了这点。

在同时展开的实验中，赛尼等研究人员还对比了自然孵化温度和人工孵化温度下，个体的存活率，以验证后代的数量是否达到最优化。

为此，研究人员采用激素手段刺激杰克龙排卵并孵化出后代。

在进一步的研究中，他们发现自然孵化的雄性杰克龙在交配和传宗接代方面的能力是人工孵化个体的5倍到10倍，而自然孵化的雌性在传宗接代方面的能力是人工孵化个体的4倍到5倍。

“所以，孵化温度使每个性别的繁殖成功率达到最优化，而且，从本质上讲能产生正如查尔诺夫和布尔所预测的性别。

”赛尼表示，研究小组的数据同“查尔诺夫—布尔模式”匹配得如此漂亮，着实让他大吃一惊。

赛尼研究成果一经发表，30多年前提出此理论的布尔也发来了电子邮件，祝贺他证明了这一理论。

北京动物园两栖爬行动物馆的技术员乔轶伦很能理解研究人员的这种惊喜之情：“温度对性比的影响作用，在现在全球变暖的趋势下显得尤为重要。

”在平日的饲养中，乔轶伦等人借助温度决定性别的理论与实践经验，控制着北京动物园内各种爬行动物的性别。

在长期的爬行动物饲养、繁育实践基础上，乔轶伦总结出温度影响爬行动物性别的三种情况。

第一类，当受精卵孵化温度较高时，多发育为雄性个体；反之，则多发育为雌性个体。

这一情况多见于蜥蜴类。

如豹斑壁虎(Eublepharis macularius)的受精卵在32℃-33℃时，大多发育为雄性个体，而处在24℃-27℃时，则多发育为雌性个体。

第二类，与第一种类型相反，受精卵孵化温度较高时，多发育为雌性个体；反之，则多发育为雄性个体。

这一情况多见于龟类。

例如，欧洲池龟(Emys orbicularis)的受精卵在30℃时，多发育为雌性个体，处在24℃-28℃时，多发育为雄性个体。

【高中生物】高中生物知识点：环境对遗传信息表达的影响
环境对遗传信息表达的影响：
1.环境条件对性状的影响：性状的表现是基因与环境相互作用的结果。

影响显性基因
作用的环境条件包括温度、日照和营养。

温度：例：金鱼草的花色。

阳光：“太阳红”玉米的植株颜色。

营养：植物矿质营养
缺乏导致植株性状改变。

2.环境条件对性别分化的影响
植物：光照和营养物质改变植株雄花和雌花的数量。

如黄瓜。

动物：由于温度的变化，爬行动物的性别发生变化。

比如海龟和密西西比鳄鱼。

3、营养条件对动物性别分化的影响：蜜蜂分为蜂王、雄蜂和工蜂。

蜂王和工蜂都是
由受精卵发育成的，它们的染色体组成相同。

如果受精卵形成的幼虫，只在它们生活的头
两三天以蜂王浆为食，以后食用乳糜，这些幼虫就发育为工蜂，它们体小不育。

如果在整
个幼虫期间全以蜂王浆为食，幼虫则发育为蜂王，它比工蜂大，而且是能育的。

4.除了外部环境外，激素对性别分化也有一定的影响。

比如鸡的性反转。

总之，性状本身并不能直接遗传，遗传的只是遗传物质，是基因。

但是遗传的并不一
定都能表现出来，因为从遗传的可能性到性状表现的现实性之间，有一个个体发育的过程，其中包括着一系列相当复杂的形态、生理和生化的变化，在这些复杂的变化中，离不开生
物体内在的和外界条件的作用。