鱼类性别决定与分化相关基因的研究进展

鱼类性腺发育的基因调控研究作为一类生殖较为活跃的动物，鱼类的性腺发育过程中的基因调控机制备受关注。

性腺发育的过程中，包括雄性和雌性生殖器官的形成、细胞增殖和分化、性激素分泌等一系列复杂的生化活动。

研究鱼类性腺发育的基因调控机制对于了解鱼类的繁殖生物学规律以及鱼类资源的可持续利用具有重要的意义。

一、胚胎发育时期的性决定与性分化在鱼类的胚胎发育早期，存在一种特殊的鱼类性腺基质，称为间充质细胞群（interstitial cell group，ICG），这些细胞群分布在靠近体表的位置。

在本期，没有明显的性腺区分，没有显著的性腺功能，也没有孢子母细胞或精原细胞的存在。

在此期间，卵巢和睾丸尚未发育，在显微镜下难以区分。

这时对于性別的决定主要依靠某些性别决定基因的表达调控。

性别决定基因位于性染色体中，对于雄性来说是Y染色体，对于雌性来说则是X染色体。

众所周知，雄性是由母体和父体共同决定的，它的性别由技术的遗传机制决定。

起初，所有鱼类的性别都是与环境因素相关的，交配方式多样，但是不同的鱼种的性别决定机制不同，有的是受温度、光照、营养等外界因素控制。

有的是靠某种特殊的性决定基因调节。

二、性腺发育时期的基因调控和分化性腺的发育过程可以分为两个阶段：第一个阶段是性腺原始细胞的前体细胞分化阶段,第二个阶段是性腺细胞的成熟阶段。

性腺细胞分化发育的关键问题是，性腺细胞初生的分化方向及都有哪些相关基因调控和参与。

性腺细胞早期分化中至关重要的基因包括SOX9，FOXL2，WNT4和DMRT1。

SOX9是一个转录因子，其在胚胎期下调标志着睾丸发育的开始。

WNT4和FOX14是卵巢发育的主要转录因子，其中WNT4被认为是卵巢形成中最重要的转录因子之一。

DMRT1是激素转录因子，其对睾丸的发育也起到了关键作用。

FOX14是一个细胞因子，能够促进性腺细胞生长和分裂。

在性腺分化的过程中，雌性鱼群的FOXL2基因表达普遍高于雄性鱼群。

而在睾丸的发育过程中，SOX9基因的过度表达会导致性反向。

鱼类Foxl3基因的生物信息学分析作者：姚竞杰申祥徐萍徐小博王三虎来源：《安徽农学通报》2019年第17期摘要：为进一步探明Foxl3的结构、功能信息，及其在鱼类性别决定和分化中的作用，利用生物信息学方法对欧洲黑鲈、青鳉、斑马鱼和虹鳟的Foxl3蛋白进行同源性、蛋白质理化性质、二级结构、功能结构域和三级结构分析。

结果表明：欧洲黑鲈与青鳉、斑马鱼同源性较高，和虹鳟相似度不高，只有79%;鱼类的Foxl3蛋白分别编码269、264、260和296个氨基酸;该蛋白定位于细胞核，无明显信号肽和跨膜结构;主要的二级结构元件是α-螺旋和无规则卷曲，且α-螺旋所占百分比：虹鳟>青鳉>欧洲黑鲈>斑马鱼，无规则卷曲所占百分比：欧洲黑鲈>虹鳟>青鳉>斑马鱼;均包含1个Forkhead家族（FH superfamily）功能结构域。

关键词：Foxl3;鱼类;性别决定与分化;生物信息学中图分类号 Q344 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2019）17-0016-03鱼类的性别决定机制具有原始性、多样性和易变性，且存在雌雄同体到雌雄异体的各种性别类型，性逆转在鱼类中也是常见的现象。

近年来，随着分子生物学技术的不断发展，关于鱼类的性别决定和分化相关基因的研究越来越多，主要基因有Sox9、Dmrt1、Dax1、Wt1、Sf1、Amh、Tra2、Foxl2和芳香化酶基因[1-2]。

Foxl2（Winged helix/forkhead transcription factor gene）属于叉头转录因子家族，是目前发现的脊椎动物卵巢决定和分化的最早的标志性启动基因，它可以调节卵巢芳香化酶，对卵巢的分化起到重要作用。

目前关于鱼类Foxl2的研究，已经在罗非鱼[3]、石斑鱼[4]、胡子鲶[5]、稀有鮈鲫[6]、乌鳢[7]、舌齿鲈、青鳉[8]、斑马鱼[9]、虹鳟[10]、牙鲆[11]和黄鳝[12]等展开。

水产动物遗传学罗非鱼性别控制研究及应用水产动物遗传学是研究水产动物遗传与遗传变异的科学，可以为水产养殖提供重要的遗传改良手段。

在水产动物中，罗非鱼是一种重要的养殖鱼类，在全球范围内广泛分布。

了解罗非鱼的性别控制机制对于进行性别控制和性别选择具有重要的意义。

罗非鱼的性别决定机制是XX/XY，即雌性为XX，雄性为XY。

在罗非鱼研究中，存在着两种不同的性别控制模式：传统绝对性别控制和环境敏感性别控制。

传统绝对性别控制是指罗非鱼的性别完全由基因决定，与环境无关。

研究表明，Y染色体上的一个性别决定基因SDY是罗非鱼性别的主要决定因素。

它编码了一种性别决定蛋白，通过调节其他基因的表达来决定鱼的性别。

这种基于基因的性别决定机制具有稳定性高、遗传性强的特点，使得养殖者可以通过基因筛选和基因转导等手段，进行性别选择和性别控制，从而提高养殖效益。

环境敏感性别控制是指罗非鱼的性别决定不仅受基因的影响，还受环境条件的影响。

环境敏感性别控制的主要原因是温度。

研究表明，温度可以通过影响SDY基因的表达来控制罗非鱼的性别分化。

高温条件下，SDY基因表达量降低，导致雌性分化；低温条件下，SDY基因表达量增加，导致雄性分化。

因此，通过调节养殖水体温度，可以实现对罗非鱼性别的控制。

环境敏感性别控制具有灵活性强、操作简单的特点，对于养殖业来说具有重要的应用价值。

首先，利用基因筛选技术，选择具有良好性状的个体作为繁殖材料，加快罗非鱼的遗传改良进程。

通过筛选和配对，可以选择生长快、抗病能力强、食性适应广等优良性状的个体进行繁殖，提高后代的遗传水平。

其次，利用基因转导技术，实现罗非鱼性别控制。

通过将性别决定基因SDY导入罗非鱼胚胎，可以实现性别的选择和控制。

这种基因转导技术具有很大的潜力，在种质改良和繁殖中具有广阔的应用前景。

再次，利用温度调控技术，实现环境敏感性别控制。

通过调节水体温度，可以控制罗非鱼雌性和雄性的比例，在达到一定的温度条件下，实现性别的选择和控制。

鱼类分子生物学中的性别决定机制鱼类是一种非常特殊的生物，在其生命早期就需要决定其性别。

与哺乳动物和爬行动物不同，鱼类的性别决定机制更加灵活，可能受到环境和遗传因素的共同作用。

本文将详细介绍鱼类分子生物学中的性别决定机制。

一、鱼类性别决定基因的发现首先，我们需要知道鱼类的性别是由哪些基因决定的。

20世纪70年代以前，人们对鱼类性别决定机制的理解非常有限。

直到1972年，日本科学家Yasuo Nagahama和他的团队才首次发现了鲤鱼的性别决定基因。

这个基因被命名为sex-determining region Y（sry），是一个决定雄性性别的关键基因。

从此以后，人们开始运用基因工程和分子生物学技术在不同种类的鱼类中探索其性别决定机制。

通过对不同种类鱼类基因组的比较分析，人们发现鱼类性别决定基因形式多样，包括性染色体、单倍体基因、多倍体基因等。

二、鱼类性别决定基因的形式1. 性染色体性别决定许多鱼类的性别决定与哺乳动物和爬行动物类似，是由XY或ZW性染色体控制的。

在这种情况下，X或Z染色体是性别决定基因，从而决定了个体的性别。

例如，牛鱼的性别决定与人类的性别决定非常类似，都是由XY性染色体控制。

雌鱼有两个X染色体，而雄鱼则有一个X和一个Y染色体。

2. 单倍体基因性别决定在一些鱼类中，性别决定基因是由单个基因控制的，这类基因被称为性候选基因。

据统计，大多数这种鱼类的性别决定都与单倍体基因有关。

例如，日本鳞甲鲤就是一种由单倍体基因决定性别的鱼类。

日本鳞甲鲤的性别决定基因被命名为dmrt1，它能够控制个体的性别，并且还能控制生殖细胞的形成和发育。

3. 多倍体性别决定在鲈鱼等一些鱼类中，其性别决定机制被认为与多倍体基因有关。

这种性别决定形式在鱼类中比较罕见，但是它具有一定的普适性，能够解释鱼类性别决定中的一些奇异现象。

例如，鲈鱼的性别决定是由多倍体基因 cyp19a1b 控制的。

“cyp19a1b”基因编码酵素 aromatase，能够将雄性鱼体内的雄激素转化为雌激素。

鲅鱼的性别决定与遗传机制鲅鱼是一种常见的海洋鱼类，它们属于蓝鳍金枪鱼科、鲭鳍亚科，是重要的经济鱼类资源。

鲅鱼作为典型的洄游鱼类，其繁殖生殖特性备受关注，其中性别决定与遗传机制是一个重要的研究方向。

本文将深入探讨鲅鱼的性别决定与遗传机制的相关信息和研究进展。

一、鲅鱼的生殖特性和性别决定机制1. 鲅鱼的生殖特性鲅鱼具有明显的一夏性洄游特征，它们在繁殖季节会集中进行洄游，选择适合的海域进行产卵。

雌性鲅鱼一次可以释放大量的卵子，雄性鱼则会释放大量的精子，通过受精来完成繁殖过程。

2. 鲅鱼的性别决定机制鲅鱼的性别决定机制一直备受研究者的关注。

目前，有关鲅鱼性别决定机制的研究成果主要集中在两个方面：遗传性别决定和环境性别决定。

（1）遗传性别决定：许多现有的证据表明，鲅鱼的性别受到基因的调控。

在鲅鱼的性染色体系统中，存在X和Y性染色体。

雌性鲅鱼具有两个X染色体（XX），而雄性鲅鱼则具有一个X染色体和一个Y染色体（XY）。

这种性染色体系统与人类和其他哺乳动物的性染色体系统相似。

（2）环境性别决定：除了遗传性别决定外，环境因素也可能对鲅鱼的性别产生影响。

温度是最重要的环境因素之一。

研究发现，在不同的温度条件下，鲅鱼的性别比例可能发生变化。

一些研究表明，较高的温度有助于女性的发育，而较低的温度则更有利于雄性的发育。

然而，尚需进一步研究来揭示温度对鲅鱼性别决定的具体机制。

二、鲅鱼的遗传机制1. 性染色体遗传遗传研究表明，鲅鱼的性别遗传与其性染色体有关。

X和Y染色体的存在使得性别遗传呈现X-linked透明遗传方式。

雌性鲅鱼仅通过母系遗传，雄性则通过父母遗传。

这意味着，雌性鲅鱼的后代一定是雌性，而雄性鲅鱼的后代既有雌性又有雄性。

2. 基因调控在鲅鱼的性别决定过程中，性染色体上的基因起着重要的调控作用。

目前已经鉴定到了一些与性别决定相关的基因。

例如，在鲅鱼的X染色体上发现了SRY （Sex-determining Region Y）基因的同源基因SRY-like，它与雄性决定因子的功能相似。

鱼类性腺发育研究进展一、本文概述鱼类性腺发育研究是水产科学领域的重要研究方向，对于理解鱼类的繁殖机制、提高养殖产量以及保护渔业资源具有重要意义。

本文旨在综述近年来鱼类性腺发育研究的进展，包括性腺的组织结构、发育过程、调控机制以及环境因素对性腺发育的影响等方面的研究内容。

通过本文的阐述，旨在为相关领域的学者和从业者提供全面的研究参考，推动鱼类性腺发育研究的深入发展。

在本文中，我们首先对鱼类性腺的组织结构和发育过程进行概述，包括性腺的形态特征、细胞类型以及发育阶段等。

我们将探讨性腺发育的调控机制，包括内分泌激素、基因表达以及信号通路等方面的研究。

我们还将关注环境因素对鱼类性腺发育的影响，如温度、光照、水质等因素对性腺发育的调控作用。

我们将对鱼类性腺发育研究的未来趋势进行展望，以期为推动该领域的研究提供有益的思路和方向。

通过本文的综述，我们期望能够全面展示鱼类性腺发育研究的最新成果和进展，为相关领域的研究提供有益的参考和启示。

我们也希望本文能够激发更多学者和从业者对鱼类性腺发育研究的兴趣和热情，共同推动该领域的研究向更高水平发展。

二、鱼类性腺发育的生物学基础鱼类性腺发育的生物学基础涉及遗传、内分泌、环境等多个方面的因素。

在遗传层面，鱼类的性腺发育受到一系列基因的精细调控，这些基因在特定的时间和空间表达，共同影响性腺的分化、发育和成熟。

内分泌因素在鱼类性腺发育过程中起着至关重要的作用，特别是促性腺激素（GTH）和性类固醇激素（如睾酮和雌二醇）等，它们通过复杂的反馈机制调控性腺的发育和功能。

环境因素也对鱼类性腺发育产生显著影响。

水温、光照、水质、食物等环境因素的变化，都可能引起鱼类内分泌系统的改变，进而影响性腺发育。

例如，水温的升高可能促进鱼类性腺的发育和成熟，而水质污染则可能导致性腺发育异常或功能障碍。

在鱼类性腺发育过程中，性腺的组织结构和功能也发生了一系列变化。

这些变化包括生殖细胞的增殖、分化和成熟，以及性腺组织的形态学变化等。

浅谈鱼类的性别与性别控制摘要鱼类的性别控制对于提高鱼类养殖效益具有明显的应用价值, 目前已经成为水产养殖业的研究热点之一。

为此本文综述了鱼类性别的研究现状和性别控制的主要方法,并展望其发展前景。

关键词鱼类；性别；性别控制除病毒外, 几乎所有生物都有性别。

性别这一生命现象经历了漫长的进化过程, 它与有性生殖同时出现[]1。

鱼类性别控制对于提高鱼类的养殖效益具有十分明显的应用价值。

因为许多鱼类雌雄个体之间的经济性状存在着明显的差异(如生长率、个体大小等), 大多数鱼类性成熟后生长速度会减慢, 自然生殖活动还带来生长的停滞, 体组织可食部分减少。

因而选择具有最佳生长性能的性别进行单性养殖, 有利于提高养殖对象的生产量和经济价值。

另外, 鱼类性别控制的研究, 对阐明鱼类性别分化和性别决定机制等理论问题, 也是非常有用的[]2。

1鱼类的性别鱼类的性别与其它性状一样,是受基因控制的。

染色体是基因的载体,因此,研究鱼类的染色体及其核型,有时可以发现控制性别的异形染色体,从而可判出某种鱼类性染色体类型。

但是,在目前所分析的约2000种鱼类染色体核型中,大部分并没有发现性染色体。

就目前所知的某些鱼类的性染色体类型,有的种类为XY 型,有的为ZW型,有的为20型,有的甚至具有多条性染色性。

为什么在现存的鱼类中,有的具有性染色体,有的却没有性染色体呢?有的专家认为,实际上这些鱼都具有性染色体,只是运用现有的生物学技术还不能准确地鉴别出来而已。

现已证实,鱼类除性染色体以外,常染色体上也具有影响性别的基因。

例如,尼罗罗非鱼的性别就不只由一对染色体决定,还与常染色体有关。

日本学者Yamazaki认为,大部分没有性染色体的鱼类,其常染色体所具有的雄性或雌性异配性别基因不仅可以使后代雌雄性别出现1:1的比率,而且还可产生雌雄同体的现象。

另外,还有人利用Southern印迹杂交的方法,证明了胡子鱿和斑马鱼基因组DNA均能与人的SRY(Sex一determin ingregiony)探针结合,表明了这两种鱼都存在SRY基因的同源序列。

鱼类性别发育和性别分化的分子机制鱼类的性别分化是一个非常复杂的过程，它涉及到一系列的分子机制，包括性别决定基因、性别逆转、雌雄激素等多个方面。

这些分子机制相互作用，共同掌控着鱼类性别的发育和分化。

1. 性别决定基因性别决定基因是指在不同的物种中，控制性别发育的基因。

在哺乳动物中，这个基因是SRY基因，而在鱼类中，则不止一个性别决定基因。

例如，虹鳟鱼和斑马鱼中的性别决定基因是dmrt1和gdf6，而草鱼和鲫鱼中则是amh和CYP19a1a。

这些性别决定基因的作用是通过调节下游基因的表达来控制性别分化。

在虹鳟鱼和斑马鱼中，dmrt1和gdf6基因分别调节睾丸和卵巢的发育。

而在草鱼和鲫鱼中，amh和CYP19a1a基因则分别调节雄性和雌性生殖细胞的发育。

2. 性别逆转性别逆转是指在性别分化过程中，由于外界环境的影响，使得一个本来应该是雌性的个体变为雄性或一个本来应该是雄性的个体变为雌性的现象。

在鱼类中，这个现象比较常见，例如泥鳅、鲤鱼和草鱼等品种都会出现性别逆转的情况。

性别逆转的原因是因为鱼类的性别分化过程受到环境因素的影响较大。

例如水温、光照、水质和饲料等环境因素会影响到鱼类的性腺发育和激素水平，从而导致性别逆转。

目前，科学家们已经发现了一些与性别逆转相关的基因，这些基因参与调节鱼类的性别发育过程，从而影响到性别逆转的发生。

3. 雄性激素和雌性激素雄性激素和雌性激素是影响鱼类性别分化的两种重要因素。

在鱼类中，雄性激素主要包括睾酮和11-酮雄酮，而雌性激素则主要包括雌二醇和17-酮雌酮。

这些激素可以通过直接调节下游基因的表达来影响到鱼类的性别分化，从而控制睾丸和卵巢的发育。

例如，在梭子蟹鱼和东方草鱼中，睾酮和11-酮雄酮可以抑制卵巢的发育，从而促进雄性的发育。

而在鲤鱼中，雌激素则可以促进雌性生殖细胞的发育，从而使得鱼体变成雌性。

总之，鱼类性别发育和性别分化的分子机制是一个复杂的过程，它涉及到多种基因、激素和环境因素的相互作用。

第38卷第4期大连海洋大学学报Vol.38No.4 2023年8月JOURNAL OF DALIAN OCEAN UNIVERSITY Aug.2023DOI:10.16535/ki.dlhyxb.2022-293文章编号:2095-1388(2023)04-0726-11皮质醇对鱼类性别分化过程的影响及调控机制研究进展高蕊1,2,3,闫红伟1,2,3∗,刘鹰2,4,刘奇1,2(1.大连海洋大学海洋科技与环境学院,辽宁大连116023;2.设施渔业教育部重点实验室(大连海洋大学),辽宁大连116023;3.辽宁省河鲀良种繁育及健康养殖重点实验室,辽宁大连116023;4.浙江大学生物系统工程与食品科学学院,浙江杭州310058)摘要:鱼类的性别决定与分化一直是发育生物学㊁繁殖生理学及鱼类遗传育种学领域的研究热点,与高等脊椎动物不同,鱼类的性别决定与分化具有较强的可塑性,容易受到许多环境因素如温度㊁种群密度和pH等的影响㊂探究鱼类的性别决定与分化的分子机制对鱼类性别控制育种至关重要,也有利于提高鱼类养殖效益㊂皮质醇(cortisol)作为鱼类最主要的糖皮质激素,在鱼类性别分化过程中具有重要作用,本文综述了鱼类性别分化与性转变过程中,外源皮质醇影响鱼类的性别分化㊁环境因素影响内源皮质醇水平的变动规律,以及皮质醇调控性别分化与性转变的分子机制,并提出未来应在皮质醇诱导鱼类雄性化的作用机制㊁皮质醇与表观遗传因子的互作关系等方面重点开展研究,以期为深入探究皮质醇的功能特性及调控机理提供科学参考㊂关键词:皮质醇;鱼类性别分化;环境因子;分子机制中图分类号:S917.4㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀性别决定(sex determination)是性别形成的生物学过程,是指未分化的具有双向潜能的性腺决定其向精巢或卵巢方向发育的过程[1]㊂性别分化(sex differentiation)以性别决定为前提,是未分化的性腺在性别确定后,发育为精巢或卵巢的过程[2]㊂鱼类是脊椎动物中种类最大的类群,在脊椎动物系统演化过程中具有承前启后的地位㊂与鸟类㊁哺乳动物等脊椎动物相比,鱼类的性别决定与分化过程更为复杂,其具有原始性㊁多样性和易变性的特点,既受到遗传因素的作用,又受某些外部环境因素如温度[3]㊁光照[4]㊁pH[5]和种群密度[6]等的影响㊂因此,揭示鱼类的性别决定与分化机制对理解脊椎动物性别形成过程具有重要的理论意义㊂更为重要的是,许多鱼类在生长㊁繁殖和形态上存在雌雄差异㊂在养殖生产上,如果对某些鱼类开展性别控制和单性养殖,可大幅提高经济效益,故阐明鱼类性别决定及分化机制在育种方面具有重要的应用价值㊂性类固醇激素在鸟类㊁爬行动物㊁两栖类动物及鱼类等的性别分化中扮演着重要角色㊂1953年,Yamamoto等[7]首次用雌激素处理青鳉(Oryzias latipes),获得了性反转的功能性雌性个体㊂自此,国内外研究人员逐步开展了激素诱导鱼类性别转变的研究㊂17β-雌二醇(17β-estradiol,E2)是硬骨鱼类卵巢发育和雌性性别维持所必需的雌激素,在性别决定期间,经E2处理能造成斑马鱼(Danio rerio)[8]㊁尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)[9]等许多鱼类雌性化㊂11-酮基睾酮(11-ketotestoster-one,11-KT)是鱼类最主要的雄激素,经11-KT处理会造成蜂巢石斑鱼(Epinephelus merra)[10]㊁条纹锯鮨(Centropristis striata)[11]等许多鱼类雄性化㊂皮质醇(cortisol)既是鱼类主要的糖皮质激素(glucocorticoid,GC),也是一种类固醇激素,其被认为是连接外部环境刺激与内部生理反应的关键因㊀收稿日期:2022-09-28㊀基金项目:国家自然科学基金青年基金(31902347);国家海水鱼产业技术体系资助(CARS-47);辽宁省科技厅面上项目(2022-MS-351);辽宁省教育厅科研项目(LJKMZ20221092,LJKZ0712);大连市重点领域创新团队项目(2021RT07);辽宁省科技特派团项目(2022JH5/10400070)㊀作者简介:高蕊(1998 ),女,硕士研究生㊂E-mail:gaorui199809@㊀通信作者:闫红伟(1985 ),女,博士,副教授㊂E-mail:yanhongwei@子[12]㊂当鱼体受到外界应激因子刺激后,下丘脑-垂体-肾间组织(hypothalamus-pituitary-interrenal, HPI)轴会迅速做出反应,由下丘脑释放促肾上腺皮质激素释放激素(corticotropin-release hormone, CRH)作用于垂体,刺激垂体前叶促肾上腺皮质激素细胞分泌促肾上腺皮质激素(adrenocortico-tropic hormone,ACTH),ACTH刺激肾间细胞分泌皮质醇激素,并作用于全身各个靶器官[13]㊂近年来研究发现,皮质醇可能介导了环境因素影响鱼类性别分化的过程㊂在一些鱼类中,外源皮质醇处理会造成基因型为雌性的个体雄性化,而在皮质醇处理时,使用雌激素或皮质醇合成抑制剂在一定程度上能回救上述皮质醇所造成的雄性化[14-15]㊂研究还发现,高温㊁高密度养殖等环境因素会造成一些鱼类皮质醇水平增加,进而导致鱼类个体雄性化[16-17]㊂在雌雄同体的鱼类中,由于种群社会结构变化所造成的性转变往往伴随着皮质醇水平的改变㊂目前,皮质醇作用于鱼类性别分化与性转变的具体机制尚不明确,故探讨皮质醇对鱼类性别分化的影响并厘清其调控机制,有助于认知外部环境因素影响鱼类性别的作用途径及性别分化的内分泌机制㊂本研究中,综述了外源皮质醇处理对鱼类性别分化的作用规律,鱼类性别分化或性转变期环境因素对鱼类内源皮质醇水平的影响规律,以及皮质醇调控鱼类性别分化与性转变的分子机制,以期为研究鱼类性别形成的调控机制提供科学参考㊂1㊀外源皮质醇处理对鱼类性别分化的影响1985年,Van den Hurk等[18]分别用皮质醇㊁皮质醇代谢物可的松(cortisone)处理性别未分化的虹鳟(Oncorhynchus mykiss)均能获得性反转的雄性个体,表明糖皮质激素会影响鱼类的性别分化,这意味着鱼类的性别分化受HPI轴调控㊂上述发现引起了国内外学者的广泛关注㊂随后,研究人员陆续在雌雄异体鱼类如博纳里牙汉鱼(Odon-testhes bonariensis)[19]㊁漠斑牙鲆(Paralichthys lethostigma)[20],以及雌雄同体鱼类如条纹锯鮨[21]㊁斜带石斑鱼(Epinephelus coioides)[22]中发现了皮质醇类似的作用效果㊂1.1㊀皮质醇处理对雌雄异体鱼类性别分化的影响在雌雄异体鱼类中,皮质醇处理会造成斑马鱼[14]㊁尼罗罗非鱼[15]等模式鱼类,以及黄颡鱼(Tachysurus fulvidraco)[23]㊁褐牙鲆(Paralichthys olivaceus)[24]等经济鱼类的雄性化,且皮质醇诱导的雄性化具有剂量依赖性(表1)㊂如对孵化后7d 的博纳里牙汉鱼分别投喂皮质醇含量为400㊁800mg/kg的饲料63d,产生的雄性比例分别为95%和100%[19]㊂对孵化后60d的漠斑牙鲆分别投喂皮质醇含量为100㊁300mg/kg的饲料28d,产生的伪雄鱼比例分别为71%和87%[20]㊂皮质醇处理的起始时期不同,影响的效果也不同㊂如在尼罗罗非鱼中,对孵化后5d且基因型为雌性的幼鱼投喂皮质醇含量为1000mg/kg的饲料25d,会造成幼鱼性腺中卵母细胞的缺失,而在孵化后40d开始用皮质醇处理,处理50d后幼鱼性腺中仍具卵母细胞[15]㊂此外,经皮质醇处理所产生的伪雄鱼可能具有生殖功能㊂如采用皮质醇含量为300mg/kg的饲料投喂孵化后12d的黄颡鱼24d,所产生的伪雄鱼具有精小叶结构和生理性雄鱼特有的生殖突[23]㊂上述经外源皮质醇处理造成鱼类的雄性化,在一定程度上可被雌激素或皮质醇合成抑制剂回救㊂如对孵化后30d且基因型为雌性的褐牙鲆研究发现,对照组(正常饲料)㊁皮质醇组(100mg/kg饲料)㊁联合使用皮质醇(100mg/kg饲料)与E2 (1mg/kg饲料)饲喂组所产生的雄性比例分别为3.3%㊁50%和0%[24]㊂而分别用皮质醇(50mg/kg 饲料)㊁皮质醇合成抑制剂美替拉酮(500mg/kg 饲料)㊁联合使用皮质醇(50mg/kg饲料)与美替拉酮(metyrapone)(500mg/kg)饲料对15日龄的斑马鱼进行为期1个月的饲喂,所产生的雄性比例分别为100%㊁61.9%和48.6%[14]㊂1.2㊀皮质醇处理对雌雄同体鱼类性别分化的影响皮质醇处理会诱导一些雌雄同体鱼类的雄性化(表1)㊂分别用皮质醇(300mg/kg饲料)㊁皮质醇受体拮抗剂米非司酮(mifepristone)(6.25mg/kg 饲料)饲喂性别未分化的雌雄同体雌性先熟的条纹锯鮨幼鱼,处理84d后所产生具有精巢的个体比例分别为31.6%和50.9%,具有兼性性腺的个体比例分别为68.4%和32.0%[21],推测皮质醇通过与皮质醇受体结合的方式对鱼类性别进行调控㊂而在某些雌雄同体鱼类中,对成鱼进行皮质醇处理也会造成雌性转变为雄性㊂如对雌性三斑海猪鱼(Halichoeres trimaculatus)成鱼进行为期42d的皮质醇饲喂(1000mg/kg饲料),可造成血浆E2水平下降,性腺中出现生精细胞[16]㊂通过腹腔注射让雌性斜带石斑鱼成鱼摄入皮质醇(50mg/kg体质727第4期高蕊,等:皮质醇对鱼类性别分化过程的影响及调控机制研究进展表1㊀外源皮质醇处理诱导鱼类雄性化过程中性别比例及相关基因表达的变化Tab.1㊀Changes in sex ratio and sex-related genes expression in the processes of exogenous cortisol treatment induced mascu-linization in fish生殖策略reproductive strategy物种species皮质醇处理cortisol treatment方式method浓度concentration起始时期start date时长duration雄性比例percentageof male性别相关基因sex relatedgene参考文献reference雌雄异体gonochorism虹鳟(Oncorhynchusmykiss)浸泡处理30mg/100L受精后41d30d92%(受精后150d)80%(受精后300d)Van denHurk等[18]漠斑牙鲆(Paralichthyslethostigma)饲喂处理100mg/kg饲料孵化后60d(XX基因型幼鱼)28d(第14天和第21天间存在12d的暂缓期)71%(孵化后138d)Mankiewicz等[20]饲喂处理300mg/kg饲料孵化后60d(XX基因型幼鱼)28d(第14天和第21天间存在12d的暂缓期)87%(孵化后138d)黄颡鱼(Pelteobagrusfulvidraco)饲喂处理300mg/kg饲料孵化后12d24d97%(孵化后62d)84%(孵化后122d)齐飘飘[23]博纳里牙汉鱼(Odontesthesbonariensis)饲喂处理400mg/kg饲料孵化后7d63d95%(孵化后126d)amhʏcyp19a1aˌHattori等[19]饲喂处理800mg/kg饲料孵化后7d63d100%(孵化后126d)amhʏcyp19a1aˌ饲喂处理1000mg/kg饲料孵化后5d(XX基因型幼鱼)25dcyp19a1aˌgsdfʏ尼罗罗非鱼(Oreochromisniloticus)饲喂处理(1000mg皮质醇+800mg17β-雌二醇)/kg饲料孵化后5d(XX基因型幼鱼)175d彭锟[15]饲喂处理1000mg/kg饲料孵化后5d(XX基因型幼鱼)55dcyp19a1aˌgsdfʏ饲喂处理1000mg/kg饲料孵化后40d(XX基因型幼鱼)50d cyp19a1aˌ雌雄同体hermaphroditism条纹锯鮨(Centropristisstriata)饲喂处理300mg/kg饲料性别未分化的幼鱼84d31.6%,但68.4%具有兼性性腺(停止处理时)Miller等[21]三斑海猪鱼(Halichoerestrimaculatus)饲喂处理200mg/kg饲料雌性成鱼42d0,但42.9%具有兼性性腺Nozu等[16]饲喂处理1000mg/kg饲料雌性成鱼42d11.1%,但88.9%具有兼性性腺(停止处理时)皮下注射2mg/kg体质量雌性成鱼60d0dmrt1ʏamhʏsox9ʏcyp19a1aʏ(停止处理时)斜带石斑鱼(Epinepheluscoioides)皮下注射10mg/kg体质量雌性成鱼60d0,但100%具有兼性性腺dmrt1ʏamhʏsox9ʏcyp19a1aʏ(停止处理时)Chen等[22]皮下注射50mg/kg体质量雌性成鱼60d50%,但50%具有兼性性腺(停止处理时)dmrt1ʏamhʏsox9ʏcyp19a1aʏ(停止处理时)量),可使其性别转变为雄性[22]㊂然而在停止处理后,已经发生性转变的斜带石斑鱼精子停止性转变,发育中的精子也消失了,这表明皮质醇引起的性转变具有暂时性㊂以上研究表明,皮质醇对鱼类的性别分化具有重要作用,可在一定程度上造成鱼类向雄性方向分化,并且进行外源皮质醇处理时,不同浓度㊁处理时间和处理方式对鱼类性别分化的影响效果不同㊂827大连海洋大学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第38卷皮质醇可以通过皮质醇受体发挥调控作用,皮质醇合成抑制剂或雌激素在一定程度上可回救皮质醇诱导的雄性化㊂值得注意的是,在一些鱼类中,皮质醇诱导所产生的伪雄鱼具有生殖突,推测具有生殖功能㊂而在一些鱼类中,皮质醇处理造成的雄性化却是暂时的,停止处理后性别的改变将不可持续㊂目前,大多数研究未将皮质醇处理产生的伪雄鱼饲养至性成熟,尚不能确定皮质醇处理产生的伪雄鱼是否真正具有生殖功能,未来尚需深入研究㊂2㊀环境因素对鱼类内源皮质醇水平的影响鱼类的性别分化与性转变受到外部环境因素的影响,在多种环境因素介导的鱼类性别分化与性转变过程中,内源皮质醇水平往往发生了相应的变化(表2),故推断皮质醇可能是响应外部环境信号与鱼类性别分化及性转变的重要因子[20,25]㊂2.1㊀温度在许多鱼类㊁爬行动物和两栖类生命早期阶段,温度对性别分化过程具有决定作用㊂1981年, Conover等[26]首次证明,温度会影响大西洋银汉鱼(Menidia menidia)的性别㊂此后,研究人员开展了一系列温度对鱼类性别分化的研究㊂如对孵化后9d的奥利亚罗非鱼(Oreochromis aureus)进行为期25d的温度试验,在27㊁37ħ条件下产生的雄性后代比例分别为63.0%和97.8%,这表明高温会使奥利亚罗非鱼偏雄性化[27]㊂对孵化后15~25d 且基因型为雌性的斑马鱼进行高温(37ħ)处理,可得到100%伪雄鱼[28]㊂此外,高温处理还会诱导金鱼(Carassius auratus)[29]㊁半滑舌鳎(Cynoglos-sus semilaevis)[30]和褐牙鲆[3]产生雄性化㊂以上温度诱导产生的雄性化可能是一种由皮质醇介导的热应激结果㊂孵化后几周的环境温度决定了博纳里牙汉鱼幼鱼的性别[31],在17ħ时雄性比例为0%,在24ħ时为69.2%,在29ħ时可达100%,且在29ħ时饲育的幼鱼体内皮质醇水平始终高于17ħ[19]㊂24ħ条件下对博纳里牙汉鱼幼鱼投喂皮质醇含量为800mg/kg的饲料,可使雄性比例达到100%[32]㊂在褐牙鲆[24]和青鳉[25]中也存在类似现象,高温条件下饲喂的幼鱼皮质醇水平往往较高,而雄性比例也相对较高㊂同时研究还发现,在一些鱼类中,饲喂E2或美替拉酮可回救由高温诱导的幼鱼个体雄性化[24-25,33]㊂2.2㊀种群密度种群密度也会对鱼类性别分化产生一定影响㊂高密度会造成拥挤胁迫,使幼鱼向雄性化转变[34]㊂早期研究发现,欧洲鳗鲡(Anguilla anguilla)在800㊁1600㊁3200g/m3养殖密度下,雄性比例分别为69%㊁78%和96%[35]㊂此外,种群密度还会影响欧洲舌齿鲈(Dicentrarchus labrax)[36]㊁斑马鱼[14]和博纳里牙汉鱼[17]等鱼类性别分化㊂研究发现,在鱼类早期发育阶段,高密度养殖造成的个体雄性化可能也与皮质醇水平有关㊂在日本鳗鲡(Anguilla japonica)性别分化期间,成群饲养个体的血清皮质醇水平显著高于单独饲养个体(P<0.05),推断这是造成鳗鲡高密度养殖个体雄性偏多的原因[37]㊂在斑马鱼的性别分化期也发现,养殖密度越高,体内皮质醇水平越高,雄性比例也就越高[14]㊂在对XX基因型博纳里牙汉鱼的研究中也得出类似结论,用四周均为镜面的水槽饲养博纳里牙汉鱼比无反射光水槽饲养时雄性比率更高[17]㊂推断由环境拥挤引起的鱼类个体雄性化过程中,负责处理视觉信息的大脑具有重要作用㊂综上,在鱼类性别分化期,高密度养殖造成的拥挤胁迫能促使鱼类体内皮质醇水平升高,而高皮质醇水平是造成鱼类雄性化的一个重要原因㊂2.3㊀种群社会关系种群中的社会关系变化会造成雌雄同体鱼类,如黑双锯鱼(Amphiprion melanopus)[38]㊁双带锦鱼(Thalassoma bifasciatum)[39]和蓝带血虾虎鱼(Ly-thyrpnus dalli)[12]等的性转变,期间也往往伴随着皮质醇水平的变化㊂目前,在皮质醇作用于雌雄同体鱼类性别转变的假设中,Perry等[39]认为,在雌雄同体雌性先熟的双带锦鱼中,功能性雄性通过攻击雌性来提高雌性体内的皮质醇水平,从而抑制雌性11-KT合成,进而阻止双带锦鱼雌鱼的雄性化㊂如果将功能性雄性从社会群体中移除,雌性的压力降低,体内皮质醇水平会下降,雌鱼便会出现雄性化㊂然而与Perry等[39]假设所矛盾的是,当去除同样为雌雄同体雌性先熟的圆拟鲈(Parapercis cylindrica)功能性雄性后,完成皮质醇植入的功能性雌性仍可性转变为雄性,这表明高皮质醇水平并不能阻止圆拟鲈的雄性化[40]㊂蓝带血虾虎鱼是一种具有一夫多妻制种群社会关系且雌雄同体雌雄同步成熟的鱼类,研究发现,通常蓝带血虾虎鱼雄性体内皮质醇927第4期高蕊,等:皮质醇对鱼类性别分化过程的影响及调控机制研究进展表2㊀环境因素诱导雄性化过程中鱼类皮质醇水平和性别比例的变化Tab.2㊀Changes in cortisol level and sex ratio in the processes of environmental factors induced masculinization in fish处理treatment物种species生殖策略reproductivestrategy试验experiment处理条件treatment condition起始时期start date时长duration皮质醇水平cortisol level雄性比例percentageof male参考文献reference温度temperature 博纳里牙汉鱼(Odontesthesbonariensis)雌雄异体17ħ24ħ29ħ孵化后0d孵化后0d孵化后0d126d126d126d29ħ组>24ħ组>17ħ组(孵化后21d),24ħ组>29ħ组>17ħ组(孵化后49d)69.2%100%Hattori等[19]褐牙鲆(Paralichthysolivaceus)雌雄异体18ħ27ħ孵化后30d(XX基因型幼鱼)孵化后30d(XX基因型幼鱼)70d70d27ħ组>18ħ组(孵化后60㊁100d)3.3%100%Yamaguchi等[24]密度density鳗鲡(Anguillajaponica)雌雄异体一个玻璃容器中养殖1尾鱼一个玻璃容器中养殖2尾鱼一个玻璃容器中养殖4尾鱼一个玻璃容器中养殖8尾鱼性别分化早期性别分化早期性别分化早期性别分化早期14d14d14d14d8尾/容器组>4尾/容器组=2尾/容器组>1尾/容器组Chiba等[37]斑马鱼(Danio rerio)雌雄异体养殖密度9尾/L养殖密度19尾/L养殖密度37尾/L养殖密度74尾/L受精后6d受精后6d受精后6d受精后6d84d84d84d84d74尾/L组>9尾/L组54.4%61.4%71.6%80.1%Ribas等[14]社会关系social relations蓝带血虾虎鱼(Lythyrpnusdalli)雌雄同体雌雄同步成熟移除种群中的功能性雄性功能性雌性个体皮质醇水平先升高后下降,并在功能性雄性移除后的3d达到峰值Solomon-Lane等[12]水箱颜色color of tanks漠斑牙鲆(Paralichthyslethostigma)雌雄异体22.9ħ下,将幼鱼分别养殖在灰色㊁黑色和蓝色水箱中将幼鱼养殖在灰色㊁黑色和蓝色水箱中,处理的前50d温度控制在19ħ,后维持在23ħ孵化后60d孵化后60d93d93d处理34d时,蓝色组>灰色组>黑色组,在处理65㊁93d时,3个处理组皮质醇水平无显著性差异灰色㊁黑色组为50%左右,蓝色组为95%灰色㊁黑色组为55%左右,蓝色组为74%Mankiewicz等[20]水平较低,反而体型较大的雌性体内皮质醇水平较高,但在移除种群中功能性雄性后,体型较大的雌鱼皮质醇水平开始上升,并在移除雄性后的1~3d 时达到峰值,后逐渐降低[12]㊂这表明,在性别转变初期,高浓度的皮质醇对鱼类性转变为雄性起着促进作用,这与Perry等[39]的假设不同㊂而对于雌雄同体雄性先熟的黑双锯鱼,雄性和雌性皮质醇水平并无差异,但当功能性雌性去除后,种群内各个体的皮质醇水平不断升高,并逐渐有个体性转变为新的功能性雌性[38]㊂由此可见,皮质醇的升高不仅能促进雌雄同体鱼类性转变为雄性,还可能在雌雄同体鱼类性转变为雌性的过程中发挥作用㊂综上所述,皮质醇水平的高低一定程度上反映了一些雌雄同体鱼类在种群中的社会地位㊂皮质醇参与了雌雄同体鱼类性转变的过程,而高水平皮质醇水平可能促进了一些雌雄同体鱼类的性转变㊂但目前相关研究还较少,尚需进一步探究皮质醇在雌雄同体鱼类性转变中的作用机制㊂2.4㊀其他环境因素光照㊁养殖水槽颜色也会对鱼类的性别分化造成影响㊂研究发现,这些环境因素可通过影响鱼体皮质醇水平对鱼类性别分化进行调控,如将刚孵化的基因型为雌性的青鳉在绿光环境下饲养60d,可诱导产生伪雄鱼且伪雄鱼具有生殖功能,所产生的精子可与正常卵子结合孵育全雌子代,推测绿光造037大连海洋大学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第38卷成青鳉雄性化是由皮质醇水平变化引起的[4]㊂在探究养殖水箱对漠斑牙鲆性别分化影响时发现,蓝色水箱中饲养的鱼皮质醇水平较高,相应的雄性比例也较高,推测背景颜色影响了漠斑牙鲆的性别,表明环境因素在性别决定期间充当压力源,并最终造成雄性偏向性[20]㊂总之,外部环境因素影响着鱼类的性别分化与性转变,而皮质醇可能是连接外部环境因素与鱼类性别调控的重要纽带,在鱼类的性别分化与性转变中起到了重要作用㊂3㊀皮质醇调控性别分化与性转变的分子机制研究认为,皮质醇可能通过3种方式介导硬骨鱼类性别分化与性转变[41-42]:一是通过HPI轴与下丘脑-垂体-性腺(hypothalamus-pituitary-gonadal, HPG)轴相互作用,调控鱼类的性别变化;二是通过皮质醇和雄激素合成通路的交互作用,共同调控鱼类的性别变化;三是通过控制鱼类性别相关基因的转录来调控鱼类性别变化㊂3.1㊀HPG轴与HPI轴的相互作用HPG和HPI轴的相互作用共同调控鱼类的性别分化㊁发育和繁殖等重要生理过程[41](图1)㊂脑内一些神经递质通过影响体内皮质醇水平,间接调控着性别分化与性转变过程[43]㊂参与HPG和HPI轴相互作用的神经递质主要包括去甲肾上腺素(norepinephrine,NE)㊁精氨酸催产素(arginine vasotocin,AVT)㊁多巴胺(dopa-mine,DA)㊁血清素(serotonin,5-HT)㊁亲吻素(kisspeptin)和褪黑素(melatonin,MEL)等㊂其中,NE能影响促性腺激素释放激素(gonadotropin-releasing hormone,GnRH)的释放和促性腺激素(gonadotropins,GtHs)的产生[44],且对促肾上腺皮质激素释放因子(corticotropin-releasing factor, CRF)具有调控作用[45]㊂AVT与哺乳动物精氨酸加压素(arginine vasopressin,AVP)同源,是研究鱼类行为及性转变所关注的主要激素[46]㊂对于群居性雌雄同体的鱼类,一个社会群体中功能性雄性死亡后,可能会使体型较大的雌鱼下丘脑中的AVT和NE水平上升,造成雌鱼性转变为雄性[47]㊂这些快速的神经化学变化反过来也影响了GnRH和促黄体生成素(luteinizing hormones,LH)的释放,促进鱼类卵巢细胞凋亡并提高皮质醇水平[43]㊂一般认为,脑中NE活动增加会导致血清皮质醇水ACTH 促肾上腺皮质激素;AVT 精氨酸催产素;CRF 促肾上腺皮质激素的释放因子;DA 多巴胺;E2 17β-雌二醇; FSH 促卵泡激素;FSHR 促卵泡激素受体;GnIH 促性腺激素抑制激素;GnRH 促性腺激素释放激素;GR 皮质醇激素受体;Kisspeptin 亲吻素;LH 促黄体生成素;LHR 促黄体生成素受体;MEL 褪黑素;NE 去甲肾上腺素;T 睾酮;5-HT 血清素;11-KT 11-酮基睾酮㊂ACTH adrenocorticotropic hormone;AVT arginine vasotocin; CRF corticotropin-releasing factor;DA dopamine;E2 17β-es-tradiol;FSH follicle-stimulating-hormone;FSHR follicle-stimu-lating hormone receptor;GnIH gonadotropin-inhibitory hormone; GnRH gonadotropin-releasing hormone;GR glucocorticoid re-ceptor;LH luteinizing hormones;LHR luteinizing hormones re-ceptor;MEL melatonin;NE norepinephrine;T testosterone; 5-HT serotonin;11-KT 11-ketotestosterone.图1㊀下丘脑-垂体-性腺轴与下丘脑-垂体-肾间组织轴的关系[41]Fig.1㊀Diagram of the relationship between hypothala-mus-pituitary-gonadal(HPG)axis and hypo-thalamus-pituitary-interrenal(HPI)axis[41]平快速上升,而5-HT的减少会消除NE对AVT信号的抑制,使鱼类在性腺改变的第一阶段维持高皮质醇水平[43]㊂Kisspeptin是一种下丘脑神经肽,研究发现,在雌性大鼠中,位于下丘脑弓状核区的Kisspetin细胞和糖皮质激素受体(glucocorticoid re-ceptor,GR)共表达[48],推测GR是HPI和HPG 轴间联系的纽带,环境信号因子能通过HPI轴作用于GR来影响HPG轴[49]㊂MEL对鱼类的昼夜节律㊁血压和季节性繁殖具有调控作用㊂研究发现, MEL和NE能瞬时调节GnRH产生,以促进LH的生成,启动性转变[50]㊂随后皮质醇和促性腺激素137第4期高蕊,等:皮质醇对鱼类性别分化过程的影响及调控机制研究进展抑制激素(gonadotropin-inhibitory hormone,GnIH)增加,进而抑制GnRH和GtHs信号传导㊂在这些因素的共同作用下,鱼体内皮质醇水平增加㊂皮质醇通过抑制E2合成所必需的cyp19a1a(cytochrome P450,family19,subfamily A,polypeptide1a)基因转录,来调控E2的合成和雌性相关基因的表达,导致卵巢退变为精巢[42-43]㊂3.2㊀皮质醇和雄激素合成通路间的交互作用与哺乳动物不同的是,硬骨鱼类最主要的雄激素不是睾酮(testosterone),而是11-KT㊂11-KT的合成与皮质醇的合成㊁代谢过程间存在交互关系,两过程均有11β-羟化酶(11β-hydroxylase, Cyp11b)和11β-羟基类固醇脱氢酶(11β-hydroxys-teroid dehydrogenase,Hsd11b)参与催化(图2)㊂睾酮在Cyp11b催化下转化为11β-羟基睾酮(11β-OH-testosterone),11β-羟基睾酮在Hsd11b催化下转化为11-KT[42,51-52]㊂同样,11-脱氧皮质醇(11-deoxycortisol)在Cyp11b催化下转化为皮质醇,后皮质醇在Hsd11b催化下代谢为可的松[32,42]㊂皮质醇也可通过调节编码Hsd11b的hsd11b2 (hydroxysteroid11-beta dehydrogenase2)基因表达,调控鱼类11-KT的生成,进而影响鱼类性别分化与性转变㊂有研究发现,在皮质醇诱导博纳里牙汉鱼雄性化的过程中,hsd11b2表达上调㊂有趣的是,睾酮和11-KT的升高要先于cyp19a1a基因表达量的下降[32]㊂对斜带石斑鱼的研究中也发现了类似的现象,腹腔注射皮质醇(50mg/kg体质量)能够使hsd11b2表达迅速上调,11-KT水平随之升高,编码Cyp11b的cyp11b2(cytochrome P450family11 subfamily B member2)基因表达上调和cyp19a1a基因表达下调均发生在11-KT升高之后[22]㊂由此推测,在一些鱼类性别分化与性别转变过程中,皮质醇可通过直接调控雄激素合成相关基因表达的方式来提高11-KT水平,进而激活雄性化通路㊂在雄性通路被激活后,雌激素合成相关的通路则被抑制㊂㊀DHEA dehydroepiandrosteron;OH hydoxy.图2㊀硬骨鱼类类固醇激素合成[42,52]Fig.2㊀Schematic representation of steroidogenesis in teleost fishes[42,52]3.3㊀皮质醇调控鱼类性别相关基因的转录皮质醇可通过先与糖皮质激素受体结合,再与应答基因启动子区域内的糖皮质激素反应元件(glucocorticoid response elements,GRE)结合,直接控制性别相关靶基因转录进而调控鱼类性别转变㊂一些硬骨鱼类的cyp19a1a㊁fshr(follicle stimu-lating hormone receptor)和dmrt1(double-sex and mab-3-related transcription factor1)基因启动子区域存在GRE[25,53-54],皮质醇-糖皮质激素受体复合物能通过与这些基因上的GRE作用,对鱼类性别开展调控㊂除此之外,皮质醇还能通过其他未知方式调控性别相关基因的转录㊂尽管在鱼类的抗苗勒氏管激素amh(anti-Müllerian hormone)基因上未发现GRE,但皮质醇却可以通过调控amh表达影响鱼类性别㊂3.3.1㊀皮质醇抑制cyp19a1a的转录㊀在鱼类中,睾酮是E2合成的原料[55]㊂睾酮可以在性腺芳香化237大连海洋大学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第38卷。

CRISPR/Cas9系统在鱼类上的研究及应用进展作者：许丁凡卫福磊来源：《理论与创新》2021年第01期【摘要】CRISPR/Cas9 技术是一种由gRNA引导的Cas9核酸内切酶靶向编辑技术，已广泛用于基因的敲除、敲入和敲降，其操作简便快速，成本低，已成为人们探究基因功能、修复受损基因、沉默有害基因以及改良经济物种种质性状的重要工具。

鱼类是脊椎动物中最大的类群，许多物种对科学研究和水产养殖都有价值。

这篇综述着重介绍了新一代基因组编辑技术CRISPR/Cas9在鱼类中的最新进展和应用，特别强调了它们在性别决定和生殖功能方面的应用。

【关键词】CRISPR/Cas9;性别决定;疾病模型;水产养殖引言CRISPR/Cas9技术是一种由gRNA引导的Cas9核酸内切酶靶向编辑技术，已广泛用于基因的敲除、敲入和敲降，已成为人们探究基因功能、修复受损基因、沉默有害基因以及改良经济物种种质性状的重要工具。

基因组编辑是基因功能反向遗传学研究的有力工具。

鱼类具有多种多样的生殖方式，养殖的苗种主要靠人工繁殖，因此控制性别是水产养殖增加产量的有效途径。

还有其他的目的需要控制鱼类的性别，性别控制技术在水产养殖中的一些种类得到了应用，它是建立在鱼类性别决定与分化的生物学基础上开展的。

这些新出现的基因组编辑技术首次允许在包括高效鱼类在内的多种物种中进行基因定位或编辑。

尽管基因敲除已成为模式鱼的主要反向遗传途径，但它往往存在特异性低、毒性高的问题。

本文就CRISPR/Cas9在鱼类中的研究进展和应用作一综述，重点介绍它们在性别决定和生殖基因功能研究中的应用。

1.性别决定及其分子机制鱼类的雌雄个体在生长速度、个体大小、形态颜色方面具有明显差异，掌握鱼类性别决定和分化机制，可以调控鱼类向某一单向性别发育，从而创造更多的经济价值。

许多养殖鱼类生长具有明显的性别二态性，尼罗罗非鱼雄鱼比雌鱼生长快。

研究中采用CRISP/Cas9对非模式生物罗非鱼进行基因敲除，说明Dmrt基因对于精子的发育和成熟具有重要作用。