（动物学专业论文）暗纹东方鲀takifugu+obscurus性腺分化的组织学及芳香化酶基因cyp19a表达的研究.pdf

气 ，；o静knh、 ， 。 ， 、矿娃、。，。 。，、一靛，_“廿。恕 ，-、，基量譬l置墨墨t器聱扣1 ，。 华东师范大学 m a s t e r st h e s i so f2 0 1 0 s c h o o lc o d e ：1 0 2 6 9 s t u d e n ti d ：5 1 0 7 1 3 0 0 0 2 0 e a s tc h i n an o r m a lu n i v e r s i t y t h e h i s t o l o g i c a lr e s e a r c ha n dc y p 19 ag e n ee x p r e s s i o n o fs e xd i f f e r e n t i a t i o ni nt a k i f u g uo b s c u r u s d e p a r t m e n t ：s c h o o lo f l i f es c i e n c e m a j o r ：z o o l o g y r e s e a r c hd i r e c t i o n ：e c o t o x i c o l o g yo f a q u a t i c d i r e c t o r ：a s s o c i a t ep r o f e s s o rz h o uz h o n g l i a n g g r a d u a t e ：d a iq i m a y , 2 0 1 0 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论文暗纹东方纯( t a k i f u g uo b s c u r u s ) 性腺分化的组 织学及芳香化酶基因( c y p l 9 a ) 表达的研究，是在华东师范大学攻读唾髟博士( 请 勾选) 学位期间，在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明 引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 华东师范大学学位论文著作权使用声明 暗纹东方纯( t a k i f u g uo b s c u r u s ) 性腺分化的组织学及芳香化酶基因( c y p i g a ) 表达的研究系本人在华东师范大学攻读学位期间在导师指导下完成的硕士博士( 请 勾选) 学位论文，本论文的研究成果归华东师范大学所有。本人同意华东师范大学根据 相关规定保留和使用此学位论文，并向主管部门和相关机构如国家图书馆、中信所和“知 网”送交学位论文的印刷版和电子版；允许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库 被查阅、借阅；同意学校将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行 检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位 论文。 本学位论文属于( 请勾选) ( ) 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部”或“涉密学位论文宰， 于年月日解密，解密后适用上述授权。 ( ) 2 不保密，适用上述授权。 导师签名本人签名 为r 秒年厶月矿日 “涉密”学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定过的学位 论文( 需附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密”审批表方为有效) ，未经上 述部门审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用 上述授权) 。 华东师范大学 戴奇硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位 备注 李利珍教授上海师范大学主席 王群教授华东师范大学 禹娜副教授华东师范大学 华东师范大学 摘要 性别决定和性别分化在脊椎动物系统发育史中是两个重要的过程，高等脊椎动物的 性别决定占有重要地位，性别受细胞内遗传物质影响较大。而对于低等脊椎动物，如鱼 类，其性腺的分化则还受到环境等多方面的影响。研究鱼类性腺的分化规律对研究脊椎 动物进化史和发育史具有重要的意义。暗纹东方鲍( t a k i f u g uo b s c u r u s ) 属硬骨鱼纲、 辐鳍亚纲、鲈形总目、鲍形目、纯科、东方纯属，是我国重要的养殖鱼类之一，兼具药 用和食用价值，养殖前景广泛。本文利用组织学方法，对暗纹东方纯性腺进行组织学观 察，对其仔鱼发育过程中，性腺的形态学变化进行了描述，确定了其性腺分化的关键时 间节点。利用分子学手段，对暗纹东方纯性腺分化关键限速酶的编码基因c y p l 9 a 进行 r e a l t i m ep c r ，确定c y p l 9 a 在性腺分化过程中的作用。为进一步的研究奠定基础。 对暗纹东方鲍仔鱼性腺分化过程进行组织学切片发现：孵化后1l d ( 1l d a h ，d a ya f t e r h a t c h i n g ) 仔鱼膀胱基部与直肠之间的体腔膜上出现原始生殖细胞( p r i m o r d i a lg e r m c e l l ， p g c ) ，细胞体积大，直径约7 岬，胞质着色较浅，核大且透亮，核膜清晰、界限明显， 约占细胞体积的1 2 2 3 ，核仁偏位，嗜碱性强，被染成蓝色；1 4 d a h 时p g c s 增多， 紧贴于体腔膜与体细胞( s o m a t i cc e l l s ，s c ) 生成一对组织突起，该结构即为性腺原基 ( g o n a da n l a g ，g a ) ；2 9 d a h 性腺原基发育成为原始性腺( p r i m a r yg o n a d s ，p g ) ，若干 p g c s 被s c s 包裹，从体腔膜上游离出来。3 5 d a h 时性腺己出现分化，部分个体出现原 始卵巢腔( o v a r i a nc a v i t y ，o c ) ；而另一部分个体性腺在4 0 d a b 时观察到精原细胞 ( s p e r m a t o g o n i a ，s g ) ，并伴随有裂隙状输精管原基( s p e r m a d u c ta n l a g ，s d ) 的出现。 4 7 d a h 时原始精小叶和输精管的形成，且在生殖上皮附近及基质中出现了i 时相卵原细 胞，细胞呈圆形，胞质较少，嗜碱性，被染成浅紫色。直径在1 7 2 0 岬之间，核染色 较浅，核径1 0 1 2 i t m 。卵巢与精巢在细胞学上完成分化分别以其性母细胞的出现为标准， 时间分别为1 1 5 d a h 和8 1 d a h ，至此，卵巢和精巢才真正完成了分化过程。 芳香化酶( p 4 5 0 a r o m ) 是细胞色素p 4 5 0 家族中的一员，在鱼类性别分化过程中起 到关键性作用，可催化雄烯二酮和睾酮转化为雌酮和雌二醇。以暗纹东方纯二龄鱼为实 验材料，根据已知鱼类的c y p l 9 a 序列设计兼并引物，利用p c r 技术扩增出芳香化酶 编码基因c y p l 9 a 的片段，长度为1 4 4 6 b p ，发现与其他物种c y p l 9 ac d n a 具有8 6 以上的同源性，具有较高的保守性。而在与c y p l 9 b 进行s p i d e y 比对时，发现同源性 极低。 根据获得的c y p l 9 a 基因的序列片段设计r e a l t i m ep c r 引物，对不同发育阶段暗 纹东方纯雌雄鱼体内的c y p l 9 a 基因表达进行r e a l t i m ep c r 发现：雌鱼体内c y p l 9 a 华东师范大学 基因表达远高于雄性，这与c y p l 9 a 基因的生理特性有密切关系。在雌鱼体内，c y p l 9 a 基因的表达在4 4 d a b 时出现了高峰。结合组织学研究结果，4 7 d a h 时，p g c 正通过有丝 分裂进行增殖，且在生殖上皮附近及基质中出现了i 时相卵原细胞，说明c y p l 9 a 的高 度表达，产生了大量的芳香化酶，催化雄烯二酮和睾酮转化为雌酮和雌二醇，参与性腺 结构的构建和卵母细胞的生成和发育。但是，随着时间雄性体内的c y p l 9 a 表达也有逐 渐增高的趋势，可能芳香化酶在雄性发育过程中也具有某些作用，这还需要在将来的研 究中进一步的探讨。 通过组织学以及分子检测手段，对暗纹东方纯性腺分化时期的性腺发育形态学和 c y p l 9 a 基因的表达进行研究，掌握了性腺分化关键时期的时间节点，以及c y p l 9 a 基 因在性别分化时期的调控机制。为以后深入阐释鱼类性腺发育、性腺分化和性逆转等现 象的分子机制及基因调控原理增加了证据，也为暗纹东方纯育种工作开展奠定了基础。 关键词： 暗纹东方纯：性腺分化；组织学；芳香化酶 华东师范大学 a b s i 。k a c l s e xd e t e r m i n a t i o na n ds e xd i f f e r e n t i a t i o nw e r et w oi m p o r t a n tp r o c e s s e so ft h ep h y l o g e n yi n v e r t e b r a t e s i nt h eh i g h e rv e r t e b r a t e s ，t h eg e n e t i cm a t e r i a lp l a y sac o n c l u s i v er o l eo fs e x d e t e r m i n a t i o n h o w e v e r , i nt h el o w e rv e r t e b r a t e s ，s u c h 弱f i s h ，t h es e xd i f f e r e n t i a t i o nw a s a f f e c t e db yt h ee x t e r n a lf a c t o re x c e p tf o rg e n e t i cm a t e r i a l r e s e a r c ho nt h er u l eo ff i s hs e x d i f f e r e n t i a t i o nh a si m p o r t a n ts i g n i f i c a n c ei nt h ee v o l u t i o no fv e r t e b r a t e s t a k f f u g uo b s c u r e s b e l o n g st ot h eg e n u st a k i f u g u ，i so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tc u l t u r e df i s hi no u rc o u n t r y t 1 1 i s s p e c i e so ff i s hh a sh i g hv a l u eo fm e d i c i n ep r o d u c t i o na n de d i b l e n e s s m e t h o d so fh i s t o l o g i c a l r e s e a r c hw e r eu s e df o rr e s e a r c h i n gt h eg o n a dd e v e l o p m e n to ft a k i f u g uo b s c u r e si na l e v i n s t a g e t h et i m en o d e so fs e xd i f f e r e n t i a t i o nw e r ei d e n t i f i e d t h er e a l - t i m ep c rw a so p e r a t e d f o rd e t e r m i n i n gt h ef u n c t i o no fc y p19 a g e n ei ns e xd i f f e r e n t i a t i o n , g o n a d a ld e v e l o p m e n ta n ds e xd i f f e r e n t i a t i o no ft a k i f u g uo b s c u r e sw e r eo b s e r v e db y u s i n gh i s t o l o g i c a lt e c h n i q u e s n er e s u l t ss h o w e d t h a ta tlld a h ( d a ya f t e rh a t c h i n g ) p r i m o r d i a lg e r mc e l l ( p g c ) a p p e a r e da tt h ec o e l a r i u mw h i c hw a sb e t w e e n b l a d d e ra n dr e c t u m t h ed i a m e t e r o fp g cw a sa b o u t 7 p r na n dp o o rc y t o p l a s ms t a i n i n g c o n t a i n sab i g h y p e r c h r o m a t i cn u c l e o l u s t h ec e l lu n c l e a ra c c o u n t e df o r1 2o r2 3o ft h ep g c a t1 4 d a h ，a p a i ro fg o n a da n l a g ( g a ) c o n t a i n ss e v e r a lp g c sa p p e a r e df r o mt h ec o e l a r i u m ，a n dt h e n d e v e l o p e di n t op r i m a r yg o n a d s ( p g ) a t2 9 d a h d i f f e r e n t i a t i o no fg o n a d sc o u l db eo b s e r v e da t 3 5 d a h ，p r i m a r yo v a r i a nc a v i t y ( o c ) a p p e a r e di nap a r to fp r i m a r yg o n a d s s p e r m a t o g o n i ac e l l a n ds p e r m a d u c ta n l a gc o u l db eo b s e r v e di nt h er e s tp a r to ft h ep r i m a r yg o n a d sa t4 0 d a h 。 p r i m i t i v es p e r m a r yl o b u l ea n ds p e r m a d u c ta p p e a r e da t4 7 d a h ，a n do o g o n i ac o u l db eo b s e r v e d a tt h eg e r m i n a le p i t h e l i u m o o g o n i u mw a sak i n do fr o u n dc e l la n di t sd i a m e t e rw a sa b o u t 17 - 2 0 1 t m a p p e a r a n c eo fa u x o c y t ei st h em a r k e ro fs e xd i f f e r e n t i a t i o n s p e r m a t o c y t e sa n d o o c y t e sc o u l db eo b s e r v e da t8 1d a h a n dll5 d a hr e s p e c t i v e l y a r o m a t a s e ( p 4 5 0 a r o m ) i sam e m b e r o ft h ec y t o c h r o m ep 4 5 0s u p e r f a m i l y , a n dp l a y sa c r u c i a lr o l ei ns e xd i f f e r e n t i a t i o no ff i s h p 4 5 0 a r o mc a nc a t a l y z et h ec o n v e r s i o no f a n d r o s t e n d i o n ea n dt e s t o s t e r o n et oe s t r o n ea n de s t r a d i o lr e s p e c t i v e l y p 4 5 0 a r o mw a se n c o d e d b yc y p 19 ag e n e t oo b t a i np a r t i a lc y p19 ag e n ef r a g m e n t s ，p c rw a sp e r f o r m e du s i n g g e n o m i cd n ad e r i v e df r o m2y e a r so l dt a k i f u g uo b s c u r e so v a r yt i s s u ea st e m p l a t ea n d p r i m e r sd e s i g n e da g a i n s to t h e rf i s h e sc y p 19 ag e n es e q u e n c e s t h i sg e n ef r a g m e n ti s o l a t e d w a s14 4 6 b pl e n g t h 1 1 1 ec y p19 ag e n ef r a g m e n ts e q u e n c es h o w s8 6 i d e n t i t y 、i t l lt h a to f 华东师范大学 o t h e rf i s hs p e c i e s ，b u tl o ww i t ht h es e q u e n c eo fc y p 19 b s h o w e dt h a tc y p 19 ag e n ew a sa c o n s e r v e dg e n ei nf i s h e s t h er e s u l t so ft h eq u a n t i t a t i v er e a l t i m ep c ra n a l y s i ss h o w e dt h a tt h ee x p r e s s i o no f c y p19 ai nt h ef e m a l ew a ss i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nm a l e i tm a yb eb e c a u s eo fc y p 19 a g e n e sp h y s i o l o g i c a la c t i o n t h ee x p r e s s i o no fc y p 19 am e a s u r e di ne v e r ys t a g eo ff e m a l e s a m p l e si n c r e a s e ds i g n i f i c a n ta t4 4 d a b a t al a t e rt i m ea b o u t4 7 d a h ，p r o l i f e r a t i o no fp g ca n d a p p e a r a n c eo fo o g o n i aw e r eo b s e r v e db yh i s t o l o g i c a lr e s e a r c h s y n t h e s i z e d t h et w or e s u l t s s h o w e dt h a tt h eh i g he x p r e s s i o no fc y p19 at r a n s l a t e da b u n d a n to fp 4 5 0 a r o mw h i c hc a n c a t a l y z e st h ec o n v e r s i o no fa n d r o g e nt oe s t r o g e na n dp a r t i c i p a t e d i nt h eg o n a ds t r u c t u r e b u i l d i n g o nt h eo t h e rh a n d ，t h ee x p r e s s i o no fc y p 19 ai nm a l ew a sa l s oi n c r e a s e dg r a d u a l l y t h i sp h e n o m e n as h o w e dt h a tp 4 5 0 a r o mm a y b eh a v es o m ef u n c t i o n si ns p e r m a r yd e v e l o p s g o n a dd e v e l o p m e n ta n dc y p 19 ae x p r e s s i o nd u r i n gt h ep e r i o do ft a k i f u g uo b s c u r e ss e x d i f f e r e n t i a t i o nw e r er e s e a r c h e db yh i s t o l o g ya n dq u a n t i t a t i v er e a l - t i m ep c r t h et i m en o d e s a n dt h er e g u l a t i n gp r o c e s s i o no fc y p19 ag e n ei ns e xd i f f e r e n t i a t i o nw e r ei d e n t i f i e d t h e r e s u l t sc a i lh e l pu st os t u d yt h em e c h a n i s mo fg o n a dd e v e l o p m e n t ，s e xd i f f e r e n t i a t i o na n d s e x u a li n v e r s i o nf u r t h e r k e y ： s e xd i f f e r e n t i a t i o n ，h i s t o l o g y ，a r o m a t a s e 华东师范大学 目录 第一章：鱼类性腺分化研究进展1 第二章：暗纹东方纯性腺分化的组织学研究 一前言1 5一和青”。 二材料与方法1 6 三结果1 7 四讨论2 6 第三章：暗纹东方纯芳香化酶( c y p l 9 a ) 基因片段的扩增 一材料与方法2 9 二结果3 2 三讨论3 6 第四章：暗纹东方纯性腺分化中c y p l 9 a 基因表达的研究 一前言3 8 仔 j 舌。“。j 萏 二材料与方法3 9 三结果4 3 四讨论”4 5 参考文献4 7 致谢一5 7 附勇之”“”“5 8 华东师范大学 第一章鱼类性腺分化研究进展 第一节鱼类性别决定与性别分化的研究进展 地球上生命之所以能够延续，与各物种的繁殖行为密不可分，每个物种在自 己生命结束之前产生后代，确保该物种的繁衍生息。很多研究表明，生物在诞生 初期是没有性别分化的，直到现在也有许多生物群体没有性别的差异，某些低等 生物可以通过无性的方式产生后代，称之为无性繁殖，如原生动物的裂殖，轮虫 的孤雌生殖，腔肠动物的出芽生殖等。但是现在大多数生物都是雌雄异体的，即 出现了性别差异，这是生物进化到一定程度的必然结果。雌雄异体的物种产生了 雌雄两种配子，雌性产生雌性生殖细胞( 卵) ，雄性则产生雄性生殖细胞( 精子) 。 两种生殖细胞进行结合，形成受精卵最终发育成为新个体，这样的生殖方式也称 之为有性生殖，大部分脊椎动物均为有性生殖。在高等脊椎动物中，动物的性别 是由性染色体决定的，性别一旦决定就不容易发生改变，这是由遗传物质决定的， 大部分羊膜动物，如哺乳动物，鸟类属于这种性别决定方式。而在低等脊椎动物 中，如部分爬行类，鱼类，其性腺分化除受性染色体控制外，还受到外界环境的 影响，个别种类在性腺分化完全后甚至会出现“性逆转 现象。因此，在研究鱼 类性别形成时应该注意两个方面：性别决定和性别分化。 1 鱼类性别决定的研究进展 性别决定是指细胞内遗传物质对生物性别的作用。研究表明：不同生物存在 着不同的性别决定方式，比较常见的为通过性染色体决定性别，可分为：x y 型、 z w 型、x o 型和z o 型。o x y 型是最早发现的性别决定方式，雌性个体体细胞具 有一对同型的性染色体，记为x x ；雄性个体体细胞具有一对异型的性染色体， 记为x y 。植物中的棕榈、昆虫中的果蝇、某些鱼类、部分两栖类和哺乳类等都 是该种类型。z w 型性别决定与x y 型恰好相反，雌性个体体细胞含有异型性染 色体，用z w 表示；雄性个体含有同型性染色体，用z z 表示。植物中的凤梨、昆 虫中的鳞翅目和鸟类等属于这一种类型。少数生物如蝗虫属于x o 型，雄性只 要一条性染色体x ，没有y 染色体，用x o ( o 表示缺少一条性染色体) 表示；雌 性体细胞具有2 个x 型染色体，用x x 表示。z o 型是z w 型的一种特殊形式，雄 性为同配性别，雌性为异配性别，体细胞内仅含一条z 染色体而无w 染色体。另外 华东师范大学 还有通过常染色体上的等位基因来决定性别的物种，如葫芦科喷瓜。 由于鱼类在脊椎动物进化中的特殊地位，庞大的种类数量以及卓著的经济价 值，使得鱼类的性别决定研究一直受到遗传学家和发育学家的重视。高等脊椎动 物的性别决定系统往往较为单一，如哺乳动物的x x x y ，鸟类的z w z z 。而在 进行鱼类研究时发现，鱼类性别决定几乎包括了动物的所有性染色体类型。 n o g u s a 等人最早利用细胞学手段发现了鱼类的性染色体( p r i c e ，1 9 8 4 ) ，之后科 学家们对鱼类进行核型分析和染色体显带研究，发现少数具有初步异型性染色体 分化的鱼类中，如青鲻( o r y z i a sl a t i p e s ) 和鲑鳟鱼类等，已经鉴定或定位出性别 决定候选基因，可认为其性别是由性别决定基因所控制的( 文爱韵等，2 0 0 8 ) 。 1 9 8 5 年前已经对1 6 0 0 多种真骨鱼类的染色体组型进行了研究，但是只有7 2 种被认 为有性染色体( o j i m a ，1 9 8 5 ) 。加上国际上发现的近2 0 种有性染色体的种类( b o r n & b e r t o l l o ，2 0 0 0 ：d ea l m e i d a - t o l e d oe ta 1 ，2 0 0 0 ：j o r g e & m o r e i r a - f i l h o ， 2 0 0 0 ：a r t o n ie ta 1 ，2 0 01 ；a r t o n i b e r t l l o ，2 0 01 ；d ea l m e i d a - t o l e d o & f o r e s t i ， 2 0 0 1 ；u e n oe ta 1 ，2 0 0 1 ) ，可能有近1 0 0 种鱼类被认为具有性染色体，但是在细 胞遗传学研究上可以明显分辨出性染色体形态的鱼类可能只有4 0 种左右( 杨东和 余来宁，2 0 0 6 ) 。在我国已经研究的鱼类当中，只有1 6 种具有异型性染色体，它 们是鲫( c a r a s s i u sa u r a t u sa u r a t u s ) ，银鲫( c a r a s s i u sa u r a t u sg i b e l i o ) 胡子鲶( c l a r i a s f u s c u s ) ，革胡子鲶( c l a r i a sl e a t h e r ) ，斑点胡子鲶( c l a r i a sm a c r o c e p h a l u s ) ，蟾胡 子鲶( c l a r i a sb a t r a c h u s ) ，白缘f 映( l e i o b a g r u sm a r g i n a t u s ) ，黑缘觖( n i g r i c a u d a ) ， 拟缘觖m a r g i n a o i d e s ) ，刺鳅( m a s t a c e m b e l u ss i n e n s i s ) ，短颌鲚( c o i l i a b r a c h y g n a t h u s ) ( 余先觉等，1 9 8 9 ) ，大鳞副泥鳅( p a r a m i s g u r n u sd a b r y a n u s ) ( 常重 杰和余其兴，1 9 9 7 ) ，星康吉鳗( c o n g e rm y r i a s t e r ) ( 喻子牛等，1 9 9 5 ) 、褶胸鱼 ( s t e r n o p t y xd i a p h a n a ) ( 搂允东，19 9 9 ) 、剑尾鱼( x i p h o p h o r u sm a c u l a t u s ) ( 贾 方钧等，2 0 0 2 ) 和斑头鱼( a g r a m m u sa g r a m m u s ) ( 郑家声等，1 9 9 7 ) 。 目前一般认为鱼类性染色体的决定类型有6 类：黝y 型：是指雌性为 同配性别，雄性为异配性别，如刺鳅、胡子鲶、虹鳟( s a l m og a i r d n e r i ) 等； z z z w 型：此类型的雄性为同配性别，雌性为异配性别，如大鳞副泥鳅，日本鳗鲡 ( a n g u i l l a j a p o n i c a ) 和石斧脂鲤属( t r i p o r t h e u s ) ( a r t o n ie ta 1 ，2 0 0 1 ) ，在数目 上z z z w 型少于x x x y 型，据估计，x x x y 与z z z w 型的总和占到鱼类种 类的7 0 左右；x x x o 型：x x x y 型的一种特殊形式，雄性为异配性别，只 含一条x 染色体无y 染色体。雌性是同配性别，只产生一种含x 染色体的卵子。 华东师范大学 在进行过染色体核型分析的鱼类中，发现少数几种深海鱼具有这种性染色体机 制，如褶胸鱼；z z z o 型：z z z w 型的一种特 表1 - 1 用细胞学手段发现性染色体的部分鱼类 t a b 1 - 1p a r t so ff 璐h e so b s e r v e ds e xc h r o m o s o m e sb yc y t o l o g ym e t h o d s 殊形式，雄性为同配性别，雌性为异配性别，体细胞内仅含一条z 染色体而无 w 染色体，分布于长江中下游的短颌鲚就属于这一类型( 余先觉等，1 9 8 9 ) ，其 雌鱼的染色体为4 7 条，而雄鱼则有4 8 条；x l x l x 2 x 2 x l x 2 y 型：即复性染色 华东师范大学 体型，该类型仅发现于鱼类，例如花鳅( c o b i t i st a e n i a ) 和触角副鲥( p a r a b l e n n i u s t e n t a c u l a r i s ) ( c a p u t oe ta 1 ，2 0 0 1 ) ；少数鱼类则具有更复杂的性别决定系统， 如剑尾鱼中存在3 个性染色体w ，x ，y 。此物种的雌性个体的性染色体类型为 w y 、w x 或x x ，雄性个体的性染色体类型为x y 或y y ( 贾方钧等，2 0 0 2 ) 。 表1 1 列出了部分用细胞学手段发现性染色体的鱼类。 在绝大多数鱼类中，利用现有的生物学技术检测不到异型性染色体的存在， 性别可能是由常染色体决定的，如斑马鱼( b r a c h y d a n i or e r i o ) ( 搂允东，1 9 9 9 ) 。 目前看来，只有在具有初步异型性染色体分化，并且己经鉴定出性别决定候选基 因的少数鱼类( 如青鲻和鲑鳟类等) ，可以认为性别决定基因控制性别的形成。 但对绝大多数鱼类来说，性别决定基因还有待寻找与证实，性别决定也只能从“遗 传”而不是基因的角度来解释。h a m m e r m a n 和a v t a l i o n 根据对罗非鱼不同种间 杂交和回交的实验结果，提出鱼类性别决定的“常染色体平衡理论”( 李建中等， 2 0 0 4 ) ，该理论认为性染色体和常染色体上都具有调节鱼类性别的基因，染色体 上雄性和雌性的基因产物数量优势最终决定鱼类的性别：如果雄性决定因子超过 雌性决定因子，则雄性比例较高，反之，雌性决定因子超过雄性决定因子，则雌 性比例较高。天然雌核发育的彭泽鲫( c a r a s s i u sa u r a t u so f p e n g z e ) ( 杨睿姣和张 轩杰，2 0 0 4 ) 、银鲫等种群中存在少量的雄性，这一事实说明鱼类的常染色体中 似乎有控制性别的基因存在。 由此y a m a m o t o 提出了多基因模型( p o l y g e n i cm o d e l ) ( 王德寿等，2 0 0 0 ) ，以 解释鱼类性别决定现象。此模型认为雌性因子( f ) 和雄性因子( m ) 的主要部 分分别存在于x 和y 染色体上。同时，它们的同义因子也分布在常染色体上。基 因型为a a x x 的个体是遗传学上的雌鱼，其性因子是f m ，所以雌性诱导物 比雄性诱导物产生得多，因而诱导未分化性腺成为卵巢。反之，a a x y 个体产生 a x x 压f e m ) 一l l l i 性诱静物雌性决定褒) _ 米分化往琏卵鬃簟性) 。、v 一 、， 、， a a x y ( e m f ) _ 雄性绣箨物( 雄性决定謇 _ 表分化性瓤专m i l l 雄性) 图1 - 1 正常性分化( 实线) 和逆转性分化( 虚线) 模式示意图 f i g i - is c h e m a t i c sd i a g r a mo fn o r m a os e xd i f f e r e n t i a t i o n ( s o l i dl i n e s ) a n ds e xr e v e r s a k ( d o t t e dl i n e s ) 更多的雄性诱导物而将未分化性腺诱导为精巢。但是利用适量的雌( 雄) 性诱导物 质投喂a a x y ( 丸6 x ) 幼鱼，就能诱导未分化性腺，使之成为卵( 精) 巢( 见 图1 1 ) 。此模型虽然获得了一定的发展，至今也仍被许多学者采用。但过于简单， 华东师范大学 迄今为止尚未在分子水平上加以证实，还无法说明多因子相互作用的机制。 2鱼类性别分化的研究进展 大量资料表明，遗传基因作为性别分化的基础，提供了两性分化的可能性， 而性别分化是指受精卵在性别决定基础上，经过某些外界条件的作用，发育成一 定性别的过程( 徐耀辉，1 9 9 0 ) 。性别分化在生物性别形成中也占据重要地位， 对于许多雌雄异体的生物，虽然性别在受精卵形成之时已经确定，但其性腺最终 发育成雌性还是雄性，有些种类还要受到内外环境或诱导物的影响，在某种条件 的刺激下引发性别的逆转。c h a r m i e r ( 1 9 6 6 ) 第1 次报道了孵化温度对爬行类动物 性别决定的影响，他把蜥蜴的卵置于2 6 2 7 c 下孵化，其子代9 8 7 为雌性，在 2 9 c 下，子代1 0 0 为雄性( 黄红兰和杨治国，2 0 0 8 ) 。海龟同样有类似的性别形 成机制，孵化时如果温度为3 0 ，则雌雄比例约为1 ：1 ；温度为2 8 时，孵化出 的全是雄海龟；温度为3 2 c 时，所有海龟都孵化成雌性。温度的变动会引发生物 体内蛋白质及大分子物质的结构和活性，其对性别的影响可能是由于对芳香化酶 活性的影响程度，进而影响内源性雌激素的分泌及固醇类激素受体的调节( c r e w s b e r g e m ，1 9 9 4 ；c r e w s ，1 9 9 6 ) 。除温度影响外，营养条件、光照、生活场所、 行为、外源性激素等环境因素对性别分化也具有较大的影响。 鸟类和哺乳类的胚胎发育在恒温条件下进行，受外界影响较小，因此性别决 定和分化主要由遗传因素决定。而低等脊椎动物由于胚胎发育时期与外界环境接 触紧密，性别除受遗传因素的控制外，也容易受到环境因素诸如温度和外源性激 素的影响而改变性腺发育的方向。鱼类作为较低等的脊椎动物，性别形成是一个 弹性过程( r o b e r t ，2 0 0 2 ) ，根据现有的报道，在各种外部环境因素中，温度、 p h 值、盐度、光照、水质、食物丰度和种群内部因素等都可能影响鱼类性别及 其分化( s t r t i s s m a n n & p a t i f i o ，1 9 9 5 ) 。外源激素作为人工施加的环境因子亦能 够影响鱼类的性别，如，用抗雌激素处理遗传上为雌性的罗非鱼导致精巢发育 ( h i n e s w a t t s ，1 9 9 5 ) 。迄今为止，温度和外源性激素是研究最多的两个外界 因素。 2 1 温度对鱼类性别分化的影响 虽然现在大多数学者都同意温度依赖性性别决定( t e m p e r a t u r e d e p e n d e n t 华东师范大学 s e x d e t e r m i n a t i o n ，t s d ) 可能在鱼类中广泛存在，但是有关的报道并不多见， 只有近2 0 种鱼种发现了t s d ，在野外研究中只有月银汉鱼有所报道( s t r f a s s m a n n & p a t i f i o ，1 9 9 5 ；s t r f i s s m a n n & p a t i f i o ，1 9 9 9 ) 。鱼类的t s d 与爬行类相似， 可分为三种类型：第一种类型是高温下产生高雄性比而低温则产生高雌性比，大 多数鱼类属于此类型。第二种类型则与之相反，高温下为雌性，低温为雄性。第 三种类型在高低温下均诱导出单雄性种群，中间温度则发育成性比l ：l 的种群。 d e s p r e z 等( 1 9 9 8 ) 研究报道，蓝色罗非鱼( o r e o c h r o m i sa u r e u s ) 的雌雄比率随着 温度的变化而变化，在3 4 时蓝色罗非鱼的后代雄性比率高于雌性，高达 9 7 8 ；在2 7 时蓝色罗非鱼的雌、雄比率趋于平衡，雄性为6 3 ( d e s p r e z m e l a r d ，l9 9 8 ) 。a b u c a y 等( 19 9 8 ) 认为温度影响罗非鱼( o r e o c h r o m l sn i l o t l c u sl ) 性别可能有以下几个原因：高温能破坏了罗非鱼性别分化的正常发育过程； 高温可能影响了罗非鱼孵化过程中产生的激素的结构或者激素的活性；高温提 高了雄性性别基因的表达( a b u c a ye ta 1 ，1 9 9 8 ) 。一般说来，较低温度有利于 雌性的产生，但也有例外( 表1 2 ) 。 表l - 2 温度对不同鱼类性比的影响 t a b 1 - 2i n f l u e n c eo ft e m p e r a t u r eo ns e xr a t i o so fd i f f e r e n tf i s h e s 黑鲫( c a ，黜f 淞c a r a s s i u s ) 鲫( c a r a s s i u sc a r a t u s ) g r i a t h o p o g o nc a u r u l e s c e n s 泥鳅( m i s g u r n u sa n g u i l l i c a u d a t u s ) 尼罗罗非鱼( o r e o c h r o m i sn i l o t i c u s ) 青鲻( o r y z i a sl a t i p e s ) 月银汉鱼( m e n i d i am e n i d i a ) m e n i d i a p e n i n s u l a e o d o n t e s t