植保所鼠害研究团队揭示下丘脑调控布氏田鼠季节性繁殖的分子机制-中国农业科学院植物保护研究所

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植保所鼠害研究团队揭示下丘脑调控布氏田鼠季节性繁殖的分子机制

文章来源:鼠害课题组      作者:王大伟   点击数: 次      发布时间:2019-06-26

6月24日,Molecular Ecology(IF = 5.855)在线发表了中国农业科学院植物保护研究所鼠害研究课题组题为“Dynamic expressions of hypothalamic genes regulate seasonal breeding in a natural rodent population”的文章。该研究基于野外种群生态数据及下丘脑基因表达的分子数据,揭示了布氏田鼠( Lasiopodomys brandtii)繁殖的年度周期性特征、年龄依赖的繁殖策略,及其下丘脑繁殖调控的分子机制。

布氏田鼠是我国内蒙草原地区主要害鼠,目前主要分布于锡林郭勒和呼伦贝尔典型草原区,上世纪80年代至本世纪初曾经大面积暴发,给草原植被造成了严重破坏。野生布氏田鼠呈现出极为规律的季节性繁殖特点,每年冬末春初开始繁殖,种群数量迅速增加,而夏末秋初繁殖停止,集群越冬,但其繁殖启动与停止的调控机制始终不明。光周期是动物季节性繁殖调控最稳定的环境因子,本研究基于实验室内报道的一系列与光响应和繁殖调控相关的关键基因入手,分析了光周期通路在布氏田鼠季节性繁殖中的调控作用,是目前季节性繁殖研究领域第一份来自野生啮齿动物种群的分子证据。

该研究从连续2年的雄鼠性腺活性监测研究入手,发现成年雄鼠性腺活性在夏至点前后达到峰值,呈现出与日照时长年度变化的高度一致性。然后通过大样本量分析,发现下丘脑光周期响应基因 Dio2/3与日照时长变化同步表达解析环境光周期信号,再通过繁殖调控关键基因( Rfrp-3 、 Kiss-1 )的季节和年龄间差异表达,在布氏田鼠季节性繁殖调控中起着关键作用;不同时期出生的布氏田鼠受发育状态影响,可能在其他关键基因的协同作用下,对光周期信号表现出不同的响应模式。受这些基因调控,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发育后快速萎缩,而出生于繁殖中晚期的雄鼠其性腺发育一出生就被严重抑制。本研究结果首次在野生啮齿动物种群中验证了下丘脑繁殖调控相关基因的功能,阐明了布氏田鼠年龄依赖的繁殖策略及其分子调控机制,为布氏田鼠不育控制策略的制定及进一步研究提供了思路。

该研究以中国农业科学院植物保护研究所为第一完成单位,王大伟副研究员和李宁博士为文章并列第一作者,刘晓辉研究员、宋英研究员和荷兰格罗宁根大学的Roelof A. Hut教授为文章的并列通讯作者。研究得到国家自然科学基金面上项目(31471790, 31000858, 31101455)和国家“973”项目(2007CB109104)的资助。

原文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mec.15161

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