黃鱔性逆轉研究進展

程 翠，曲憲成

（上海海洋大學水產與生命學院，上海201306）

黃鱔（Monopterus albus），隸屬硬骨魚綱（Osteichthyes）輻鰭亞綱（Actinopterygii）合鰓目（Synbranchiformes）合鰓科 （Symbranchidae）黃鱔屬（Monopterus），為溫熱帶淡水魚類。它不像其他動物那樣終生屬于一個性別，一般認為它第一次性成熟為雌性，以后逐漸轉變為雄性，其中間轉變階段叫雌雄間體，這種由雌到雄的轉變叫性逆轉現象。

長期以來，人們過量地捕捉野生黃鱔以及黃鱔生活的水域環境由于大量施用農藥等原因，生態條件受到嚴重破壞，其自然資源已日益下降，不能很好地滿足市場對養殖所需苗種的需求[1]。在一定程度上，明確黃鱔性逆轉機理將有助于解決黃鱔苗種問題。因此很多研究工作者從各個方面對黃鱔的性逆轉進行了研究，筆者主要從組織學、內分泌學和分子生物學等水平上概述黃鱔性逆轉的研究現狀。

1 性逆轉時性腺的組織學研究

黃鱔為相隨性雌雄同體，且是雌性先熟型雌雄同體，即從胚胎到第一次性成熟期都是雌性，雌性性成熟產卵后，卵泡敗育，卵巢逐漸退化，同時，分布于生殖腺上的原始精原細胞開始生長發育，形成精小囊，此時殘留的雌性生殖細胞與發育的雄性生殖細胞共同存在于生殖囊腔內，為雌雄間性發育階段，然后向雄性過渡，這一發育過程是單向的，即發生性變化后不再由雄性個體逆返為雌性個體[2]。

肖亞梅[3]實驗證實，黃鱔生殖腺初始發生時，最早形成兩條獨立的生殖腺體，在發育過程中這兩條生殖腺的系膜合并，但兩生殖腺的腺體部分仍是分離的。結果還指出，無論是在雌性發育階段，還是性轉變為雄性后，這兩條生殖腺的腺體部分在結構和功能上皆保持相互獨立的狀態，均具有正常的生殖功能。原始生殖細胞的命運由它們在生殖腺褶中的位置所決定，發育為卵原細胞的原始生殖細胞位于生殖褶的外周部分，而那些后來發育成精原細胞的原始生殖細胞則在生殖褶的較中間部分。

關于性別變化過程中生殖細胞的來源，Shapiro[4]認為有兩種可能：一是在初始性腺發育時，就存在著一個靜止的、具有雙潛能性的細胞庫。性變化發生時，這些細胞分化為適宜的生殖細胞；二是在發育早期，產生兩套分化了的細胞，并共存于一成體性別中，當第二套已分化的細胞增殖并擴散到整個性腺時，就發生了性的變化。顯然肖亞梅支持上述第二種觀點。而呂道遠[5]在對黃鱔性腺自然逆轉過程中vasa基因的表達進行分析研究的結果表明，黃鱔的雄性生殖細胞可能起源于雌性階段卵巢被膜中的原始生殖細胞，則傾向于上述第一種觀點。

隨著研究的深入，關于黃鱔的生殖腺發育狀況有了一種新的報道，即黃鱔個體生殖腺內同時具有產后卵巢和產后精巢結構的現象[6]。

2 性逆轉的內分泌學研究

一些學者通過對黃鰭性腺和垂體的形態和分泌功能的研究后，認為下丘腦-垂體軸在性逆轉的引發中可能具有重要作用，同時指出性類固醇激素和促性腺激素是誘發黃鱔性逆轉的可能因素[7]。從這些方面出發，許多學者進行了以下各項研究。

2.1 性逆轉與血清蛋白的關系

鄒紀興[8]采用聚丙烯酰胺凝膠電泳方法對黃鱔的血清蛋白進行分析顯示：雌雄間體的黃鱔血清蛋白組分比雌雄單體的組分有所增加，增加的組分位于正負極之間的球蛋白部分，這一現象可能是由于在逆轉過程中雌雄兩性的性激素同時存在，它們同時影響著機體蛋白質的代謝，增強了蛋白質的合成，從而增加了血清中蛋白質的組分。而雄鱔中存在著一種分子量不同于雌性、種類更多的蛋白質，從電泳圖上它位于負極一端，且分子量較大，是一類糖脂蛋白，這種糖脂蛋白從電泳及掃描圖上看，雌鱔中幾乎沒有。雌雄間體早期開始出現，此后逐漸增加，性逆轉后的雄鱔血清蛋白質中糖脂蛋白的含量達到最高值，無疑這種雄性特異的糖脂蛋白類與黃鱔性逆轉之間存在著一定的關系，但它是性逆轉的啟動因子或輔助因子，還是性逆轉后的結果，還有待研究[9]。

2.2 性逆轉與性腺蛋白的關系

宋平等[11]采用聚丙烯酰胺梯度膠電泳方法，對262尾黃鱔的性腺蛋白進行了分析，結果表明雌性黃鱔隨著性腺的成熟性腺蛋白組分有所增多，相反雄性黃鱔隨著性腺的成熟其性腺蛋白組分有所減少；間性期性腺蛋白組分明顯增加，其增加的蛋白帶為一組位于凝膠偏負極端、分子較相近的蛋白分子，性逆轉時精巢的組建可能與這組蛋白的調節有關。

2.3 內源性激素與黃鱔自然性逆轉的關系

陶亞雄等[11-12]認為下丘腦—腦垂體系統可能在誘發黃鱔性轉變過程中起極其重要的作用，并且指出促性腺激素釋放激素（GnRH）是一個關鍵的因子。黃鱔垂體中有兩種類型的促性腺激素（GTH）分泌細胞[13]，分別分泌卵泡刺激素（FSH）和促黃體素釋放激素（LH）。雌鱔垂體的LH活性可觸發間質細胞的發育，還可能觸發靜止的精原細胞的發育，從而促其自然性轉變[14]。而哺乳動物的LH和FSH也可以誘導黃鱔間質細胞和其他雄性精原細胞提前發育[15]。

對黃鱔血清睪酮（簡稱T）和雌二醇（簡稱E2）的含量周年測定表明，雌性黃鱔血清T值在繁殖季節前期2～3個月平均含量高，而沒有性逆轉的魚類此時卻很低，原因是黃鱔的卵巢內精巢組織開始分化，同樣在繁殖季節后兩個月血清T含量較高，也與卵巢內精巢組織分化有關；雄性黃鱔血清E2水平在5月份高于T值，這與性腺中殘留的卵巢繼續分泌E2有關[16]。石瓊等[17]提出黃鱔體內各組織中褪黑激素水平皆顯示出生殖季節性變化，褪黑激素對黃鱔血清性T和E2水平具有一定的刺激作用，并且褪黑激素影響黃鱔性腺發育的關鍵時間可能是性腺靜止期（IV期或之前）。

性類固醇激素也對黃鱔性轉變有影響，雌鱔具有較低的雄激素合成能力，性改變早期雄激素合成量仍然很少，大部分是雄烯二酮；而在雄性期，約三分之一的代謝產物是11-酮睪酮，還有較多的腎上腺雄酮，說明性轉變時類固醇激素也發生變化。另外，雄烯二酮在產卵前雌性期和性轉變早、中期血漿中的水平明顯升高，而在性改變后期和雄性期又迅速下降。因此，其也可能與黃鱔性轉變有關[18]。

2.4 外源激素對黃鱔性逆轉的影響

2.4.1 雌性激素 雌性激素可誘導魚類雌性化，阻礙黃鱔性逆轉。趙云芳等在研究激素誘導黃鱔性轉化時，利用乙烯雌酚注射產卵后的鱔魚，發現鱔魚卵巢繼續發育，雌激素推遲了黃鱔性逆轉期，使其再次產卵。而用乙烯雌酚注射未產卵的雌鱔，用藥的試驗組均比對照組生長更快，體重增加，而且卵巢大，懷卵量多。因此得出結論，雌激素對黃鱔有加快生長，推遲性轉化，激發雌性發育，增加產鱔苗的作用[19]。

2.4.2 雄性激素 據Tang等報導多種雄性激素（甲基睪酮、睪酮和11-酮睪酮）均對成鱔提早性轉化無效。但對黃鱔胚胎后期以及仔鱔進行雄激素處理，可以促使黃鱔提早性轉換[19]。一般雄鱔成熟時間為2～3 a，而經過處理的黃鱔不需經過雌鱔產卵這個環節，幾個月至一年時間就可獲成熟雄鱔。但相對金魚、羅非魚100%的轉化率，黃鱔的轉化率就很低了，原因還有待繼續研究試驗。

2.4.3 其他激素 石瓊等[17]在褪黑激素對黃鱔性腺發育影響研究中，發現處于不同性腺發育時期的黃鱔對外源褪黑激素的反應存在生殖季節性差異，褪黑激素對IV期或IV期之前黃鱔的性腺發育有劑量依存的促進和抑制的雙重調節作用，低劑量促進性轉變，高劑量抑制性轉變。但對排卵前期（V期）個體沒有顯著影響。此外，陶亞雄等[14]利用鯉魚垂體勻漿，人絨毛膜促性腺激素和鮭魚促性腺激素釋放激素類似物等幾種外源性激素注射，結果均增加了黃鱔血清性類固醇激素的水平，說明GnRH對雌鱔GTH有影響。但有關GnRH調控作用的詳細機理還有待進一步的研究。

3 黃鱔性逆轉在基因表達水平上的研究

3.1 SRY/sry基因

張勇等以人和鼠的SRY片段為探針與黃鱔基因組DNA進行雜交，發現雌雄黃鱔中均有相同的雜交帶，用1對SRY基因保守區HMGbox引物，在雌雄黃鱔的基因組DNA中，均擴增出200bp的片段，將此片段克隆測序后，發現雌雄個體中，此片段僅相差1個堿基，且與人的SRY基因HMG盒基因極為相似。以該片段與雌雄個體的RNA進行Northern雜交，未能檢測到雜交帶，RT-PCR反應擴增出微弱的200 bp片段，表明在雌雄黃鱔的基因組DNA中均存在SRY同源片段，黃鱔中的SRY同源片段可能與其性別無直接關系，而是具備其他功能[20]。

3.2 Dmrt1基因

Dmrt1基因幾乎在所有后生動物的性別發育機制中都存在，是目前為止唯一己知的在各個進化地位的物種中都參與了性別發育過程的基因。黃曉等利用mRNA組織原位雜交發現黃鱔的Dmrt1基因在生殖褶的某些細胞中表達，而在生殖細胞中沒有表達。根據進化保守性分析，認為在黃鱔中Dmrt1基因與性腺結構的形成、生殖細胞的產生和分化有關。在不同性別的性腺中，四種不同形式的轉錄本的相對定量分析表明黃鱔Dmrtl基因具有不同的表達模式：雌性為rDmrtl d>rDmrtl a>rDmrtl c>rDmrtl b，間性為 rDmrtl a>rDmrtl c>rDmrtl d>rDmrtl b，雄性為 rDmrtl a>rDmrtl b>rDmrtl d>rDmrtl c，這種表達模式的變化一定程度上反映了黃鱔的性別反轉的生理過程[21]。

3.3 核糖體蛋白基因

商璇等[22]采用高密點陣技術從黃鱔雄性性腺cDNA文庫中獲得8個克隆，序列分析和BLAST結果顯示，它們編碼的蛋白質分別與40 S核糖體蛋白 S4、S9、S16、S17、S20 和 60 S 核糖體蛋白 L7、L18a、L29高度同源。根據黃鱔核糖體蛋白序列和其他物種的相應同源序列構建系統發生樹顯示：核糖體蛋白基因在進化中高度保守，核糖體蛋白基因不僅可作為分子進化分析的有利工具，而且從它們的表達模式顯示核糖體蛋白基因除具有看家基因的功能外，很有可能參與包括性腺分化等過程的發育調控。

3.4 芳香化酶基因

Liu等[23]利用熒光定量技術分析了芳香化酶基因P450arom和P45011β在黃鱔不同發育時期的性腺中表達量，結果顯示P450arom在卵巢中大量表達，在間期性腺中表達量明顯減弱，而在精巢中幾乎不表達；P45011β的表達情況則恰恰相反，其在卵巢向精巢逆轉的過程中，表達量明顯增加。此研究在一定程度上進一步說明了類固醇在黃鱔性逆轉過程中起著重要作用，特別是P450arom和P45011β量的變化對黃鱔的性逆轉有關鍵性的調節作用。

4 結語

近年來，由于黃鱔資源的日趨下降，養殖市場對黃鱔苗種的需求越來越緊張，人工繁殖顯得非常重要。但黃鱔具有特殊的生理現象，并且在雌性時期個體小，由此所帶來數量有限的懷卵量，這給黃鱔的人工繁殖帶來不便。因此，為解決黃鱔的苗種問題，有必要明確黃鱔性逆轉的內分泌機理，同時利用生物學等知識來改變或控制黃鱔的性別來延長或者使黃鱔終生為雌性，以便滿足養殖行業對黃鱔苗種的需求。

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