黄鳝性逆转研究进展

程 翠，曲宪成

（上海海洋大学水产与生命学院，上海201306）

黄鳝（Monopterus albus），隶属硬骨鱼纲（Osteichthyes）辐鳍亚纲（Actinopterygii）合鳃目（Synbranchiformes）合鳃科 （Symbranchidae）黄鳝属（Monopterus），为温热带淡水鱼类。它不像其他动物那样终生属于一个性别，一般认为它第一次性成熟为雌性，以后逐渐转变为雄性，其中间转变阶段叫雌雄间体，这种由雌到雄的转变叫性逆转现象。

长期以来，人们过量地捕捉野生黄鳝以及黄鳝生活的水域环境由于大量施用农药等原因，生态条件受到严重破坏，其自然资源已日益下降，不能很好地满足市场对养殖所需苗种的需求[1]。在一定程度上，明确黄鳝性逆转机理将有助于解决黄鳝苗种问题。因此很多研究工作者从各个方面对黄鳝的性逆转进行了研究，笔者主要从组织学、内分泌学和分子生物学等水平上概述黄鳝性逆转的研究现状。

1 性逆转时性腺的组织学研究

黄鳝为相随性雌雄同体，且是雌性先熟型雌雄同体，即从胚胎到第一次性成熟期都是雌性，雌性性成熟产卵后，卵泡败育，卵巢逐渐退化，同时，分布于生殖腺上的原始精原细胞开始生长发育，形成精小囊，此时残留的雌性生殖细胞与发育的雄性生殖细胞共同存在于生殖囊腔内，为雌雄间性发育阶段，然后向雄性过渡，这一发育过程是单向的，即发生性变化后不再由雄性个体逆返为雌性个体[2]。

肖亚梅[3]实验证实，黄鳝生殖腺初始发生时，最早形成两条独立的生殖腺体，在发育过程中这两条生殖腺的系膜合并，但两生殖腺的腺体部分仍是分离的。结果还指出，无论是在雌性发育阶段，还是性转变为雄性后，这两条生殖腺的腺体部分在结构和功能上皆保持相互独立的状态，均具有正常的生殖功能。原始生殖细胞的命运由它们在生殖腺褶中的位置所决定，发育为卵原细胞的原始生殖细胞位于生殖褶的外周部分，而那些后来发育成精原细胞的原始生殖细胞则在生殖褶的较中间部分。

关于性别变化过程中生殖细胞的来源，Shapiro[4]认为有两种可能：一是在初始性腺发育时，就存在着一个静止的、具有双潜能性的细胞库。性变化发生时，这些细胞分化为适宜的生殖细胞；二是在发育早期，产生两套分化了的细胞，并共存于一成体性别中，当第二套已分化的细胞增殖并扩散到整个性腺时，就发生了性的变化。显然肖亚梅支持上述第二种观点。而吕道远[5]在对黄鳝性腺自然逆转过程中vasa基因的表达进行分析研究的结果表明，黄鳝的雄性生殖细胞可能起源于雌性阶段卵巢被膜中的原始生殖细胞，则倾向于上述第一种观点。

随着研究的深入，关于黄鳝的生殖腺发育状况有了一种新的报道，即黄鳝个体生殖腺内同时具有产后卵巢和产后精巢结构的现象[6]。

2 性逆转的内分泌学研究

一些学者通过对黄鳍性腺和垂体的形态和分泌功能的研究后，认为下丘脑-垂体轴在性逆转的引发中可能具有重要作用，同时指出性类固醇激素和促性腺激素是诱发黄鳝性逆转的可能因素[7]。从这些方面出发，许多学者进行了以下各项研究。

2.1 性逆转与血清蛋白的关系

邹纪兴[8]采用聚丙烯酰胺凝胶电泳方法对黄鳝的血清蛋白进行分析显示：雌雄间体的黄鳝血清蛋白组分比雌雄单体的组分有所增加，增加的组分位于正负极之间的球蛋白部分，这一现象可能是由于在逆转过程中雌雄两性的性激素同时存在，它们同时影响着机体蛋白质的代谢，增强了蛋白质的合成，从而增加了血清中蛋白质的组分。而雄鳝中存在着一种分子量不同于雌性、种类更多的蛋白质，从电泳图上它位于负极一端，且分子量较大，是一类糖脂蛋白，这种糖脂蛋白从电泳及扫描图上看，雌鳝中几乎没有。雌雄间体早期开始出现，此后逐渐增加，性逆转后的雄鳝血清蛋白质中糖脂蛋白的含量达到最高值，无疑这种雄性特异的糖脂蛋白类与黄鳝性逆转之间存在着一定的关系，但它是性逆转的启动因子或辅助因子，还是性逆转后的结果，还有待研究[9]。

2.2 性逆转与性腺蛋白的关系

宋平等[11]采用聚丙烯酰胺梯度胶电泳方法，对262尾黄鳝的性腺蛋白进行了分析，结果表明雌性黄鳝随着性腺的成熟性腺蛋白组分有所增多，相反雄性黄鳝随着性腺的成熟其性腺蛋白组分有所减少；间性期性腺蛋白组分明显增加，其增加的蛋白带为一组位于凝胶偏负极端、分子较相近的蛋白分子，性逆转时精巢的组建可能与这组蛋白的调节有关。

2.3 内源性激素与黄鳝自然性逆转的关系

陶亚雄等[11-12]认为下丘脑—脑垂体系统可能在诱发黄鳝性转变过程中起极其重要的作用，并且指出促性腺激素释放激素（GnRH）是一个关键的因子。黄鳝垂体中有两种类型的促性腺激素（GTH）分泌细胞[13]，分别分泌卵泡刺激素（FSH）和促黄体素释放激素（LH）。雌鳝垂体的LH活性可触发间质细胞的发育，还可能触发静止的精原细胞的发育，从而促其自然性转变[14]。而哺乳动物的LH和FSH也可以诱导黄鳝间质细胞和其他雄性精原细胞提前发育[15]。

对黄鳝血清睾酮（简称T）和雌二醇（简称E2）的含量周年测定表明，雌性黄鳝血清T值在繁殖季节前期2～3个月平均含量高，而没有性逆转的鱼类此时却很低，原因是黄鳝的卵巢内精巢组织开始分化，同样在繁殖季节后两个月血清T含量较高，也与卵巢内精巢组织分化有关；雄性黄鳝血清E2水平在5月份高于T值，这与性腺中残留的卵巢继续分泌E2有关[16]。石琼等[17]提出黄鳝体内各组织中褪黑激素水平皆显示出生殖季节性变化，褪黑激素对黄鳝血清性T和E2水平具有一定的刺激作用，并且褪黑激素影响黄鳝性腺发育的关键时间可能是性腺静止期（IV期或之前）。

性类固醇激素也对黄鳝性转变有影响，雌鳝具有较低的雄激素合成能力，性改变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，约三分之一的代谢产物是11-酮睾酮，还有较多的肾上腺雄酮，说明性转变时类固醇激素也发生变化。另外，雄烯二酮在产卵前雌性期和性转变早、中期血浆中的水平明显升高，而在性改变后期和雄性期又迅速下降。因此，其也可能与黄鳝性转变有关[18]。

2.4 外源激素对黄鳝性逆转的影响

2.4.1 雌性激素 雌性激素可诱导鱼类雌性化，阻碍黄鳝性逆转。赵云芳等在研究激素诱导黄鳝性转化时，利用乙烯雌酚注射产卵后的鳝鱼，发现鳝鱼卵巢继续发育，雌激素推迟了黄鳝性逆转期，使其再次产卵。而用乙烯雌酚注射未产卵的雌鳝，用药的试验组均比对照组生长更快，体重增加，而且卵巢大，怀卵量多。因此得出结论，雌激素对黄鳝有加快生长，推迟性转化，激发雌性发育，增加产鳝苗的作用[19]。

2.4.2 雄性激素 据Tang等报导多种雄性激素（甲基睾酮、睾酮和11-酮睾酮）均对成鳝提早性转化无效。但对黄鳝胚胎后期以及仔鳝进行雄激素处理，可以促使黄鳝提早性转换[19]。一般雄鳝成熟时间为2～3 a，而经过处理的黄鳝不需经过雌鳝产卵这个环节，几个月至一年时间就可获成熟雄鳝。但相对金鱼、罗非鱼100%的转化率，黄鳝的转化率就很低了，原因还有待继续研究试验。

2.4.3 其他激素 石琼等[17]在褪黑激素对黄鳝性腺发育影响研究中，发现处于不同性腺发育时期的黄鳝对外源褪黑激素的反应存在生殖季节性差异，褪黑激素对IV期或IV期之前黄鳝的性腺发育有剂量依存的促进和抑制的双重调节作用，低剂量促进性转变，高剂量抑制性转变。但对排卵前期（V期）个体没有显著影响。此外，陶亚雄等[14]利用鲤鱼垂体匀浆，人绒毛膜促性腺激素和鲑鱼促性腺激素释放激素类似物等几种外源性激素注射，结果均增加了黄鳝血清性类固醇激素的水平，说明GnRH对雌鳝GTH有影响。但有关GnRH调控作用的详细机理还有待进一步的研究。

3 黄鳝性逆转在基因表达水平上的研究

3.1 SRY/sry基因

张勇等以人和鼠的SRY片段为探针与黄鳝基因组DNA进行杂交，发现雌雄黄鳝中均有相同的杂交带，用1对SRY基因保守区HMGbox引物，在雌雄黄鳝的基因组DNA中，均扩增出200bp的片段，将此片段克隆测序后，发现雌雄个体中，此片段仅相差1个碱基，且与人的SRY基因HMG盒基因极为相似。以该片段与雌雄个体的RNA进行Northern杂交，未能检测到杂交带，RT-PCR反应扩增出微弱的200 bp片段，表明在雌雄黄鳝的基因组DNA中均存在SRY同源片段，黄鳝中的SRY同源片段可能与其性别无直接关系，而是具备其他功能[20]。

3.2 Dmrt1基因

Dmrt1基因几乎在所有后生动物的性别发育机制中都存在，是目前为止唯一己知的在各个进化地位的物种中都参与了性别发育过程的基因。黄晓等利用mRNA组织原位杂交发现黄鳝的Dmrt1基因在生殖褶的某些细胞中表达，而在生殖细胞中没有表达。根据进化保守性分析，认为在黄鳝中Dmrt1基因与性腺结构的形成、生殖细胞的产生和分化有关。在不同性别的性腺中，四种不同形式的转录本的相对定量分析表明黄鳝Dmrtl基因具有不同的表达模式：雌性为rDmrtl d>rDmrtl a>rDmrtl c>rDmrtl b，间性为 rDmrtl a>rDmrtl c>rDmrtl d>rDmrtl b，雄性为 rDmrtl a>rDmrtl b>rDmrtl d>rDmrtl c，这种表达模式的变化一定程度上反映了黄鳝的性别反转的生理过程[21]。

3.3 核糖体蛋白基因

商璇等[22]采用高密点阵技术从黄鳝雄性性腺cDNA文库中获得8个克隆，序列分析和BLAST结果显示，它们编码的蛋白质分别与40 S核糖体蛋白 S4、S9、S16、S17、S20 和 60 S 核糖体蛋白 L7、L18a、L29高度同源。根据黄鳝核糖体蛋白序列和其他物种的相应同源序列构建系统发生树显示：核糖体蛋白基因在进化中高度保守，核糖体蛋白基因不仅可作为分子进化分析的有利工具，而且从它们的表达模式显示核糖体蛋白基因除具有看家基因的功能外，很有可能参与包括性腺分化等过程的发育调控。

3.4 芳香化酶基因

Liu等[23]利用荧光定量技术分析了芳香化酶基因P450arom和P45011β在黄鳝不同发育时期的性腺中表达量，结果显示P450arom在卵巢中大量表达，在间期性腺中表达量明显减弱，而在精巢中几乎不表达；P45011β的表达情况则恰恰相反，其在卵巢向精巢逆转的过程中，表达量明显增加。此研究在一定程度上进一步说明了类固醇在黄鳝性逆转过程中起着重要作用，特别是P450arom和P45011β量的变化对黄鳝的性逆转有关键性的调节作用。

4 结语

近年来，由于黄鳝资源的日趋下降，养殖市场对黄鳝苗种的需求越来越紧张，人工繁殖显得非常重要。但黄鳝具有特殊的生理现象，并且在雌性时期个体小，由此所带来数量有限的怀卵量，这给黄鳝的人工繁殖带来不便。因此，为解决黄鳝的苗种问题，有必要明确黄鳝性逆转的内分泌机理，同时利用生物学等知识来改变或控制黄鳝的性别来延长或者使黄鳝终生为雌性，以便满足养殖行业对黄鳝苗种的需求。

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