牦牛TNP2基因分子特征及其在不同发育阶段睾丸中的表达

克隆牦牛过渡蛋白2(transition protein 2,TNP2)基因并分析其分子特征,调查TNP2基因和蛋白在不同发育阶段牦牛睾丸中的表达差异,为研究其在睾丸发育及精子发生中的作用提供依据。采集不同发育阶段牦牛睾丸(初生期、幼年期、性成熟初期、性成熟后期、老年期)组织,在克隆测序的基础上对TNP2基因进行分子特征分析;利用免疫组化(IHC)、荧光定量PCR(RT-qPCR)以及Western blot技术检测TNP2蛋白在牦牛睾丸组织中的定位及TNP2基因和蛋白在牦牛睾丸组织中的表达量。结果显示,成功克隆牦牛TNP2的基因CDS区序列,分子特征预测TNP2为可溶性的膜外蛋白,有多个磷酸化位点;其二级结构包含α螺旋、β-转角、延伸链和无规则卷曲,其核苷酸序列及氨基酸序列与其他哺乳动物之间的同源性较低。RT-qPCR结果显示,TNP2 mRNA在老年期睾丸的相对表达量极显著(P<0.01)高于其他4个时期,且在幼年期极显著(P<0.01)高于初生期、性成熟早期和性成熟后期,而初生期与性成熟早期和性成熟后期三者之间无显著差异(P>0.05)。Western blot...     

F1代犏牛睾丸的解剖组织结构研究

牦牛和普通牛杂交繁殖的第一代(F1)犏牛雄性不育问题已引起了牦牛学界的关注。本研究将性成熟后的F1代犏牛和牦牛睾丸制成石蜡切片,HE染色后在显微镜下观察睾丸的解剖组织结构特点。结果发现犏牛睾丸的曲细精管管壁薄,其管壁上的支持细胞和精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞数量较少,且一部分精原细胞死亡脱落于曲细精管中,未见精子细胞和精子。说明F1代犏牛睾丸组织结构异常,精子发生受阻。     

犏牛和牦牛ESCO2基因的序列特征及其在睾丸中的表达对比分析

旨在克隆犏牛和牦牛姐妹染色单体内聚建立蛋白2（establishment of sister chromatid cohesion N-acetyltransferase 2,ESCO2）基因,并分析其在不同发育阶段睾丸中的表达与定位,为进一步解析ESCO2在减数分裂过程中的作用机制提供理论依据。本研究以健康雄性犏牛及牦牛为试验动物,根据年龄分为胎牛组（5~6月龄）、幼年组（1~2岁）和成年组（3~4岁）,每组各3头。通过RT-PCR技术克隆犏牛和牦牛ESCO2基因并进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR （quantitative real-time PCR,qRT-PCR）检测ESCO2基因在犏牛不同组织中的表达谱,比较分析ESCO2在犏牛和牦牛不同时期睾丸中的表达规律,利用免疫组织化学（immunohistochemistry,IHC）技术检测ESCO2蛋白的细胞定位和表达差异。结果显示,犏牛ESCO2基因（GenBank登录号：MW198470） CDS区为1 833 bp,编码610个氨基酸,与牦牛相比,犏牛ESCO2序列第301~319位多19个氨基酸,另有3个氨基酸突变;犏牛ESCO2蛋白序列与黄牛的同源性高于其他哺乳动物;ESCO2可能与SMC3、SMC1A、PDS5A、PDS5B、STAG2等蛋白相互作用,互作蛋白功能与姐妹染色单体凝聚、减数分裂细胞周期、DNA修复、细胞分裂和染色体重构等生物学过程相关。ESCO2在犏牛各组织中均有表达,但在睾丸中的相对表达水平显著高于其它组织（P<0.05）;在犏牛睾丸中的表达随年龄增长呈上升趋势,幼年和成年时期犏牛睾丸中ESCO2的表达显著低于同时期牦牛（P<0.05）;IHC染色结果发现,雄性犏牛减数分裂阻滞于初级精母细胞,ESCO2蛋白在犏牛初级精母细胞中无表达并与牦牛存在差异。本研究结果表明,犏牛与牦牛的ESCO2基因、蛋白序列差异较大,且在睾丸发育过程中的表达模式差异显著,这可能是引起雄性犏牛减数分裂阻滞及不育的原因之一,其具体作用机制有待进一步研究。     

Kiss-1基因在不同发育阶段五指山猪睾丸中的表达及定位研究

试验采用荧光定量技术研究亲吻素-1(Kiss-1)基因mRNA在30、60、80(初情期)和120日龄五指山公猪睾丸中的表达情况,并采用免疫组化技术定位其表达。结果显示,Kiss-1mRNA在五指山猪睾丸中的表达随着年龄的增长表达量逐渐升高,到初情期(80日龄)时达到最高(P0.05),随后到120日龄时显著降低(P0.05);免疫组化结果显示,睾丸间质细胞、精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、圆形精子细胞及间质细胞中均发现Kiss-1阳性反应产物,而在精子中未发现Kiss-1阳性表达产物。结果证实,Kiss-1基因在五指山猪精子发生过程中发挥着重要作用。     

SOX5蛋白对公鸡精子发生和精子活力的作用及其定位

本研究旨在探明SOX5蛋白在家禽睾丸发育中的表达规律,分析其在睾丸发育和精子活力调控中的潜在作用。采用RT-qPCR和Western blot技术检测0、5、15、40和60周龄北京油鸡公鸡睾丸中SOX5mRNA和蛋白的表达,并比较其在40周龄正常公鸡与弱精子症公鸡睾丸中的表达差异,通过免疫组化技术对SOX5蛋白在睾丸组织中的表达进行定位。结果表明,SOX5 mRNA和蛋白在不同周龄公鸡的睾丸中均有表达,且差异显著(P0.05)。SOX5mRNA和蛋白表达量趋势一致;随着周龄的增加,其表达呈现先上升后降低的趋势:0和5周龄SOX5蛋白主要在精原细胞和支持细胞中表达;15周龄SOX5蛋白在支持细胞、各级精母细胞、圆形精子细胞和成熟精子中均高表达;40周龄表达量有所降低。SOX5基因和蛋白的表达趋势与公鸡性成熟和繁殖机能衰退的趋势一致,即性成熟前后和繁殖高峰期表达量较高,在性发育前和生精机能减退时表达量较低。此外,40周龄弱精子症公鸡睾丸中,SOX5的表达显著低于正常公鸡(P0.05)。综上表明,SOX5的表达量与公鸡睾丸发育水平和精子活力存在一定的相关,可能对其具有重要调控作用。     

羊驼睾丸细胞凋亡及凋亡相关蛋白的定位

本研究旨在观察羊驼睾丸的出生后发育和精子发生过程中的细胞凋亡及凋亡相关蛋白Bcl2和Caspase3 的定位.取材新生、12月龄和24月龄羊驼的睾丸,用TUNEL法检测睾丸发育和精子发生过程的细胞凋亡,用免疫组织化学技术检测凋亡相关蛋白Bcl2和Caspase3在羊驼出生后发育和精子发生过程中的定位.结果显示在新生羊驼睾丸未检测到TUNEL阳性细胞,Caspase3和Bcl2表达于间质细胞,提示在新生期凋亡蛋白参与间质细胞凋亡的调节,为曲精小管的发育提供空间;12月龄羊驼睾丸TUNEL阳性细胞定位于曲精小管中央部分,Caspase3 和Bcl2定位于间质细胞和曲精小管中央生殖细胞,提示在青春期(12月龄)羊驼睾丸,细胞凋亡和凋亡相关蛋白参与曲精小管管腔形成的调节;24月龄羊驼睾丸TUNEL阳性细胞定位于精原细胞、精母细胞和精子细胞,Caspase3 和Bcl2定位于间质细胞和各个发育阶段的生精细胞,Caspase3阳性细胞在精原细胞最高,向精母细胞和精子细胞逐渐减少,Bcl2在精原细胞弱阳性表达,在血睾屏障以内的曲精小管近腔室部分呈弥散性强阳性表达,提示在性成熟(24月龄)羊驼睾丸精子发生过程中,细胞凋亡主要发生于精原细胞和早期精母细胞,Bcl2可能抑制精母细胞之后生殖细胞的凋亡.结果提示在羊驼睾丸出生后发育和精子发生过程中存在细胞凋亡现象;凋亡蛋白Caspase3和Bcl2参与羊驼睾丸发育和精子发生过程中细胞凋亡的调节.     

GPR54基因在绵羊不同组织中的表达及其在睾丸中的定位研究

试验旨在研究GPR54(G-protein coupled receptor 54)基因在绵羊不同组织中的表达及其在4~6月龄公羔睾丸组织中的表达特性及定位。本研究采用实时荧光定量PCR法检测各组织GPR54 mRNA表达规律,以及其在不同月龄公羔睾丸中的表达量,运用免疫组化技术对睾丸中GPR54基因进行定位分析。结果显示,GPR54在不同组织中均有不同程度的表达,其中在下丘脑、垂体和睾丸中大量表达;GPR54在4~6月龄绵羊公羔睾丸组织中呈阶段性表达,6月龄表达量显著高于4和5月龄(P<0.05);4月龄时,在精原细胞和极少数的初级精母细胞中检测到较弱的阳性信号;6月龄性成熟时,在睾丸中分裂早期的精子细胞检测到强阳性信号。综上表明,GPR54基因在绵羊不同组织中广泛表达,在下丘脑-垂体-睾丸生殖轴中发挥重要的作用,并与动物的性成熟及雄性动物精子发生过程有密切的关系。     

蛋白酪氨酸磷酸酶Shp2基因mRNA在小鼠睾丸发育过程中的表达

为探讨蛋白酪氨酸磷酸酶Shp2 mRNA在小鼠出生后睾丸发育过程中的表达规律,本试验以16组出生后不同发育阶段的昆明种健康小鼠的睾丸组织为材料,经Real-time PCR检测小鼠出生后睾丸中Shp2基因mRNA的表达变化。结果显示,Shp2基因mRNA在小鼠出生后睾丸发育过程中连续表达,且第20~31天出现明显波动,20 d时Shp2表达量极显著增加(P<0.01),然后下降(P<0.01),在31 d再次极显著增加(P<0.01),31 d后,Shp2的表达量又逐渐恢复平稳(P>0.05)。上述结果表明,Shp2基因的连续性表达及在特定发育阶段表达量的明显波动,预示着Shp2参与小鼠出生后睾丸发育的全过程,但具体作用如何还有待进一步研究。     

三个阶段牦牛睾丸发育过程中piRNA的鉴定及分析研究

旨在对不同年龄牦牛睾丸发育过程中的piRNA进行鉴定及分析。本研究选择胎牛期(4～5个月)、幼年期(1岁)及青年期(3岁)健康雄性牦牛共6头(每组各两头),分离其睾丸进行piRNA测序,其中来源于同一年龄的两个组织样本视为生物学重复。分析样本中piRNA的数量、碱基偏好性、来源、功能、piRNA簇的染色体分布及表达水平,并利用荧光定量PCR检测3个阶段牦牛睾丸中PIWI家族(PIWIL1～PIWIL4)的表达。结果表明,幼年期及青年期牦牛睾丸中piRNA的数量均显著多于胎牛阶段piRNA的数量(P0.01)。牦牛睾丸piRNA 5′端具有明显的尿嘧啶(U)偏好性。大部分的piRNA来自基因间区和基因区之外的其他区域。胎牛睾丸中超过60%的piRNA簇处于低丰度,而幼年期及青年期牦牛睾丸组织中超过70%的piRNA簇均处于高丰度。胎牛期睾丸中PIWIL1及PIWIL4的表达与其他两个时期相比存在显著差异(P0.05)。GO分析发现,piRNA来源基因的数目在生物学过程、细胞组分和分子功能上排在首位的分别为代谢过程、细胞和结合。结果提示,牦牛睾丸中piRNA的结构、功能和来源具有特异性。胚后阶段(幼年期及青年期)牦牛睾丸piRNA的数量及表达丰度与胚胎期相比有显著差异,这可能是与PIWIL1及PIWIL4在两个阶段表达的差异有关。本研究为进一步探索piRNA调控牦牛睾丸的发育机制,以及改善牦牛的生产性能提供了一定的理论基础。     

不同发育阶段湖羊生殖器官脂联素受体与睾酮分泌关键基因表达模式及相关性研究

旨在探究不同发育阶段湖羊生殖器官中脂联素受体(adiponectin receptor,AdpR)及睾酮(testosterone,T)分泌相关基因mRNA的表达变化及相关性分析。选取3、9、24月龄(M)湖羊各5只,颈静脉采血并收集血清,屠宰后,采集下丘脑、垂体、睾丸、附睾头、体、尾组织;ELISA技术检测各月龄湖羊血清中脂联素(adiponectin,Adp)、T、促性腺激素释放激素(gonadotropin releasing hormone,GnRH)、促性腺激素抑制激素(gonadotropin inhibitory hormone,GnIH)浓度;qRT-PCT技术检测不同发育阶段湖羊下丘脑-垂体-性腺轴(hypothalamus-pituitary-gonad axis,HPG)中AdpR1和AdpR2及T分泌关键基因mRNA表达规律;免疫组化技术对AdpR1在湖羊睾丸和附睾中进行定位分析。结果表明:不同发育阶段湖羊血清中Adp、GnRH、GnIH浓度呈现不同的变化趋势,其中Adp含量在性成熟后(9和24月龄)显著高于性成熟前(3月龄)(P0.05)。AdpR1mRNA表达量在各个月龄睾丸和附睾尾中均显著高于AdpR2(P0.05),其中AdpR1mRNA表达量在二者中呈上升趋势,且差异显著(P0.05),而在附睾头、体差异不显著(P0.05)。AdpR1存在于睾丸间质细胞、生精细胞、曲精细管管壁肌样细胞、精子细胞以及附睾头、体、尾的上皮细胞。血清中Adp与T含量呈显著正相关(P0.05);Adp含量与GnIH负相关以及与GnRH正相关,但差异不显著(P0.05);AdpR1mRNA表达水平与StAR、3β-HSD mRNA表达水平呈显著正相关(P0.05)。综上表明,在湖羊生殖器官发育过程中,Adp通过与其受体AdpR1结合,促进T的产生,进而影响湖羊睾丸发育。     

公山羊Protamine 1 mRNA表达特性及与精液品质相关性的研究

旨在研究雄性山羊主要繁殖器官中PRM1mRNA表达特性,分析精子PRM1mRNA表达与精液品质参数的相关性。本研究通过荧光定量PCR技术分析PRM1mRNA表达规律,利用免疫组化技术对睾丸中PRM1蛋白进行定位,并应用GraphPad Prism 5软件分析精子PRM1mRNA表达量与精液品质指标的相关性。结果显示,PRM1mRNA在睾丸中高度表达,其次是附睾,睾丸中PRM1mRNA表达量是附睾头的247倍,附睾头显著高于附睾体和尾(P0.05),在剩余其他组织中微量表达。在周岁之前,睾丸中PRM1mRNA表达量随着月龄增加而增加,12月龄的表达量显著高于9月龄的表达量(P0.05),9月龄表达量显著高于其他低月龄的表达量(P0.05)。精子PRM1mRNA的表达量与精子活力(R2=0.586 0,P=0.000 5)、精子密度(R2=0.442 2,P=0.004 9)呈显著正相关。山羊PRM1在长形精子细胞和精子细胞中表达,睾丸其他生精细胞及间质细胞中无表达。山羊PRM1mRNA表达具有时空表达特性,PRM1mRNA表达量可以作为评价公羊繁殖力的指标。     

沙子岭猪跨膜与卷曲螺旋域2(TMCO2)基因克隆、生物信息学及组织差异表达分析

利用RACE法克隆沙子岭猪TMCO2基因cDNA全长并进行生物信息学分析,应用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对TMCO2基因在沙子岭猪D30时期8个不同组织(睾丸、肌肉、肺、心脏、肾脏、肝脏、脾脏、脂肪)及睾丸组织8个不同发育阶段(E90、D1、D30、D60、D90、D120、D150、D180)进行差异表达分析。结果表明:TMCO2基因克隆所得片段长740 bp,其中ORF区为546 bp,编码181个氨基酸。qRT-PCR结果显示,沙子岭猪D30时期TMCO2 mRNA在睾丸组织中表达量最高,其次为脾脏组织,而在其他组织中表达量极低,其中睾丸组织与其他组织表达量差异均为显著(P0.05);睾丸组织不同发育时期中,TMCO2 mRNA在D180时期表达量达到最高,在D1和D150时期表达量略有下降,其中D180与其他时期的差异均为极显著(P0.01),E90、D1、D30、D60 4个生长发育期时期表达量差异不显著(P0.05)。本试验首次克隆了沙子岭猪TMCO2基因cDNA全长并检测了其在猪不同组织及睾丸组织不同发育阶段表达量,为进一步研究TMCO2基因功能奠定基础。     

高原牦牛睾丸组织VEGF及其受体的增龄性分布特点

探索VEGF及其受体(VEGFR2)在不同年龄牦牛睾丸的分布特点。应用免疫组织化学SP法检测VEGF及其受体(VEGFR2)分布特征并通过IPP图像分析软件进行定量统计。免疫组织化学显示,不同年龄段牦牛睾丸中,VEGF表达于各级生精细胞以及Sertoli细胞和Leydig细胞,强表达于长形精子,小血管内皮细胞见强阳性表达,肌样细胞未见表达;其受体VEGFR2表达于各级生精细胞及Sertoli细胞,且Leydig细胞内强表达,小血管弱表达;牦牛幼龄期至性成熟期,睾丸中VEGF表达量呈明显上升趋势(P0.05),性成熟期达到最高水平,进入老龄期后表达量明显下降(P0.05);其受体VEGFR2表达量性成熟前期最高,进入老龄期下降不明显。因此,牦牛睾丸中VEGF及其受体随年龄增加存在差异性表达,幼龄期随增加明显,性成熟期趋于稳定,老龄后下降显著,提示其可能参与调节牦牛生后睾丸发育的各个阶段,且与高原牦牛睾丸血管发育,生精及其低氧适应具有一定的关系。     

BMP2和BMP4基因在草原红牛睾丸组织中的表达量分析

采用实时荧光定量PCR技术检测BMP2和BMP4基因在草原红牛1,12,18,30月龄4个发育阶段睾丸组织中的mRNA表达水平。旨在探讨该基因在草原红牛睾丸不同发育阶段的表达情况。结果表明:BMP2和BMP4基因在所检测的肉牛4个发育阶段睾丸组织中均有表达。BMP4基因1月龄表达量显著低于12,18,30月龄(P0.05),12月龄表达量最高,随着月龄增加,表达量减少。而BMP2基因在出生阶段表达量最低,但是与其他3个阶段差异不显著(P0.05),基因表达趋势也是12月龄表达量最高,然后随着月龄增加,表达量减少。     

犏牛雄性不育的DNA甲基化

采用Western blot法检测犏牛、牦牛睾丸组织中DNA甲基转移酶3a(Dnmt3a)蛋白的相对表达量,用甲基化定量试剂盒(荧光法,Epigentek公司)检测其全基因组DNA甲基化的水平,分析犏牛与牦牛在这2个表达量上的差异。结果显示:犏牛、牦牛睾丸组织中Dnmt3a蛋白的相对表达量分别为(0.853±0.015)和(0.651±0.016),犏牛的显著高于牦牛(P<0.05);犏牛、牦牛睾丸组织的全基因组DNA甲基化水平分别为(0.950±0.013)%和(0.808±0.016)%,犏牛的显著高于牦牛(P<0.05)。可见,犏牛睾丸组织中Dnmt3a蛋白表达水平与其全基因组DNA甲基化水平均显著高于牦牛,这可能是犏牛雄性不育的DNA甲基化机制之一,也将为犏牛雄性不育的表观遗传学研究奠定基础。     

骨桥蛋白在长白公猪生殖细胞中的表达及其与繁殖性能的相关性

本试验旨在研究骨桥蛋白(osteopontin,OPN)在长白公猪生殖细胞中的表达和定位,并探究其与公猪繁殖性能的相关性。试验采集了长白公猪精液和不同阶段(3日龄、3月龄、6月龄和12月龄)的睾丸组织,通过蛋白印迹的方法检测OPN蛋白在精液和不同月龄睾丸中的表达,通过免疫组化的方法对OPN蛋白在公猪睾丸细胞中进行定位;同时,根据配种胎次≥20胎,3次配种公猪为同一头的标准,筛选并采集17头长白种公猪精液,统计相对应的1 388头母猪的生产成绩,计算得到公猪繁殖性能指标(包括窝产总仔数、窝产活仔数、分娩率和繁殖力)。低温离心精液分离得到精子和精浆,丙酮法提取精浆蛋白,Lysis buffer方法提取精子蛋白,最后运用BCA和ELISA的方法检测精子和精浆中OPN蛋白的含量,分析OPN蛋白与公猪繁殖性能的相关性。蛋白印迹结果显示,OPN在精子、精浆和各月龄阶段的长白公猪睾丸中均以两种形式表达(67.4和33.7 ku),且67.4 ku的形式在3月龄公猪睾丸中表达量最高;免疫组化的结果显示,OPN在长白公猪的初级精母细胞、次级精母细胞和精子细胞中表达,在精母细胞、支持细胞和间质细胞中无表达;BCA和ELISA结果显示,精子中的OPN蛋白含量是精浆中的7倍(P0.05),精液中的OPN蛋白与公猪窝产活仔数显著正相关(P0.05)。本试验结果表明,OPN在各阶段的长白公猪睾丸中都有表达,且在精子和精浆中也有表达,这可能与公猪的繁殖性能有关,从而为后期OPN蛋白在公猪受精力的研究奠定基础。     

热应激对猪睾丸Hsp60和Hsp90表达与定位的影响

建立了环境热应激和睾丸局部热处理猪动物模型,用RT-qPCR和Western blot法检测了热休克蛋白家族成员Hsp60和Hsp90 mRNA和蛋白表达水平的变化,用免疫组织化学方法检测Hsp60和Hsp90在猪睾丸的组织细胞学定位。RT-qPCR和Western blot结果显示,与对照组相比,环境热应激组和局部睾丸热应激组Hsp60和Hsp90 mRNA和蛋白的表达量均显著升高。免疫组织化学结果显示,对照组Hsp60主要表达在精母细胞和支持细胞的细胞质,环境热应激组和局部睾丸热应激组Hsp60免疫阳性从精母细胞的细胞质转移至精原细胞的细胞核。热处理前后Hsp90定位于精原细胞和长形精子细胞。环境高温热应激和局部睾丸热刺激导致Hsp60和Hsp90表达升高,提示Hsp60和Hsp90在热应激猪睾丸精子发生过程中发挥重要作用。