沈旭芳 王連順 閆紅偉

摘 要：魚類是脊椎動(dòng)物中的一個(gè)最大類群，闡明魚類性別決定和分化機(jī)制可以幫助我們理解整個(gè)脊椎動(dòng)物類群的性別決定及分化機(jī)制乃至進(jìn)化途徑。更為重要的是，在生產(chǎn)上，以魚類性別決定及分化的調(diào)控機(jī)制為理論基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行性別控制、實(shí)現(xiàn)單性養(yǎng)殖具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。該文對(duì)近年來關(guān)于環(huán)境因子對(duì)魚類性別決定及分化的影響研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，以期為該領(lǐng)域的深入研究和生產(chǎn)上開發(fā)人工誘導(dǎo)性逆轉(zhuǎn)技術(shù)提供理論參考。

關(guān)鍵詞：環(huán)境因子;魚類;性別決定與分化;研究進(jìn)展

中圖分類號(hào) S917.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2020）01-0071-06

Abstract：Fish are one of the largest groups of vertebrates，and elucidating the mechanism of fish can help us to understand the mechanism of sex determination and differentiation，and the evolutionary process of the whole group of vertebrates.More importantly，it is of great economic significance to produce monosex fish based on the regulatory mechanism of fish sex determination and differentiation in aquaculture.This review will provide a reference for the further study in this field and the development of a new efficient，simple and environmentally-friendly

Key words：Environmental factors;Fish;Sex determination and differentiation;Research progress

性別決定是指決定未分化的性腺向精巢方向發(fā)育，還是向卵巢方向發(fā)育的過程[1]。性別分化則是指具有雙向分化潛能的生殖嵴，經(jīng)過一系列的分化發(fā)育形成精巢或卵巢，其生殖細(xì)胞最終發(fā)育成精子或卵子，并出現(xiàn)第二性征的過程[2]。長期以來，揭示脊椎動(dòng)物的性別決定及分化的背后機(jī)制，一直都是發(fā)育生物學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)、遺傳學(xué)、生理學(xué)等眾多學(xué)科關(guān)注的研究熱點(diǎn)[3]。魚類處于無脊椎動(dòng)物向脊椎動(dòng)物進(jìn)化過程中的初始階段[1]，在動(dòng)物系統(tǒng)進(jìn)化中處于承前啟后的地位。而且魚類是脊椎動(dòng)物中最大的一個(gè)類群，物種數(shù)量在已知的脊椎動(dòng)物中占50%以上，幾乎涵蓋了脊椎動(dòng)物所有的染色體類型（如XX/XY;ZW/ZZ;ZO/ZZ;XX/XO;WXY;X1X1X2X2/X1X2Y）。為了適應(yīng)所棲居水環(huán)境的變化，魚類呈現(xiàn)出了豐富特殊的生殖對(duì)策。闡明魚類性別決定和分化機(jī)制，可以幫助我們理解整個(gè)脊椎動(dòng)物類群的性別決定和分化機(jī)制乃至進(jìn)化途徑。更為重要的是，很多經(jīng)濟(jì)魚類雌魚和雄魚個(gè)體大小異型[3]，如半滑舌鰨（Cynoglossus semilaevis）雌魚的生長速度是雄魚的2～4倍，而尼羅羅非魚（Oreochromis niloticus）其雄魚比雌魚生長快30個(gè)百分點(diǎn)。而有些魚類，如紅鰭東方鲀（Takifugu rubripes），雖然雌雄個(gè)體在生長上無顯著差異，但是雄魚的精巢無毒、而卵巢有劇毒，因而雄魚的經(jīng)濟(jì)價(jià)值更高。在生產(chǎn)上，以魚類性別決定及分化的調(diào)控機(jī)制為理論基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行性別控制、實(shí)現(xiàn)單性養(yǎng)殖具有重要的經(jīng)濟(jì)意義[4]。

與高等脊椎動(dòng)物不同，魚類的性別分化過程具有極高的可塑性，大量研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境因子（如激素、溫度、光照和低氧等）在魚類性別分化途徑中起著重要的作用，環(huán)境因子的變化會(huì)使魚類出現(xiàn)性逆轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。隨著分子生物學(xué)研究手段的開發(fā)與應(yīng)用以及高通量測序技術(shù)的快速發(fā)展，研究者已逐步從分子水平揭示了外界環(huán)境因子對(duì)魚類性別決定及分化的影響機(jī)制。本文對(duì)近年來該方面的研究進(jìn)行了綜述，以期為該領(lǐng)域的深入研究，并為生產(chǎn)上開發(fā)高效、簡單和環(huán)保的人工性逆轉(zhuǎn)誘導(dǎo)方式提供理論參考。

1 魚類性別決定及分化的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

脊椎動(dòng)物的性別決定被分為遺傳型性別決定（genetic sex determination，GSD）和環(huán)境型性別決定（environmental sex determination，ESD）[5]。多數(shù)哺乳類的性別主要由染色體上的遺傳基因決定，即遺傳決定型（GSD），由位于性染色體上的決定基因（Sry，sex-determining region on the Y chromosome;Dmrt1，Doublesex and mab-3 related transcription factor 1 等）啟動(dòng)一系列性別相關(guān)基因參與的級(jí)聯(lián)信號(hào)通路，從而誘導(dǎo)未分化生殖腺發(fā)育成卵巢或精巢[6-7]。但在鳥類、爬行類、兩棲類和魚類中并未發(fā)現(xiàn)Sry的同源基因，表明Sry是哺乳類特有的性別決定基因。在魚類中，Dmy（Y-linked DM domain gene）是首個(gè)發(fā)現(xiàn)的性別決定基因，但是鳉科魚類中，僅有日本青鳉（Oryzias latipes）和弓背青鳉（O.curvinotus）存在Dmy基因。因此，從進(jìn)化角度來看，青鳉的Dmy起源于青鳉與其它鳉科魚類分開之后，是演化上出現(xiàn)較晚的一個(gè)基因，它不是一個(gè)在魚類中廣泛存在的性別決定基因[8]。隨著有關(guān)魚類性別決定機(jī)制的深入研究，人們陸續(xù)從銀漢魚（Odontesthes hatchery）、呂宋青鳉（O.luzonensis）、紅鰭東方鲀（Takifugu rubripes）虹鱒（Oncorhynchus mykiss）、半滑舌鰨（Cynoglossus semilaevis）和恒河青鳉（O.dancena）等中分別篩選和鑒定了性別決定基因或位點(diǎn)Amhy（Y-linked anti-Müllerian hormone）[9]，Gsdfy（gonadal soma derived growth factor on the Y chromosome）[10]，Amhr2（anti-mullerian hormone receptor type Ⅱ）[11]，Irf9（interferon regulatory factor）[12]，Dmrt1 [13]，Sox3（SRY-box containing gene 3）[14]。綜上，魚類的性別決定的“起始開關(guān)”具有多樣性。與之相反，雖然Herpin等[15]研究指出哺乳類和青鳉的下游性別分化的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)存在差異，但是參與性別分化的相關(guān)基因在脊椎動(dòng)物中具有相對(duì)保守性，如Sox9（SRY-box containing gene 9）、Gsdf、Dmrt1和Amh（anti-mullerian hormone）等參與魚類精巢分化過程，雌二醇合成相關(guān)的芳香化酶編碼基因Cyp19a1a（cytochrome P450，family 19，subfamily A，polypeptide 1a）、foxl 2（forkhead transcription factors2）和sf1（steroidogenic factor 1）幾乎參與所有的卵巢分化過程[16]。

因此，迄今為止，人們認(rèn)為具有雙向分化潛能的魚類未分化的性腺，在被稱為“性別決定總開關(guān)”的性別決定基因開啟后，一類保守的性別決定和分化的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)隨后被激活。這類下游性別相關(guān)基因能調(diào)控性類固醇激素的表達(dá)，從而控制著性腺發(fā)育最終分化為一個(gè)有功能的性腺并與性別表型相對(duì)應(yīng)[17-19]。也有觀點(diǎn)認(rèn)為，魚類性別決定不是一個(gè)單一的遺傳級(jí)聯(lián)反應(yīng)，也不是遺傳網(wǎng)絡(luò)分級(jí)呈現(xiàn)的結(jié)果，而是不同遺傳模塊（genetic modules）相互交聯(lián)并以模塊化的形式發(fā)揮功能[6]。

2 環(huán)境對(duì)魚類性別決定及分化的影響及其機(jī)制

2.1 激素對(duì)魚類性別決定及分化的影響 1969年，Yamamoto開創(chuàng)性的利用外源雄激素和雌激素分別誘導(dǎo)青鳉（O.latipes）產(chǎn)生100%的雄性化和雌性化，從而提出雌激素和雄激素分別是內(nèi)源性的雌性和雄性誘導(dǎo)劑的假說[20]。此后，在近40年的時(shí)間里，許多研究探討了激素對(duì)魚類性別分化過程的影響[21-22]。研究中常用的外源性雄激素有17α-甲基睪酮（17α-methyltestosterone，MT）、17α-乙炔基睪酮（17α-ethinyl testosterone）和雄烯二酮（androstenedione）。給30日齡的牙鲆（Paralichthys olivaceus）投喂拌有10μg/g17α-甲基睪酮的飼料70d，雌魚成功發(fā)生性別逆轉(zhuǎn)，其性腺組織中的Cyp19a1a基因表達(dá)被抑制，而Dmrt1基因表達(dá)上調(diào)[23]。常用外源性雌激素有雌酮（estrone）、17β-雌二醇（17β-estradiol，E2）和17α-乙炔基雌二醇（17α-ethinyl estradiol）。雄性鯉魚（Cyprinus carpio）暴露于含有雌酮的水體90d，其性腺會(huì)出現(xiàn)輸卵管和卵母細(xì)胞[24]。處于性別分化關(guān)鍵時(shí)期的雄性尼羅羅非魚經(jīng)17α-乙炔基雌二醇誘導(dǎo)會(huì)完全性逆轉(zhuǎn)，其性別相關(guān)基因Cyp19a1a表達(dá)上調(diào)，Dmrt1表達(dá)下調(diào)[25]。在對(duì)紅鰭東方鲀研究中發(fā)現(xiàn)，雌二醇對(duì)性別分化的影響具有劑量依賴性。將孵化后15d的河鲀幼魚浸泡在含有10μg/L和100μg/L雌二醇水體中85d后，10μg/L雌二醇浸泡處理的所有個(gè)體發(fā)育成雌魚，但是轉(zhuǎn)移到正常水體中飼養(yǎng)到孵化后160d發(fā)現(xiàn)，性腺發(fā)育成間性性腺。飼養(yǎng)到孵化后270d，性逆轉(zhuǎn)的性腺恢復(fù)到精巢。而100μg/L雌二醇浸泡處理所有個(gè)體也發(fā)育成雌魚，轉(zhuǎn)移到正常水體中飼養(yǎng)到孵化后160d，性逆轉(zhuǎn)雄魚中38%的個(gè)體性腺依舊是卵巢、62%已經(jīng)發(fā)育成間性性腺。在270dph達(dá)到43%和57%，400dph時(shí)為56%和44%，沒有完全重新恢復(fù)到精巢的個(gè)體。研究人員近一步研究發(fā)現(xiàn)，性逆轉(zhuǎn)個(gè)體性腺中的Cyp19a1a、foxl2和sox9b基因的表達(dá)水平上升，Dmrt1、Amh和sox9a基因的表達(dá)水平降低[26]。

Cyp19a1a是細(xì)胞色素P450家族的一種催化雄激素合成雌激素的復(fù)合酶。Cyp19a1a的活性直接與體內(nèi)雌激素的生成量有關(guān)，而芳香化酶抑制劑能在不影響其它激素生物合成的情況下，抑制芳香化酶的活性，使雄激素?zé)o法轉(zhuǎn)化為雌激素，專一性地降低雌激素水平。芳香化酶抑制劑有氨魯米特（aminoglutethimide，AG），睪內(nèi)酯（testolactone），甾體福美司坦（formestane），法曲唑（fatrolzole）非甾體類阿那曲唑（anastrolzole），來曲唑（letrolzole）和甾體類依西美坦（exemestane）。其中，來曲唑是第3代芳香化酶抑制劑，具有高度特異性的特點(diǎn)，抑制芳香化酶作用達(dá)到的98%～99%。對(duì)血清中腎上腺皮質(zhì)醇、醛固酮水平和甲狀腺功能也無負(fù)面影響，是目前選擇性最強(qiáng)的芳香化酶抑制劑[27]。研究表明，用100μg/g和200μg/g劑量的來曲唑可促進(jìn)胡子鲇（Clarias fuscus）精巢分化、抑制卵巢分化，卵巢腔最早出現(xiàn)時(shí)間和初級(jí)卵母細(xì)胞出現(xiàn)時(shí)間均分別推遲3d和6d，而初級(jí)精母細(xì)胞最早出現(xiàn)時(shí)間則分別提前2d和5d，且雄性率分別達(dá)65.8%和71.3%。研究還發(fā)現(xiàn)，來曲唑顯著抑制性腺分化過程中Cyp19a1a和foxl2基因的表達(dá)[28]。用來曲唑浸泡處理暗紋東方鲀（Takifugu obscurus）也可降低雌性比例，抑制Cyp19a1a基因的表達(dá)。但是暴露起始時(shí)間不同，暴露濃度不同，雌性性別比例也所不同。起始時(shí)間為10dah，暴露在0.625mg/L濃度組中效果最好，雌魚完全雄性化[27]。

關(guān)于內(nèi)源性類固醇激素在魚類性別分化中的作用研究人員提出了2種假說，即平衡假說（Bogart，1987）和缺失假說（Nagahama，2000）。平衡假說基于利用性類固醇激素能成功控制魚類性別提出的，強(qiáng)調(diào)雌激素和雄激素在性分化中的作用，認(rèn)為魚類性腺分化方向主要取決于哪一種性類固醇激素占優(yōu)勢。缺失假說認(rèn)為雌激素是魚類性別分化的關(guān)鍵因素，在性別決定關(guān)鍵時(shí)期若體內(nèi)有雌激素的合成則發(fā)育為雌性，沒有雌激素的合成則發(fā)育為雄性[5]。蔣小龍等[29]使用50μg/L的E2和MT，進(jìn)行同時(shí)和單獨(dú)浸泡處理性別決定與分化關(guān)鍵時(shí)期（孵化后5d（dah））的遺傳全雌（XX）和全雄（XY）的尼羅羅非魚30d，轉(zhuǎn)移到清水中養(yǎng)殖到120dah。研究發(fā)現(xiàn)，MT能誘導(dǎo)XX魚100%的性逆轉(zhuǎn)，MT+E2則不能誘導(dǎo)XX性逆轉(zhuǎn)，E2能誘導(dǎo)62.5%XY性逆轉(zhuǎn)，MT+E2也能誘導(dǎo)52%的XY性逆轉(zhuǎn)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)在E2處理XY組中，處理5d（dat）只有Dmrt1基因表達(dá);在10dat，Dmrt1和Cypl9ala基因同時(shí)表達(dá);在30dat只有Cypl9ala基因表達(dá);而MT處理XX組魚性逆轉(zhuǎn)過程中，在5dat只有Cypl9ala基因表達(dá);在10dat，Dmrt1和Cypl9ala基因同時(shí)表達(dá);在30dat只有Dmrt1基因表達(dá)。在115dat（120dah）時(shí)，經(jīng)MT+E2處理的XX或XY誘導(dǎo)組中的雌魚，血清中含有的E2水平均與對(duì)照組雌魚相似，11-KT水平與對(duì)照組雄魚相似。故研究人員認(rèn)為在尼羅羅非魚性別決定與分化關(guān)鍵時(shí)期，雌激素對(duì)性別具有決定作用。這個(gè)結(jié)果也為缺失假說提供了有力的證據(jù)。

甲狀腺對(duì)性腺性別分化作用在兩棲類已有研究，幼體過程中甲狀腺激素的缺失會(huì)導(dǎo)致無尾類雌性化[30]。在魚類中，內(nèi)源性甲狀腺激素在魚類發(fā)育早期性腺表型的形成中起著重要作用，Mukhi[31]用含有100μL/L、250μL/L高氯酸鹽和100μL/L高氯酸鹽+10nM甲狀腺激素（T4）的3種水體處理受精后3d的斑馬魚（Danio rerio），100μL/L、250μL/L高氯酸鹽處理組中雌性的性別比例顯著提高，并且性別比例呈現(xiàn)濃度依賴性。100μL/L高氯酸鹽+10nM T4的處理組中雄性比例顯著提高，T4處理可促進(jìn)雄性精子發(fā)生。Sharma等[32]研究了甲狀腺激素可以誘導(dǎo)基因型雌性的斑馬魚雄性化的潛在分子機(jī)制。用甲狀腺素（T4，2nM）和甲巰咪唑（MZ，0.15mM）分別處理受精后3d（3 dpf）斑馬魚30d。在精巢分化早期（25 dpf）和晚期（45 dpf），測定了雄性（Dmrt1、Amh、Ar（androgens receptor））和雌性（Cyp19a1a、Esr1（estrogen receptor gene 1）、Esr2a（estrogen receptor gene 2a）、Esr2β（estrogen receptor gene 2β）分化相關(guān)基因，發(fā)現(xiàn)T4處理的斑馬魚性腺中Amh和Ar表達(dá)的增加，Cyp19a1a、Esr1、Esr2a和Esr2β表達(dá)量減少。MZ處理組幼魚性腺中Amh和Ar表達(dá)水平下降，Esr1、Esr2a和Esr2β表達(dá)量上升，但是抑制甲狀腺通路后，Cyp19a1a基因表達(dá)量降低，即MZ無法誘導(dǎo)卵巢分化所必需的Cyp19a1a基因表達(dá)上調(diào)。然而，在三刺魚（Gasterosteus aculeatus）中研究發(fā)現(xiàn)，長期暴露在高氯酸鹽中的雌性三刺魚體內(nèi)的甲狀腺激素水平降低，性腺發(fā)育成既包含卵母細(xì)胞，也包含精子發(fā)生的細(xì)胞的間性性腺。這也是目前第一個(gè)研究發(fā)現(xiàn)高氯酸鹽誘導(dǎo)魚類雄性化[33]。

2.2 溫度對(duì)魚類性別決定及分化的影響 發(fā)生在性腺形成前期或性腺分化決定期，此時(shí)個(gè)體對(duì)溫度敏感，溫度可以改變魚類基因型決定的性別[6]。研究發(fā)現(xiàn)，尼羅羅非魚約在受精后9d進(jìn)入熱敏期，如果在此時(shí)進(jìn)行一定的溫度誘導(dǎo)，可使其發(fā)生性逆轉(zhuǎn)。高溫可誘導(dǎo)雌性尼羅羅非魚發(fā)生雄性化，其性腺中Cyp19a1a及其轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子foxl2的表達(dá)水平顯著降低，但精巢發(fā)育相關(guān)的基因Cyp11β（11beta-hydroxylase）和Dmrt1表達(dá)顯著上調(diào)[34]。王婷茹等[35]研究認(rèn)為，Dmrt1可通過抑制轉(zhuǎn)錄組因子Ad4BP/sf-1（adrenal 4 binding protein/steroidogenic factor 1）的活性間接抑制Cyp19a1a基因的表達(dá)。在高溫誘導(dǎo)雌性半滑舌鰨性逆轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)中同樣發(fā)現(xiàn)，性腺中Dmrt1基因表達(dá)量上調(diào)、未性逆轉(zhuǎn)成功的雌魚性腺中Dmrt1基因未表達(dá)。隨后研究人員對(duì)高溫處理組和對(duì)照組的尼羅羅非魚性腺轉(zhuǎn)錄組比較分析發(fā)現(xiàn)，多個(gè)差異表達(dá)基因顯著富集到參與性別決定和性腺發(fā)育的KEGG通路，如卵巢類固醇激素生成和GnRH信號(hào)通路等[36]。

另一重要經(jīng)濟(jì)魚類牙鲆，在其卵巢發(fā)育的早期階段，Cyp19a1a啟動(dòng)子表現(xiàn)出去甲基化，Cyp19a1a基因的表達(dá)水平升高。Kitano等[37]研究發(fā)現(xiàn)，高溫（27℃）處理性別決定期（30～100dah）的牙鲆，雌魚完全性逆轉(zhuǎn)成雄魚，性逆轉(zhuǎn)雄魚的性腺Cyp19a1a基因表達(dá)受到抑制。Fan等[38]通過設(shè)置高溫（27℃）單獨(dú)誘導(dǎo)組，外源雌激素單獨(dú)處理組及高溫（27℃）+外源雌激素共同處理組，比較性腺中的Cyp19a1a和調(diào)控元件nr5a2（orphan nuclear receptor）和nr0b1（nuclear receptor transcription factors DAX-1））表達(dá)水平。研究發(fā)現(xiàn)，高溫環(huán)境抑制性別分化時(shí)期牙鲆的雌激素水平和Cyp19a1a的表達(dá)水平，上調(diào)nr0b1的表達(dá)水平;E2促進(jìn)nr5a2的表達(dá)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)高溫環(huán)境，可以抑制牙鲆的Cyp19a1a啟動(dòng)子去甲基化過程，Cyp19a1a啟動(dòng)子的高甲基化通過阻斷nr5a2對(duì)Cyp19a1a轉(zhuǎn)錄活性，從而抑制Cyp19a基因的表達(dá);實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)高溫可以加劇E2的作用效果。Kitano等[39]研究發(fā)現(xiàn)，在高溫環(huán)境下，用E2處理牙鲆群體，雌激素可以通過調(diào)節(jié)性別基因的表達(dá)，如foxl2，Amh，從而抑制牙鲆雄性化。同時(shí)，也進(jìn)一步證實(shí)了雌激素干擾物能回救高溫的影響。當(dāng)然，也有低溫誘導(dǎo)雄性比例上升的例子，如紅鰭東方鲀的基因型性別決定機(jī)制為XX/XY型，但在性腺性別分化期間，通過低溫誘導(dǎo)河豚幼魚，基因型雌魚可以轉(zhuǎn)變?yōu)楸憩F(xiàn)型雄魚[40]。

Faught E等提出高溫是一種熱應(yīng)激源，誘導(dǎo)應(yīng)激激素的產(chǎn)生[41]。在27℃下飼養(yǎng)的牙鲆幼魚的皮質(zhì)醇水平明顯高于18℃飼養(yǎng)的幼魚，添加甲吡酮（皮質(zhì)醇合成抑制劑）會(huì)抑制27℃誘導(dǎo)的雌性牙鲆雄性化。體外培養(yǎng)牙鲆性腺器官，在18℃時(shí)，添加皮質(zhì)醇培養(yǎng)的雌性性腺均表達(dá)Amh基因，而foxl2或Cyp19a1a基因則不表達(dá)，表明皮質(zhì)醇在性別分化過程中的雄性化作用[42]。

2.3 其他環(huán)境因子 研究發(fā)現(xiàn)，缺氧（2.8mg O2 / L）不僅可以破壞性激素代謝，還能改變魚類的性別分化方向，導(dǎo)致F1代雄性偏多。Wu等[43]研究發(fā)現(xiàn)，暴露于缺氧環(huán)境下的鯉魚，性腺發(fā)育遲緩。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，長期缺氧環(huán)境下鯉魚的雄性激素、雌性激素和三碘甲狀腺氨酸（T3）的水平顯著降低，這表明低氧對(duì)生殖性能的不利影響是由內(nèi)分泌紊亂引起的。Lu等[44]研究認(rèn)為，缺氧是通過作用于魚類大腦-垂體-性腺（BPG）-肝臟軸上的多個(gè)靶點(diǎn)而導(dǎo)致內(nèi)分泌紊亂。于是他們對(duì)多個(gè)組織中與生殖內(nèi)分泌相關(guān)的關(guān)鍵基因表達(dá)進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)大腦中（sGnRH）、垂體（Fshβ和LHβ），性腺（Fshr、LHr，star（steroidogenic acute regulatory），Cyp19a1a，Cyp11a（11 alpha -hydroxylase），Cyp11β和20b-HSD（20-b-hydroxysteroid dehydrogenase））的基因的表達(dá)都發(fā)生了變化。Cheung等[45]以日本青鳉為模型，首次證明缺氧可以使雌魚出現(xiàn)性逆轉(zhuǎn)。暴露于缺氧環(huán)境下的雌性，超過半數(shù)性腺發(fā)育為精巢并且出現(xiàn)雄性第2性征（平行四邊形的肛鰭和有深度切口的背鰭）。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，缺氧會(huì)抑制原始生殖細(xì)胞增殖和vasa基因的表達(dá)，上調(diào)性別決定位點(diǎn)的DMY基因的表達(dá)，并誘導(dǎo)卵巢向精巢分化，出現(xiàn)性逆轉(zhuǎn)。并且研究還發(fā)現(xiàn)，在缺氧期間，新生雄性青鳉魚的數(shù)量超過了雌性，Shang等[46]在缺氧下孵育出來的斑馬魚F1代中也觀察到類似的現(xiàn)象。

光是重要的環(huán)境因子，光譜、光周期和光強(qiáng)是光的三要素。Hayasaka等[47]首次在對(duì)日本青鳉的研究中發(fā)現(xiàn)，特定波長的輻射（綠光）可以誘導(dǎo)發(fā)生性逆轉(zhuǎn)。研究人員發(fā)現(xiàn)，在成年青鳉眼中共表達(dá)8種視蛋白，但是在性別分化的關(guān)鍵時(shí)期（3dah），只有3種綠光視蛋白（RH2（rhodopsinlike with various absorption sensitivities）-A，RH2-B，RH2-C）和2種紅光視蛋白（LWS（long wavelength-sensitive）-A/LWS-B）基因表達(dá)。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，綠光環(huán)境下飼養(yǎng)的15.9%的雌性日本青鳉性逆轉(zhuǎn)，并出現(xiàn)雄性第二性征，產(chǎn)生具有活力的精子，將性逆轉(zhuǎn)的青鳉與正常雌魚雜交產(chǎn)生全雌的F1代。研究人員推測一方面可能是因?yàn)槭翘囟úㄩL的光產(chǎn)生的壓力導(dǎo)致日本青鳉皮質(zhì)醇水平升高，從而抑制Cyp19a1a基因的表達(dá)。青鳉研究中發(fā)現(xiàn)，在正常的生殖腺發(fā)育過程中，正常的雌性生殖細(xì)胞數(shù)量比雄性多5倍。采用RNA敲除技術(shù)降低細(xì)胞數(shù)量可以實(shí)現(xiàn)雌魚向雄魚的性別逆轉(zhuǎn)[48]。由此推測，也可能是因?yàn)樘囟úㄩL的輻射產(chǎn)生活性氧導(dǎo)致細(xì)胞死亡，性別發(fā)生逆轉(zhuǎn)。

3 結(jié)語

綜上所述，魚類的性別決定與分化具有很大的可塑性，環(huán)境因子確實(shí)可以改變魚類原基因型決定的性腺分化方向。就目前的研究來看，它們通過調(diào)控魚類性別決定分化相關(guān)基因的表達(dá)和性類固醇激素的水平，來影響性腺的分化。其中，性激素合成途徑中的類固醇生成酶（Cyp19a）是環(huán)境因素影響魚類性別決定與分化途徑的重要靶點(diǎn)。但是，水環(huán)境是一個(gè)可變因素較多的外界環(huán)境，對(duì)性別決定和分化有影響的其他環(huán)境因子還有待進(jìn)一步的研究。同時(shí)，各種環(huán)境因子（激素、溫度、光譜和低氧等）之間既相互獨(dú)立又相互作用，但是它們之間具體的關(guān)系和在性別逆轉(zhuǎn)中扮演的角色，還有待今后作近一步的研究。近年來，隨著高通量測序技術(shù)的完善和分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的研究手段開發(fā)與應(yīng)用，將會(huì)有助于研究者更深入地從分子水平解釋外界環(huán)境因子影響魚類性別決定和分化機(jī)制。通過對(duì)環(huán)境因素對(duì)魚類性別決定與分化影響的深入研究，將有利于針對(duì)不同的魚類，設(shè)計(jì)出更為準(zhǔn)確、有效且簡單環(huán)保的人工誘導(dǎo)方式，實(shí)現(xiàn)單性養(yǎng)殖，提高經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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（責(zé)編：張宏民）