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植保所揭示野生布氏田鼠季節性繁殖分子機制

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  6月24日,中國農業科學院植物保護研究所鼠害研究課題組揭示布氏田鼠(Lasiopodomys brandtii)繁殖調控分子機制。該研究結果是目前關于季節性繁殖調控分子機制的第一份來自野生嚙齒動物種群的證據,首次驗證了下丘腦中關鍵基因在野生嚙齒動物季節性繁殖中的調控作用,闡明了布氏田鼠年齡依賴的繁殖策略及分子調控機制,并為布氏田鼠不育控制的進一步研究提供了思路。相關研究成果在線發表在《分子生態(Molecular Ecology)》上。

  據科研人員介紹,短孕期、多胎仔、快成熟是鼠類暴發成災的基礎,因此對于鼠類繁殖調控的研究一直是鼠害控制領域的熱點問題。布氏田鼠是我國內蒙草原地區主要害鼠之一,主要分布于錫林郭勒和呼倫貝爾兩大草原區。上世紀80年代至本世紀初,布氏田鼠曾經大面積暴發,嚴重破壞了草原植被。有趣的是,野生布氏田鼠具有極規律的季節性繁殖特點,即每年在冬末春初集體同步進入繁殖狀態,而夏末秋初繁殖活動完全停止。那么,環境因子是否可以調控布氏田鼠繁殖行為的季節性啟動和停止呢?如果可以,又是通過什么內在機制在作用呢?

  該團隊通過連續監測雄鼠性腺活性,發現成年雄鼠睪丸在夏至點前后最大,此時白晝最長;同時,下丘腦中二型脫碘酶基因(Dio2)的表達量也最高,而三型脫碘酶基因(Dio3)的表達量最低。另外,2個繁殖調控關鍵基因(Rfrp-3、Kiss-1)也表現出了明顯的季節變化、年齡差異,以及與白晝時長的顯著相關。根據這些結果,該研究認為布氏田鼠通過眼睛感知白晝信息,再轉換為下丘腦中的Dio2/3基因的表達量,從而解析季節信號,再通過關鍵基因的協同作用而控制著性腺的季節與年齡特征。不同年齡的雄鼠也受這些基因調控而呈現出不同的繁殖策略:越冬雄鼠可以在繁殖期內保持繁殖活性,幾乎壟斷了絕大部分繁殖權;而生于春季的雄鼠性腺發育后又快速萎縮,可能小概率繁殖后代;而生于夏秋季的雄鼠性腺發育一出生就被完全抑制,只能等來年繁殖。

  該研究得到國家自然科學基金面上項目和國家“973”項目的資助。

  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mec.15161

 

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