摘要
布氏田鼠(Lasiopodomysbrandtii)作为我国内蒙古草原的主要害鼠之一，具有典型的季节性繁殖特征且受光周期调控，表现为长光照下其繁殖启动，短光照下繁殖受到抑制。外源性光周期信号变化可被机体内源性生物钟测量，调控不同光周期下的繁殖活动，如睾丸发育，性激素分泌等。但目前关于生物钟耦合光周期调控繁殖的研究多集中于鸟类和绵羊等，在啮齿类动物中相关研究较少。 因此，本论文以雄性布氏田鼠为对象，在室内设置长光照(16L∶8D)和短光照(8L∶16D)两种不同的光周期环境，连续处理10周，通过HE染色测定不同光周期布氏田鼠睾丸发育差异;ELISA测定不同光周期血清中性激素昼夜表达模式差异;转录组筛选不同光周期下睾丸组织中24h昼夜节律性表达基因;代谢组筛选不同光周期下睾丸组织中24h昼夜节律性表达代谢产物，最后通过代谢组和转录组联合分析，探讨生物钟响应光周期在布氏田鼠睾丸发育中的调控通路，揭示内源性生物钟耦合光周期在雄性布氏田鼠睾丸发育中的作用机制。 主要研究结果: 1.光周期对雄性布氏田鼠性激素昼夜表达影响 不同光周期条件下，布氏田鼠睾丸和性激素昼夜分泌表现出不同模式。长光照刺激布氏田鼠体重增长、睾丸体积增加和睾丸曲细精管发育，促进T、GnRH、FSH、LH分泌，但会抑制MT分泌;同时不同光周期处理条件下MT、T、FSH、GnRH、LH均表现出显著昼夜余弦节律性表达。24h昼夜表达测定结果显示，褪黑素峰值为主观夜间，其余激素峰值为主观日间。 2.光周期对雄性布氏田鼠睾丸转录组昼夜表达影响 不同光周期处理下，睾丸中呈24h显著节律性表达基因数目存在差异。结果显示，LP中存在2083个基因呈24h昼夜节律性表达，而SP中检测到1618个节律性表达基因。LP节律性基因表达通路有TGFβ信号通路、铁死亡等;SP节律性基因表达通路有Apelin信号通路、昼夜节律通路等。 对LP和SP中存在312个共有节律性表达基因进行差异分析后，上调的差异基因富集到Hippo、Wnt、生长激素合成分泌等信号通路;下调的差异基因富集到自噬-动物、坏死性凋亡等通路中。 对非节律性基因进行富集得出:LP主要富集在神经退行性变途径、内在凋亡、精子轴突组装、纤毛组织通路上。SP主要富集在自噬、细胞周期正向调节、肌萎缩侧索硬化、精细胞的发展、纤毛运动通路上。 3.光周期对雄性布氏田鼠睾丸代谢产物昼夜表达影响 不同光周期处理下，睾丸中呈24h显著节律性表达代谢产物数目不同。LP中检测出37个节律性代谢物，而SP中52个代谢物呈节律性表达;LP节律性代谢物富集到的通路有蛋白质消化吸收、苯丙氨酸代谢等;SP节律性代谢物富集到的通路有代谢途径、生热作用等。 对非节律性代谢物进行富集分析得出:LP组通路主要富集在TCA循环、核苷酸代谢、戊糖磷酸途径等，SP组中通路主要富集在不饱和脂肪酸的生物合成、前列腺癌、胆固醇代谢等。非节律差异代谢物上调富集在抗原核苷酸糖生物合成、氨基糖和核苷酸糖的代谢等，下调富集在萜类和类固醇的生物合成、肌醇磷酸代谢等。 对转录组与代谢组的共有通路进行比对与分析得出:LP共有的通路集中在自噬-动物、铁死亡、赖氨酸退化等;SP共有的通路集中在代谢途径、生热作用、精氨酸与脯氨酸代谢等。 主要结论: 长光照抑制雄性布氏田鼠MT分泌，促进T、GnRH、FSH、LH分泌，进而促进其睾丸的发育。且测得性激素都有显著的昼夜余弦节律性表达，说明性激素分泌受内源生物钟调控。 睾丸中节律性基因与代谢物的富集通路大部分集中在节律的行为生理分子调控中，如生热作用、昼夜节律、繁殖通路，而非节律性基因与代谢物富集集中在精子发生等超日节律通路中，且生物钟系统可能通过影响蛋白质代谢途径及脂肪酸氧化中部分通路来调控繁殖与睾丸发育。
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