光周期对黑线仓鼠卵泡发育的调控作用

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黑线仓鼠(Cricetulus barabensis)是生活在北温带的小型啮齿类动物,体型小,繁殖能力强,在我国具有广泛的地域分布,是我国北方农牧业的主要害鼠之一。啮齿动物通常是生物群落中的关键物种,在维护生态系统的结构和功能中发挥重要作用。因此,了解啮齿动物种群波动的潜在机制具有十分重要的意义。黑线仓鼠是一种典型的季节性繁殖动物,其种群数量波动具有典型的季节性节律特征,而光周期是影响其季节性繁殖的最为稳定的生态因子。光周期通过刺激松果体分泌褪黑激素,将光信号转化为生理信号储存在动物体内,并将动物繁殖状态与外界环境同步以确保动物在最有利的季节进行繁殖并顺利产下后代。研究表明,光周期对性腺结构和功能具有一定的调控作用。性腺是动物进行繁殖活动的主要器官,其结构与功能决定动物的繁殖状态及繁殖活动的强度,因此性腺的一些生理生化指标是衡量动物繁殖能力的重要参数。本研究以雌性黑线仓鼠为研究对象,将其分别置于短光照(SD,8L:16D)、中光照(MD,12L:12D)、长光照(LD,16L:8D)条件下进行处理,探究了不同光周期对黑线仓鼠卵巢结构与功能的影响,并且从分子水平探究了光周期引起其变化的潜在机制,为揭示黑线仓鼠的季节性繁殖机制奠定基础。首先,我们采用酶联免疫法检测了不同光周期条件下雌性黑线仓鼠血清中的卵泡刺激素(FSH)、黄体生成素(LH)浓度以及粪便中的雌二醇(E2)含量。结果显示:随着光照时间的延长,FSH浓度逐渐增加,FSH浓度表现为长光照>中光照>短光照。血清中的LH浓度与粪便中的E2含量在不同光周期条件下没有显著性差异(P>0.05)。其次,我们探究了不同光周期条件下卵巢重量及各级生长卵泡的数量变化情况。结果如下:短光照组黑线仓鼠卵巢重量与体重的比值显著低于中光照与长光照组(P<0.05),表明短光照刺激可能会引起卵巢结构萎缩。中光照组与长光照组小次级卵泡数量显著高于短光照组(P<0.05),与中光照组相比,生长卵泡总数在整体上具有短光照降低、长光照升高的趋势。长光照组生长卵泡数量多于短光照组,表明长光照组卵巢将有更多的机会进行排卵。此外,基于卵泡发育周期与发情周期的协同性,本研究对不同光周期条件下雌性黑线仓鼠的发情周期进行了连续的动态检测。结果如下:短光照、中光照与长光照组的发情率分别为18.18%、70.00%、72.27%。在短光照条件下,只有少数的个体能够正常的进入发情期,这意味着短光照个体较中光照与长光照个体将更难排卵或直接不排卵,这与生长卵泡数量在短光照条件下降低的结果相一致。最后,为了探究光周期引起黑线仓鼠卵巢重量、卵泡数量变化的原因,本研究分别从m RNA水平与蛋白质水平检测了卵泡发育调控因子的表达量变化情况。结果如下:调控颗粒细胞增殖的Cyclin D2因子在蛋白质表达量上受到光周期的正调节作用,中光照与长光照组的Cyclin D2蛋白质表达量显著高于短光照组(P<0.05),而PCNA因子在m RNA及蛋白质水平的表达量均不受光周期调控。另外,光照能够刺激雌激素合成限速酶的表达,无论是在m RNA水平还是蛋白质水平,CYP19A1都表现出短光照<中光照<长光照的趋势。光周期对卵泡分化调控因子Inhibin-α的作用主要发生在蛋白质水平上,与短光照组相比,长光照促进了Inhibin-α蛋白质的表达(P<0.05)。FSHR因子在蛋白质水平上表现为短光照与中光照组显著高于长光照组(P<0.05)。PACAP因子在蛋白质水平上受到光周期的正向调控,PACAP蛋白质表达量在长光照条件下最高,中光照次之,短光照最低。综上所述,短光照刺激将导致雌性黑线仓鼠卵巢质量降低、卵巢结构萎缩、生长卵泡数量减少、发情周期中断以及排卵的终止,而中光照与长光照刺激则能维持雌性黑线仓鼠正常的卵巢结构与功能。FSH可能是引起上述变化的主要促性腺激素,FSH通过调控卵泡发育因子(颗粒细胞增殖基因、卵泡分化基因、类固醇生成基因、FSHR、PACAP)的表达实现不同光周期下卵巢结构与功能差异的调控。光周期通过调控卵巢结构与功能以及卵泡发育调控因子的表达影响黑线仓鼠的季节性繁殖活动。
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