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睾丸是雄性哺乳动物的重要生殖器官,基本功能是产生精子和分泌雄激素,与雄性动物繁殖力密切相关。因此,深入理解睾丸发育的生物学过程与分子机制具有重要的科学意义。目前,关于出生后绵羊睾丸的发育图谱、组织结构变化还未见报道。本论文以湖羊为研究对象,应用单细胞转录组测序技术研究了湖羊出生后7个日龄的睾丸细胞组成变化、差异基因表达、信号通路变化及生殖细胞分化轨迹,构建出湖羊睾丸发育图谱。在此基础上对出生后不同日龄湖羊睾丸的组织结构、重要激素受体表达定位、睾丸内重要细胞发育变化进行研究,并通过计算X染色体与常染色体RNA相对数量与相对表达量研究了雄性生殖细胞的X染色体剂量补偿,系统解析了出生后湖羊睾丸的发育过程。主要结果如下:1.对出生后0 d、30 d、90 d、180 d、270 d、360 d以及540 d湖羊睾丸组织进行了单细胞转录组分析:(1)不同日龄湖羊睾丸细胞类型存在差异:P0与P30湖羊睾丸组织中共有8个细胞类群,其中2个生精细胞群和6个体细胞群;P90湖羊睾丸组织中共有10个细胞类群,其中4个生精细胞群和6个体细胞群;P180到P540湖羊睾丸组织中共有13个细胞类群,其中7个生精细胞群和6个体细胞群;(2)验证DDX39A(ATP依赖RNA解旋酶)可作为湖羊睾丸初级精母细胞特异性标记、HELLS(淋巴特异性解旋酶)可作为精原干细胞特异性标记;(3)出生后不同日龄湖羊睾丸发育阶段主要信号通路并不一致,PI3K-Akt信号通路、Rap1信号通路、c AMP信号通路、MAPK信号通路主要在睾丸从0 d~90 d发挥功能,与睾丸体细胞增殖发育相关。Estrogen信号通路、HIF-1信号通路在90 d~180 d发挥功能,与精原细胞的分化、增殖相关。Hippo信号通路、TGF-beta信号通路在180 d~540 d发挥功能,与精子发生、成熟相关;(4)ZBTB16从30 d表达开始显著上升,抑制精原细胞分化;MYH11、NANOS3、TKTL1从90 d表达开始显著上升,MYH11参与血-睾屏障形成,NANOS3、TKTL1参与精原干细胞分化;AFF4从180 d表达开始显著上升,参与精子成熟;APOA1从30 d后表达稳定,参与精子发育;INHA从180 d开始表达显著下降,抑制精子发生与FSH分泌;(5)湖羊睾丸生殖细胞的拟时序分化轨迹,符合雄性生殖细胞从精原干细胞-精原细胞-初级精母细胞-次级精母细胞-精子细胞-精子的发育顺序。2.湖羊睾丸从0 d到30 d在曲细精管内仅观察到精原细胞与支持细胞,90 d出现精母细胞,180 d出现精子,270 d、360 d、540 d生精细胞数量上升并维持稳定。曲细精管直径随年龄增长而增长,在30 d~180 d增长速度最快。精子的出现与曲细精管直径变化表明在180 d湖羊已经性成熟。3.FSHR、LHR主要位于睾丸支持细胞、间质细胞与精原细胞上,AR主要位于睾丸支持细胞上,在0 d~30 d高表达,30 d~180 d表达量降到最低,180 d~540d表达量稳定,共同协调参与睾丸发育与精子发生。4.Y染色体特异性性别决定转录因子-SOX9是支持细胞的标记蛋白,增殖细胞核抗原-PCNA是细胞增殖特异性标记蛋白。通过SOX9/PCNA免疫荧光染色发现支持细胞在30 d到90 d快速增殖,180 d到540 d增殖停止。AMH(缪勒管激素抑制因子)是未成熟支持细胞的标记蛋白,通过SOX9/AMH免疫荧光染色发现支持细胞在90 d后发育成熟;UCHL1是未分化精原细胞(undifferentiated Spermatogonia)的标记蛋白,通过UCHL1/PCNA免疫荧光染色发现未分化精原细胞从0 d开始增殖,180 d增殖细胞数量增至最高,270 d、360 d、540 d增殖细胞数量无显著变化。VASA(Dead box protein 4)是雄性生殖细胞特异性标记,C-KIT(KIT促癌基因)是分化精原细胞的特异性标记,通过UCHL1/VASA、UCHL1/KIT免疫荧光染色证明未分化精原细胞30 d开始分化,90 d出现精母细胞。5.β-连环蛋白(β-catenin)与胞质紧密粘连蛋白(ZO-1)是睾丸血-睾屏障的主要成分,通过β-catenin与ZO-1免疫荧光染色观察,发现湖羊血-睾屏障在90 d未形成,180 d已形成。6.湖羊睾丸内细胞X染色体与常染色体相对RNA数量与表达量结果表明,0 d、90 d、540 d湖羊睾丸生精细胞均没有X染色体剂量补偿。