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鼠害是一种重要的生物灾害,严重危害人类生活的各个方面。强大的繁殖能力是害鼠暴发的主要原因之一,但目前对鼠类的繁殖调控机制尚未完全解析,严重制约了不育控制理论和技术的发展。季节性繁殖是大多数鼠类采取的一种繁殖策略,性腺表现出年度周期性的膨大与萎缩,尤其是在非繁殖期出现的性腺萎缩现象被称作“天然不育模型”,具有重要的研究价值。光周期和褪黑素是季节性繁殖调控的重要环境和神经内分泌调控因子。课题组前期研究发现,布氏田鼠是一种具有严格季节繁殖周期的鼠种,渐长光照刺激幼鼠性腺发育,而渐短光照则起到抑制作用,褪黑素和短光照均可显著上调雄鼠下丘脑中Ⅲ型碘甲腺原氨酸脱碘酶基因(Dio3)的表达水平;这说明光周期和褪黑素是调控布氏田鼠性腺发育的重要因子,但对其分子调控机制,并未完全清楚。因此,本论文以雄性布氏田鼠为研究对象,主要针对3个问题开展研究:1)下丘脑中季节性繁殖相关基因[]的空间分布特征如何;2)长期注射褪黑素对雄鼠性腺和下丘脑中基因表达的发育特征的影响如何;3)启动子区甲基化水平是否与短光照上调下丘脑Dio3表达有关。主要结果如下:1.利用冷冻切片分离6、8、11周龄成年雄鼠下丘脑脑区,以qPCR方法对繁殖相关基因表达量进行检测。结果表明,Ⅱ型碘甲腺原氨酸脱碘酶基因(Dio2)主要表达于弓状核(ARC)区,其次是前腹侧室旁核(AVPV)、第三脑室(3V)和下丘脑背内侧核(DMH)区;Dio3基因主要表达于AVPV和ARC区,其次为3V区,在DMH中表达最低;Kisspeptin蛋白基因(Kiss-1)主要分布于ARC区,其次是3V和AVPV区,在DMH区几乎不表达;促性腺激素抑制激素基因(Rfrp-3)主要在3V区表达,其次是DMH区和ARC区,而在AVPV区几乎不表达;促性腺激素释放激素基因(GnRH)主要表达于AVPV区,其次为ARC和3V区,在DMH区表达量最低。2.给予4周龄雄鼠每日6μg和50μg褪黑素注射,在2、4、7周时对比体重、性腺重和下丘脑繁殖相关基因表达量。结果表明,褪黑素可以显著抑制雄鼠的体重和性腺发育,并且在50μg组连续注射4周时的抑制效应最强;同时,褪黑素注射显著抑制下丘脑3V区Dio3基因的表达,但是并未影响其他各脑区中Dio2、GnRH、Kiss-1和Rfrp-3基因的表达。这说明,褪黑素对布氏田鼠生长和繁殖发育调控具有时间和剂量效应,在5个下丘脑季节性繁殖调控相关基因中Dio3基因在光周期调控通路中可能起关键作用。3.分析Dio3基因的近端启动子区,并以孕期开始渐短光照处理的4、8、12周龄子代鼠为研究对象,对其下丘脑内Dio3基因的表达量和近端启动子区甲基化水平进行比较。结果表明,相比渐长光照,Dio3基因的表达量出现了渐短光照显著上调的现象,但是其近端启动子区的甲基化水平在两种光周期下并未出现显著差异,与之前报道的黑线毛足鼠的结果不同。因此,目前数据暂不支持DNA甲基化对布氏田鼠性腺发育的光周期调控中起作用,具体机制有待于进一步研究。综上所述,本研究表明下丘脑3V区Dio3基因可能是解析光周期和褪黑素信号、调控布氏田鼠性腺发育的关键基因,但是并未发现DNA甲基化对Dio3基因表达调控起作用,具体机制有待于进一步深入研究。