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精原干细胞（spermatogonial stem cells,SSCs）具有自我更新与分化的双向潜能,维持哺乳动物精原干细胞池的稳定以及源源不断的精子产生。精原细胞通过DNA复制和染色体加倍进入减数分裂。随着精原细胞分化,细胞核内出现更多的异染色质,同时细胞周期进程、代谢方式和增殖能力都发生显著变化。研究表明,精子发生过程中发生大规模的染色质重组,即二倍体精原细胞、四倍体精母细胞及减数分裂后的单倍体精子细胞。尽管分化的精原细胞染色质已经为进入减数分裂做好准备,但这一过程是否伴随着染色质结构的改变尚不清楚。染色质结构的改变已经成为基因表达调控的重要因素,高通量染色体构象捕获技术（high-throughput chromosome conformation capture,Hi-C）的出现,从三维基因组层面揭示了发育过程中染色质变化对基因表达的调控作用。因此,本研究通过分选猪的未分化精原细胞和分化精原细胞,利用Hi-C,RNA-seq和Ch IP-seq等方法探究猪精原细胞分化前后是否会发生明显的染色质三维结构变化,以及这些变化对基因表达的影响。主要结果如下:（1）采用流式细胞法分选未分化精原细胞（SSEA4阳性精原细胞）,通过STAPUT富集分化精原细胞,结合细胞形态和免疫荧光染色对分选后的细胞鉴定。结果表明分选的细胞纯度均在95%以上。（2）通过mini MDS构建猪分化前后精原细胞的三维构象模型,发现分化精原细胞染色体间互作水平降低、相对距离增加、染色体混融程度下降;分化精原细胞染色体内部熵值增加、互作无明显规律,染色体内互作倾向于形成更大的DNA环状结构;分化精原细胞着丝粒和端粒定位方式发生变化,逐渐从着丝粒朝外转变为端粒朝外。（3）猪精原细胞分化前后compartment A和B比例基本不变,但分化后染色体区室化程度和区室强度显著下降。分化精原细胞有4.55%的区域发生了compartment转换,有4.83%的区域发生了区室强度上调,这些区域包含的基因在分化前后表达发生变化。特别是分化精原细胞X染色体区室化程度和区室强度均显著下降,倾向于形成两个超级互作单元;分化精原细胞X染色体基本没有compartment A结构,这也解释了X染色体基因表达低的原因。（4）猪精原细胞分化前后TAD数目减少1000个左右,TAD大小增加约80 kb。通过计算D-score、DI和IS值,发现分化精原细胞TAD内部互作以及TAD边界绝缘程度显著下降。同时,分化精原细胞TAD边界处转录起始位点和管家基因的富集水平显著下降。TAD对基因表达的影响主要基于其内部compartment比例,A TAD基因表达显著高于B TAD。通过计算DI值在两个阶段TAD边界处的相关性,发现未分化精原细胞中有1482个特异性TAD边界,分化精原细胞中有926个特异性TAD边界。在两个阶段特异性TAD边界处富集的基因与精原细胞分化相关。最后,通过TAD远距离互作鉴定到两个阶段的TAD Clique,TAD Clique中compartment B比例更高,并且分化精原细胞的TAD Clique减少。（5）通过PSYCHIC鉴定了分化前后精原细胞中所有的启动子-增强子互作,其中增强子对启动子的调控具有叠加效应,调控同一启动子的增强子数目越多,基因表达越高。本研究将这种叠加效应转换为RP值,RP越高,受调控基因的表达量越高。（6）结合H3K4me3和H3K27ac的Ch IP-seq对分化前后精原细胞启动子-增强子互作类型进行鉴定,将启动子分为活性和非活性状态,增强子分为普通增强子（RE）和超级增强子（SE）。根据SE空间互作强度进一步分为具有层级结构的hub enhancer和non-hub enhancer,以及没有层级结构的non-hierarchical enhancer。其中hub enhancer的RP值最高,受调控的基因表达最高。通过比较两个阶段具有显著RP差异的基因,找到了受hub enhancer调控的自我更新基因FGF9和DND1,以及分化基因DMC1、EZH2和CATSPER2。综上所述,本研究发现精原细胞分化前后染色质构象发生显著改变,为进入减数分裂的染色体联会和同源重组做准备。整体上来看,分化精原细胞染色体间互作降低,染色体内互作无明显规律。从不同层级结构来看,区室化程度和区室强度降低;TAD互作强度和边界绝缘性降低。而这种结构改变对基因表达的影响主要基于compartment A/B,另外通过启动子-增强子互作鉴定参与调控自我更新及分化基因的hub enhancer元件。本研究首次揭示了启动子-增强子互作在精原细胞分化中的转录调控过程,为雄性精子发生的调控机制提供理论参考。