男女两性从哪来:用变性藻探寻性别起源(2)

时间:2015-04-03 10:21:19 

为了测试强壮团藻VcMid蛋白在性别分化中的作用,研究者们首先将VcMID基因整合到了野生型雌性中,结果本应分化成卵子的细胞在VcMID基因产物Mid蛋白的作用下形成了有功能的精子,可以与野生型的卵子进行受精并产生后代。接着,研究者们又通过RNA干扰的方法抑制野生型雄性中Mid蛋白的表达,导致其精子发生转为卵子发生,并产生了有功能的卵子。研究者们还将抑制VcMID基因表达后产生双性表型的雄性进行了自交受精,并获得了后代。然而,研究人员当把CrMID基因引入野生型雌性强壮团藻后,后者并没有表现出雄性表型,这意味着VcMID基因不能被CrMID基因代替,提示二者表达的Mid蛋白具有不同的功能。

有趣的是,不论是野生型雄性,还是带有VcMID基因的雌性,都有出现自发的性别诱导现象,但VcMID基因被抑制表达的雄性则不能再进行自发的性别分化。对此,乌曼解释道:“VcMID基因与性别诱导蛋白之间可能存在一个双稳态的正反馈回路:性别诱导蛋白可以激活VcMID基因,而VcMID基因反过来又可以促使更多性别诱导蛋白的产生。”

野生型和性别转换后的强壮团藻。图示分别为野生型雄性(左上)、野生型雌性(右上)、伪雌性(左下)和伪雄性(右下)的颜色反差图

不过,尽管“变性”的强壮团藻可以产生有功能的配子,但还是出现了外形异常的精子和短寿的卵子。这说明要产生功能健全并健康的配子和合子,还需要接合座位中其它基因的共同作用。乌曼表示:“我们希望能够找出这些其它的基因,以便更好的理解性别分化过程的细节。”

对藻类性别机制的了解可能为藻类的生物技术应用提供帮助。如果要有效地开发藻类资源大量生产生物燃料、生产高价值化合物,就必须要开发一种选育系统。“就像种植庄稼一样。但很遗憾,对于大部分藻类的两性周期人们还知之甚少。”乌曼说, “我们的研究第一次说明了MID这个保守的调节基因可能在团藻中起到控制性别分化的作用。对于在团藻目以外的有重要生物技术价值的藻类来说,它们的Mid相关蛋白有可能在性别决定中起作用。

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