OPN5通过TSH-DIO2/DIO3通路介导光周期对山麻鸭繁殖调控机理的研究
作者单位：仲恺农业工程学院
学位级别：硕士
导师姓名：黄运茂
授予年度：2022年
主 题：OPN5 TSH-DIO2/DIO3通路 光周期 光照强度 卵泡发育 山麻鸭
摘 要：鸟类繁殖的神经内分泌变化是由光周期改变所造成的结果,受下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴的调节。OPN5作为光感受器参与光信号传导,光照可通过OPN5的介导来调控TSHβ的分泌,再反馈到HPG轴引起相应激素的释放或抑制,进而参与调控动物性腺发育以及动物的繁殖调控过程。但是,目前OPN5调控TSHDIO2/DIO3通路的机制仍不清楚;且TSH-DIO2/DIO3通路与HPG轴之间的具体作用也需要进一步深入研究。本研究以山麻鸭为研究对象,预期将揭示OPN5在不同光照时间处理下的表达规律及生殖内分泌的调控机制,并验证主动免疫OPN5对蛋鸭繁殖活动的调控作用。以期揭示OPN5介导光照在蛋鸭繁殖过程中的调控机理,阐明OPN5与光照、繁殖的作用关系,为禽类繁殖研究提供科学依据。试验一:光周期是影响鸟类季节性繁殖行为的重要环境因素。鸟类通过脑深部光感受器(DBPs)将光周期信息转化为神经内分泌信号。OPN5被认为是参与鸟类季节性繁殖调控的DBPs之一。然而,关于OPN5对非季节性繁殖鸟类的影响知之甚少。因此,OPN5是否通过TSH-DIO2/DIO3通路介导不同光周期来调节非季节性繁殖鸟类卵泡发育仍然未知。山麻鸭作为非季节性繁殖鸟类,将120只山麻鸭随机分为三组,分别在不同的光周期下处理:S组(8 L:16 D)、C组(17 L:7 D)和L组(24 L:0 D)。三组鸭均为笼养、自由饮水和限饲(150g/只/天),并于d 0、d 5、d 8、d 20和d 35被采集样品(n=8)。24 h长光照条件下蛋鸭产蛋率最高,料蛋比最低,而8 h短光照下的蛋鸭产蛋率最低,料蛋比最高。24 h长光照条件下的蛋鸭卵巢指数和血清中的Gn RH、LH、E2、P4和PRL水平显著增加(P0.05);8 h短光照条件下蛋鸭血清中的T水平增加。与8 h光照时间相比,17 h和24 h光照时间在d 35显著升高了长光照下丘脑中OPN5m RNA水平和蛋白表达水平(P0.05)。Gn RH、TRH、TSHβ、DIO2、THRB、VIP、PRL的基因或蛋白表达规律与OPN5一致,呈正相关关系,而Gn IH和DIO3的基因或蛋白表达规律与OPN5呈反相关关系。结果表明,OPN5可通过TSHDIO2/DIO3通路介导光照参与调控蛋鸭卵泡发育,OPN5的表达量随光照时间的延长而增加,进而调控HPG轴来促进山麻鸭的卵泡发育。试验二:主动免疫OPN5对山麻鸭卵泡发育的影响及分子机制研究。试验一发现OPN5可介导光照调控蛋鸭卵泡发育,本研究通过主动免疫OPN5胞外区进一步验证OPN5对山麻鸭卵泡发育的影响,并探究OPN5介导光周期对鸭繁殖活性的具体调控机制。试验将120只山麻鸭随机分为三组,分别进行不同的处理:免疫OPN5组分别在d 0、d 15、d 30、d 40接种含OPN5蛋白的疫苗1 m L/只(以此含1、1、0.5、0.5 mg的OPN5-KLH蛋白),对照组(CS组和CL组)在相同时间注射同等剂量的未含OPN5的空白疫苗。CS组(900 lux)、OPN5组(600lux)、CL组(600 lux),分别在12 L:12 D光周期内持续40天;随后三组光照强度不变,延长CL组光照时间,即CS组、CL组和OPN5组分别接受12 L:12D、17 L:7 D和12 L:12 D光照处理33天。三组鸭均为笼养、自由饮水和限饲(150g/只/天),在d 40、d 62和d 73收集鸭血清和组织样品(n=12)。结果发现,OPN5组的蛋鸭产蛋率最高,料蛋比最低,而CL组的蛋鸭从d 0到d 40,产蛋率最低,料蛋比最高。OPN5组可提高蛋鸭的卵巢指数,免疫OPN5组和CL组(延长光照)都可以增加颗粒层的厚度,促进E2、P4、LH和PRL激素的分泌。与CS组相比,CL组和OPN5组在d 62天和d 73增加了下丘脑中OPN5m RNA和蛋白表达(P0.05)。Gn RH、TRH、TSHβ、DIO2、THRβ、VIP和PRL的基因或蛋白表达规律与OPN5的呈正相关,而Gn IH和DIO3的基因表达规律与OPN5的呈负相关。结果显示,主动免疫OPN5可促进山麻鸭体内OPN5的表达,上调TSHβ、DIO2表达,进而调控HPG轴相关基因来促进山麻鸭卵泡的发育;另外,延长光照或增强光照强度也可促进OPN5的表达,促进卵泡发育,但效果不如主动免疫OPN5组显著。
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