胰岛素样受体信号通路调控拟穴青蟹精子发生的研究报告

一、研究团队与发表信息
本研究由集美大学水产学院的Xiaohang Geng、Li Lu、Wenting Tan、An Liu*及Haihui Ye**团队完成，发表于期刊《Water Biology and Security》，2025年5月正式刊出。

二、学术背景与研究目标
拟穴青蟹（*Scylla paramamosain*）是印度-太平洋地区重要的经济蟹类，其雄性生殖调控机制尚不明确。胰岛素样雄性腺激素（Insulin-like Androgenic Gland Hormone, IAG）在甲壳动物性别分化和精子发生中起关键作用，但其受体（IAGR）在短尾蟹类中的功能尚未阐明。本研究旨在：
1. 鉴定拟穴青蟹中新型胰岛素样受体（*Sp-IR2*）并解析其表达特征；
2. 探究*Sp-IR2*在精子发生中的功能及其与已知受体*Sp-IR1*的协同机制；
3. 揭示胰岛素信号通路通过睾酮和转录因子（如*Sox9*）调控精子发生的分子途径。

三、研究方法与流程
1. 基因克隆与序列分析
- 从转录组数据中鉴定*Sp-IR2*基因，通过5’ RACE技术获取全长序列（GenBank OQ094966）。
- 结构分析显示*Sp-IR2*含L1/L2配体结合域、半胱氨酸富集域（CR）、3个纤连蛋白III型域（FN3）及酪氨酸激酶域，系统发育分析表明其与*Sp-IR1*分属不同进化分支。

1. 表达谱分析

   • 组织分布：RT-PCR检测显示*Sp-IR2*在雄性腺（AG）和精巢中高表达，眼柄神经节中弱表达。
     
   • 发育动态：qPCR发现*Sp-IR2*在精巢和AG中的表达量随发育阶段（I-III期）显著上升，与*Sp-IR1*呈互补模式。
     

2. 体外胰岛素刺激实验

   • 精巢组织体外培养，添加牛胰岛素（10⁻⁸ M）显著上调*Sp-IR2*、*Sp-Vasa*（生殖细胞标记基因）和*Sp-Sox9*（转录因子）的表达，表明胰岛素信号激活。
     

3. 体内功能验证

   • 胰岛素注射：体内注射牛胰岛素（25 ng/g）显著诱导精巢中*Sp-Vasa*和*Sp-Dsx*（性别分化基因）表达，并提高血淋巴睾酮水平。
     
   • RNA干扰（RNAi）：
     
     • 短期干扰：*Sp-IR2*沉默导致精巢中*Sp-IR1*表达上调，AG中*Sp-Vasa*升高，提示受体间功能补偿。
       
     • 长期干扰：*Sp-IR2*敲低显著抑制*Sp-Sox9*表达，精子发生停滞于次级精母细胞阶段，组织学显示精细胞数量锐减。
       

4. 睾酮测定与组织学分析

   • 酶联免疫法（ELISA）检测血淋巴睾酮水平，RNAi组睾酮含量下降。
     
   • H&E染色显示干扰组精巢中次级精母细胞堆积，精细胞几乎消失。
     

四、主要研究结果
1. 受体功能分化：*Sp-IR1*调控初级精母细胞向次级精母细胞的转化，而*Sp-IR2*主导次级精母细胞向精细胞的过渡，二者协同完成精子发生。
2. 信号通路机制：胰岛素通过*Sp-IR2*上调睾酮和*Sox9*，后者可能直接参与精细胞分化。
3. 进化意义：短尾蟹类中IAG信号通路的复杂性（双受体系统）为甲壳动物性别调控提供了新视角。

五、研究价值与意义
1. 理论价值：首次阐明短尾蟹类IAG双受体系统的分工机制，填补了甲壳动物精子发生调控的空白。
2. 应用潜力：为青蟹单性养殖（如全雄性群体培育）提供分子靶点，助力水产育种技术发展。

六、研究亮点
1. 创新发现：揭示*Sp-IR2*在精子发生终末阶段的不可替代性，突破既往认为IAG仅通过单一受体起作用的认知。
2. 方法学贡献：结合体外培养、RNAi长期干扰及睾酮检测，建立甲壳动物生殖激素研究的整合分析框架。

七、其他价值
研究暗示睾酮可能是IAG下游的关键效应分子，为比较内分泌学（脊椎动物与无脊椎动物雄激素功能保守性）提供了新线索。