会议回顾 | 华大智造单细胞平台C4-Cell for All线上研讨会系列第五期：鱼类生殖领域研究成果

性别逆转（sex reversal）是脊椎动物中普遍出现的遗传性别与生理性别之间存在差异的生物学现象。雌性到雄性的性别转换称为假（伪）雄性。半滑舌鳎（Cynoglossus semilaevis)）是我国特有的重要经济海水鱼类之一，性染色体组成为ZZ/ZW型，且具有明显的性别二态性，雌鱼个体约为雄性两倍。半滑舌鳎性别决定受遗传信息和环境调节等因素的复杂调控。养殖过程中，环境因素如温度可诱导雌鱼（ZW♀）性反转为伪雄鱼（ZW♂），是研究性别决定和性逆转机制的模式生物之一。

选取半滑舌鳎正常雄鱼（ZZ♂）和伪雄鱼（ZW♂）的精巢，进行单细胞测序分析，成功绘制了首张鱼类精巢细胞图谱，揭示了精子发生过程中的基因表达模式和动态转录调控机制，并通过跨物种比较分析，分析半滑舌鳎与人、鼠在精子发生过程中的生殖细胞保守的基因表达模式。通过对雄鱼和伪雄鱼精子发生过程的比较分析，揭示了在伪雄鱼精子发生中出现的异常调控特征。在伪雄鱼未分化精原细胞中，特异性上调的CaSR-MAPK信号可能是维持伪雄鱼早期精子发生的关键通路。对Z染色体特异性基因在雄鱼和伪雄鱼中的表达模式差异分析，发现精子发生过程的关键基因。该研究工作将有助于后续更深入开展鱼类精子发生等生殖生物学研究。

图1：通过单细胞测序绘制半滑舌鳎雄鱼和伪雄鱼的精巢细胞图谱

从卵生到胎生的转变是脊椎动物生命史中一个至关重要的进化过程。鱼类卵子发生是一个涉及到多种内分泌和旁分泌途径的高度协调的过程，包括卵原细胞的自我更新和分化、卵母细胞的发育、卵母细胞的成熟和排卵等过程。鱼类卵子发生往往具有更高的环境适应性，相较于高等脊椎动物更为复杂。半滑舌鳎是一种具有非同步卵母细胞发育和分批产卵特征的硬骨鱼，选取半滑舌鳎成年雌鱼的卵巢进行单细胞测序，绘制了鱼类卵巢细胞图谱，分析了硬骨鱼卵子发生中的动态基因表达特征，以及卵子发生在脊椎动物进化中保守的转录特征。

单细胞测序分析鉴定了半滑舌鳎卵巢中的生殖细胞和体细胞，并描述了三种生殖细胞亚型的连续发育过程及动态基因表达特征。体细胞分析鉴定了鱼类卵泡壁的细胞组成，包括四种颗粒细胞亚型和一种卵泡膜细胞类型。通过细胞通讯分析，揭示了鱼类卵子发生依赖于颗粒细胞与生殖细胞的双向调控，排卵过程依赖不同颗粒细胞亚群和膜细胞的协同调控。

结合食蟹猴和半滑舌鳎卵巢单细胞数据，揭示了脊椎动物生殖细胞和颗粒细胞保守的转录特征。这些发现为未来鱼类繁殖生物学的相关研究提供了参考，并有助于理解低等脊椎动物生殖策略的适应性和脊椎动物配子发生的共同规律。

图2：通过单细胞测序绘制半滑舌鳎卵巢细胞图谱