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杜卫国研究组发现乌龟胚胎通过行为热调节影响自身性别

  绝大多数龟的性别不是由基因决定,而是由胚胎在巢穴内经历的温度决定,称为温度依赖型性别决定。也就是说,龟的胚胎发育成雌性还是雄性,是其经历的发育温度所决定。在全球气候变暖背景下,人们担忧依赖温度决定性别的龟鳖动物会出现严重的性比偏移,进而导致种群崩溃。然而,近年来的研究发现龟鳖动物胚胎并非只是被动受制于环境温度,而是能够通过行为热调节在卵内选择适宜的温度以利于发育。那么,胚胎的行为热调节能否影响后代性别,进而缓冲气候变化对种群性比的影响呢? 

  为了回答该问题,优德w88官网杜卫国研究员领导的团队以乌龟为对象开展了胚胎行为热调节和后代性比关系的研究。研究人员利用辣椒素受体阻断剂成功地抑制了胚胎的行为热调节,使胚胎无法选择适宜的温度发育。通过比较胚胎行为热调节受抑制和不受抑制后代的性比,发现胚胎行为热调节受抑制的后代基本都是偏雄(巢温较低)或者偏雌(巢温较高),而能在卵内选择适宜温度的胚胎,其后代性比接近于11。进而,研究人员利用上述行为和生理研究结果构建了机制模型,再结合历史和未来的气候数据,预测了未来气候变化条件下胚胎行为热调节对种群后代性比的影响,结果表明胚胎能够通过行为热调节缓冲气候变化对种群性比偏移的影响。 

  该研究发现弱小的胚胎竟然能通过自身的行为来影响性别,甚至能够在一定程度上缓冲气候变化带来的冲击,首次揭示了龟鳖动物胚胎行为热调节的重要适应意义,改变了我们有关胚胎被动受制于环境的传统观念。这项工作为解释历史上经历剧烈波动的温度环境的龟鳖动物如何存活至今,以及未来它们将如何应对全球气候变化提供全新的视角和证据。该项成果以“The embryos of turtles can influence their own sexual destinies”为题,于201981日在线发表在《现代生物学》(Current Biology)期刊上。优德w88官网博士研究生叶银子、博士后马亮、助理研究员孙宝珺为共同第一作者,优德w88官网杜卫国研究员为论文的通讯作者。该项目得到国家自然科学基金、国家重点研发计划项目、中国科学院战略性先导科技专项等项目和计划的资助。 

  论文链接:Ye, Y. Z., Ma, L., Sun, B. J., Li, T., Wang, Y., Shine, R., & Du, W. G. (2019). The embryos of turtles can influence their own sexual destinies. Current Biology,

A):辣椒素受体阻断剂处理后,胚胎不迁移、位于卵中部;(B):自由热调节组胚胎迁移至温暖一端;(C,D):2016-2018年在不同平均巢温下孵出后代的性比。(E):机制模型预测气候变化条件下胚胎行为热调节有助于不同地区乌龟后代性比维持稳定。

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