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黑线毛足鼠(Phodopus sungorus)属于仓鼠科毛足鼠属,具有典型的季节性繁殖特征,繁殖活动时间一般在每年3-9月份,是内蒙古地区主要的草原鼠害之一。该鼠行动缓慢,易于捕捉,容易饲养繁殖,每窝4-8只,可作为研究动物季节性繁殖机制的理想材料。其次,环境温度是影响哺乳动物季节性繁殖活动的重要环境因子。哺乳动物的季节性繁殖活动由复杂的神经系统正反馈调节,垂体腺苷酸环化酶激活肽(PACAP)及垂体腺苷酸环化酶激活肽受体(PAC1R)在这一调控通路中发挥重要的作用。PACAP/PAC1R能够调控下丘脑促性腺激素释放激素(GnRH)神经元的活性,影响GnRH的合成及分泌,后者作用于垂体,影响性激素的分泌,进而参与调控动物性腺发育以及动物的繁殖过程,但温度如何调控黑线毛足鼠季节性繁殖活动中的分子机制研究未见报道。本研究为了探究PACAP/PAC1R在温度调控黑线毛足鼠季节性繁殖活动中的分子机制,以黑线毛足鼠(Phodopus sungorus)为研究对象,利用分子生物学手段和生物信息学手段进行了PACAP/PAC1R核苷酸序列的克隆、对氨基酸序列结构进行了分析,此外,探究不同温度条件下,黑线毛足鼠的采食量,下丘脑PACAP/PAC1R的差异表达以及血清中促卵泡激素(FSH)和促性腺激素释放激素(GnRH)浓度,并分析了血清激素浓度与PACAP/PAC1R基因表达水平的关联性,主要得到了以下结果:1.采用基因克隆的方法,首次获得了黑线毛足鼠PACAP/PAC1R的核苷酸序列,PACAP cDNA序列长度为574bp,包括完整读码框534bp和部分5’非编码区,共编码176个氨基酸;PAC1R cDNA序列长度为1467 bp,包括完整读码框1407bp和部分3’非编码区,共编码467个氨基酸。2.通过氨基酸序列结构分析,结果显示:PACAP含有血管活性肠肽(vesoactive intestinal polypeptide,VIP)/胰高血糖素(glucagons)/促胰液素(secretin)/抑胃肽(gastric inhibitory polypeptide,GIP)家族标签序列;PAC1R是一种七次跨膜蛋白,属于G蛋白偶联受体家族。3.通过多重序列比较分析表明,黑线毛足鼠(Phodopus sungorus)PACAP/PAC1R基因编码的氨基酸序列与大鼠(Rattus norvegicus)、小鼠(Mus musculus)等多个物种的比较,两者在物种进化过程中具有相对保守性。4.通过对黑线毛足鼠的采食量进行分析,结果显示:24天前,低温,高温和适宜温度组之间并无显著性差异(P>0.05),但在第24日,低温组的采食量与适宜温度组有显著性差异(P<0.05),且低温组的采食量显著高于高温组。因此,温度作为一种重要的调控因子,对于黑线毛足鼠的生理活动等方面会产生很大影响。5.通过分析下丘脑PACAP/PAC1R的差异表达发现,在雌性个体下丘脑中,PACAP/PAC1R均表现为在最适温度(21℃)条件下表达量最高(P<0.05),且GnRH、FSH两种激素的浓度均受到温度的影响,FSH激素浓度在最适温度(21℃)和高温(29℃)组中较高,其中最适温度(21℃)组与低温(8℃)组的差异达到了显著性水平(P<0.05)。GnRH激素的浓度与其相反,在最适温度(21℃)下含量显著低于低温(8℃)组和高温(29℃)组。6.相关性分析结果表明,PACAP的表达量和PAC1R呈显著的正相关(r=0.6644,P=0.0133)且与血清中FSH浓度呈显著的负相关(r=-0.6273,P=0.0290),但与血清中GnRH的浓度缺乏相关性(r=-0.3738,P=0.2575)。因此推测,温度是影响黑线毛足鼠下丘脑PACAP/PAC1R表达的主要环境因子,PACAP/PAC1R调节血清中FSH浓度,进而调控黑线毛足鼠的繁殖活动;但黑线毛足鼠GnRH神经元的活性受众多因子调控,PACAP/PAC1R对GnRH神经元活性的调控效应在本研究中未达到显著水平,具体机制有待于进一步研究。综上所述,我们对不同环境温度处理黑线毛足鼠下丘脑中PACAP/PAC1R基因的差异表达进行了研究,探讨了温度通过调控PACAP/PAC1R的表达而影响该鼠类季节性繁殖的分子机制,揭示了其复杂的季节性繁殖调控路径,丰富了在鼠害控制、种群动态研究、种群季节性波动等方面研究的理论依据。