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本研究聚焦于雄性红鹿的性状可塑性，探讨其在不同社会竞争环境下如何通过基因表达差异调节性状，为理解性选择与基因表达的关系提供了新的视角。
在自然界中，许多物种的性状会随着环境变化而发生可塑性改变，这种现象在性选择过程中尤为显著。雄性红鹿的暗腹斑（Dark Ventral Patch, DVP）作为一种性信号，在繁殖竞争中发挥着重要作用。然而，目前对于这种性状可塑性的分子机制尚不清楚。为了回答这一问题，西班牙科尔多瓦大学野生动物研究单位（UIRCP-UCO）的研究人员开展了一项研究，旨在揭示雄性红鹿在不同社会竞争环境下，其暗腹斑的发育是否与基因表达差异相关。研究结果表明，社会竞争环境中的雄性红鹿通过调节多巴胺β-羟化酶（Dopamine Beta-Hydroxylase, DBH）和酪氨酸羟化酶（Tyrosine Hydroxylase, TH）基因的表达，影响暗腹斑的大小和化学成分，从而适应不同的繁殖竞争策略。该研究不仅为理解性状可塑性的分子机制提供了新的证据，还为研究性选择与基因表达之间的关系提供了新的视角。论文发表在《BMC Genomics》上，为相关领域的研究者提供了重要的参考。
为了开展这项研究，研究人员采用了以下主要技术方法：实时定量聚合酶链反应（qRT-PCR）用于检测基因表达水平；通过样本收集和分析，研究了红鹿在高竞争（HC）和低竞争（LC）环境下的基因表达差异；利用线性混合效应模型（LMM）和学生t检验（Student’s t-tests）进行统计分析，以评估基因表达与性状之间的关系。样本来源于2018/2019至2021/2022年在西班牙西南部狩猎季节期间合法捕获的伊比利亚红鹿（Cervus elaphus hispanicus）。
研究背景
在自然界中，性选择是一种强大的进化力量，它驱动了许多与繁殖相关的性状的演化。这些性状往往需要付出高昂的代价，因此自然选择更倾向于那些能够灵活调节性状表达的个体，从而促进了适应性可塑性的进化。红鹿作为一种典型的多配偶制物种，雄性之间为了争夺配偶而展开激烈的竞争。雄性红鹿的暗腹斑（DVP）在繁殖竞争中起着关键作用，其大小和化学成分会随着雄性之间的竞争水平而变化。然而，目前对于这种性状可塑性的分子机制尚不清楚。
研究方法与样本来源
为了揭示雄性红鹿在不同社会竞争环境下暗腹斑发育的基因表达机制，研究人员选择了西班牙西南部的伊比利亚红鹿作为研究对象。研究区域内的红鹿生活在两种不同的管理条件下：围栏区域内的红鹿具有接近自然的种群结构，雄性之间的竞争水平较高（HC）；而在开放区域，由于狩猎活动的影响，红鹿种群呈现出雌性偏多且雄性年轻的结构，雄性之间的竞争水平较低（LC）。研究人员从这两种环境中收集了45个雄性红鹿的肾上腺样本，用于后续的基因表达分析。
基因表达差异与性状可塑性
研究人员通过qRT-PCR技术检测了DBH和TH基因的表达水平。结果表明，在高竞争环境（HC）中，雄性红鹿的DBH和TH基因表达水平显著高于低竞争环境（LC）中的个体。这表明，社会竞争环境可能通过调节这些关键基因的表达，影响暗腹斑的发育。此外，研究人员还发现，TH基因存在两种不同的剪接变体，其中一种变体在高竞争环境中的表达量更高。这可能与该变体对多巴胺抑制的敏感性较低有关，从而有助于在高竞争环境下合成更多的儿茶酚胺，进而促进暗腹斑的发育。
多巴胺水平与性状关联
除了基因表达分析，研究人员还测量了红鹿血浆中的多巴胺水平。结果显示，高竞争环境中的红鹿血浆多巴胺水平显著低于低竞争环境中的个体。这与DBH基因的功能一致，因为DBH能够将多巴胺转化为去甲肾上腺素，从而降低血浆中多巴胺的含量。这一发现进一步支持了基因表达与性状可塑性之间的关联。
研究结论与意义
本研究揭示了雄性红鹿在不同社会竞争环境下通过调节DBH和TH基因的表达来影响暗腹斑的发育，从而适应不同的繁殖竞争策略。这一发现不仅为理解性状可塑性的分子机制提供了新的证据，还为研究性选择与基因表达之间的关系提供了新的视角。此外，研究还提出了多巴胺水平与性状发育之间的潜在联系，为未来的研究提供了新的方向。通过深入研究这些基因在性状可塑性中的作用，我们可以更好地理解性选择如何在分子水平上塑造生物的性状多样性。
