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本研究聚焦于雄性红鹿的性状可塑性，揭示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联提供新见解。
在性选择理论中，性状的表达和调节一直是研究热点。雄性红鹿（Cervus elaphus hispanicus）的暗腹斑（dark ventral patch, DVP）作为一种重要的性信号，在雄性竞争中发挥关键作用。然而，DVP的大小和化学成分会因雄性间竞争水平而变化，其背后的基因表达机制尚不清楚。为此，西班牙科尔多瓦大学的研究人员开展了一项研究，旨在探究DVP的可塑性是否与关键基因表达相关，特别是多巴胺β-羟化酶（dopamine beta-hydroxylase, DBH）和酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase, TH）基因，这些基因编码的酶参与了DVP色素沉着相关代谢通路。研究结果表明，高竞争环境下雄性红鹿的DBH和TH基因表达水平显著升高，而多巴胺水平降低，揭示了性状可塑性与基因表达之间的内在联系，为性选择与基因表达的相互作用提供了新的视角。该研究发表在《BMC Genomics》上，为理解动物性状的适应性调节提供了重要依据。
研究背景：
性选择是驱动性状进化的重要力量，许多性状的表达与个体在配偶竞争或配偶选择中的成功密切相关。然而，这些性状往往具有较高的生产成本，自然选择倾向于那些能够灵活调节性状表达的个体，从而促成了适应性可塑性的进化。红鹿作为一种多配偶制物种，雄性间为了争夺配偶而展开激烈竞争，其性状如角和暗腹斑等在竞争中发挥重要作用。暗腹斑的大小和化学成分会根据雄性间竞争水平而变化，其色素沉着与尿液中代谢产物DOPEG有关，而DOPEG的合成涉及DBH和TH基因编码的酶。因此，研究人员推测这些基因的表达可能受到社会竞争环境的影响，进而调节暗腹斑的发育。
研究方法：
研究人员选取了西班牙西南部的伊比利亚红鹿作为研究对象，分别从高竞争（HC）和低竞争（LC）环境中采集了45个雄性红鹿的肾上腺样本。通过实时定量PCR（qRT-PCR）技术，研究人员对DBH和TH基因的表达水平进行了绝对定量分析，并测量了血浆中多巴胺的水平。此外，研究人员还对TH基因的转录本异构体进行了分析，以探究不同剪接变体在不同竞争环境下的表达差异。
研究结果：
基因表达与竞争环境的关系：
研究发现，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。具体而言，HC环境中DBH基因表达水平比LC环境高出约65%，而TH基因的表达水平在HC环境中也显著增加。这表明高竞争环境可能通过上调这些基因的表达来促进暗腹斑的发育，从而增强雄性在配偶竞争中的优势。
多巴胺水平的变化：
与基因表达结果一致，研究人员在HC环境中雄性红鹿的血浆中检测到较低的多巴胺水平，比LC环境中的个体低约60%。这可能是由于DBH基因表达增加导致多巴胺被更多地转化为去甲肾上腺素，进而减少了血浆中多巴胺的含量。这一结果支持了DBH在多巴胺代谢中的关键作用，并暗示了多巴胺水平与性状发育之间的潜在联系。
TH基因的转录本异构体：
研究还发现，红鹿肾上腺中存在至少两种TH基因的转录本异构体，其中一种包含外显子2的异构体（TH2-3）表达量较低，而另一种不包含外显子2的异构体（TH10-11）表达量较高。在HC环境中，两种异构体的表达水平均显著高于LC环境，但差异仅在TH10-11异构体中具有统计学意义。这表明在高竞争环境下，红鹿可能更倾向于表达对多巴胺抑制不敏感的TH异构体，从而促进去甲肾上腺素的合成和暗腹斑的发育。
研究结论与讨论：
本研究揭示了雄性红鹿在不同社会竞争环境下通过基因表达差异调节性状的分子机制。高竞争环境中的雄性红鹿通过上调DBH和TH基因的表达，促进暗腹斑的发育，从而在配偶竞争中获得优势。这一结果不仅为理解性状可塑性与基因表达之间的关系提供了新的证据，还强调了社会环境对基因表达和性状发育的调控作用。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。未来的研究可以进一步探索这种基因表达调控的分子机制，以及其在其他物种中的保守性，从而更全面地理解性选择与基因表达之间的相互作用。
