环境影响斑马鱼精子 sRNAs，关联后代基因表达与转座元件

《Heredity》：Environmentally induced variation in sperm sRNAs is linked to gene expression and transposable elements in zebrafish offspring

为探究父本社会环境对精子 sRNAs 的影响，研究人员以斑马鱼为对象，发现其影响精子及后代基因和 TE 表达。

　　在奇妙的生命遗传世界里，精子不仅传递着遗传信息，还可能携带环境的 “记忆” 影响后代。长久以来，科学家们都知道环境因素能改变父亲的状态，而且这种影响还会传递给下一代。像温度、饮食、社会互动和压力等因素，都可能通过精子介导的小 RNA（sRNAs）来影响后代的特征。但目前仍不清楚这些精子中的 sRNAs 到底是对环境压力的适应性反应，还是男性生殖系的修复和维持反应的一部分。

为了揭开这个谜团，来自英国东安格利亚大学（University of East Anglia）和瑞典乌普萨拉大学（Uppsala University）等机构的研究人员，对斑马鱼展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Heredity》杂志上。

研究人员为开展这项研究，主要运用了 RNA 测序和生物信息分析技术。在样本选择上，使用了来自 AB 野生型品系的成年斑马鱼，并在特定条件下进行繁殖和饲养。

下面来看看具体的研究结果：

• 精子表型特征：研究人员对比了高竞争和低竞争环境下雄性斑马鱼精子的速度参数，发现低竞争环境下雄性产生的精子比高竞争环境下的精子速度更快，这表明高竞争环境使雄性经历更多压力，降低了精子性能。
• 精子 miRNA 差异表达：对暴露于高、低竞争环境的雄性斑马鱼精子的 miRNA 进行分析，发现共有 7 种显著差异表达的 miRNA。其中，dre-miR-129-5p 在高竞争环境下的精子中富集，且在胚胎转录组数据中，它能靶向 140 个显著差异表达的基因。
• 精子 piRNA 簇差异表达：研究共鉴定出 1434 个 piRNA 簇，其中 902 个是新发现的。低竞争环境下雄性精子的 piRNA 簇表达普遍高于高竞争环境。在不同处理组的比较中，发现了多个差异表达的 piRNA 簇，如在 High2 和 Low1 雄性精子样本比较中，多数 piRNA 簇表达下调。
• 胚胎转录组分析：比较高、低竞争环境下雄性斑马鱼所产胚胎的转录组，鉴定出 612 个差异表达基因。高竞争环境下胚胎中，358 个基因下调，254 个基因上调。GO 分析表明这些基因与肌肉发育和分化相关。此外，还发现 ERV、BEL 和 Gypsy 等 LTR 类转座元件在胚胎中的表达有显著差异，且 343 个差异表达基因与 59 个差异表达的 TEs 重叠。
• 精子 sRNAs 与胚胎中差异表达基因的关联：通过 miRanda 分析，发现精子中 7 种差异表达的 miRNA 能靶向胚胎中 515 个差异表达的基因，这表明精子 miRNA 在父系遗传中起着重要作用。

研究结论和讨论部分指出，雄性斑马鱼之间竞争的变化不仅影响精子速度参数，还影响精子 sRNA、TE 和基因表达谱。高竞争环境下雄性的应激反应会传递给后代，影响胚胎的发育和代谢。精子 miRNA 和 piRNA 的变化可能是对环境应激的适应性机制，分别参与调节基因表达和维持生殖系基因组的完整性。

这项研究为理解父本环境对后代的影响提供了重要依据，表明即使是短期的父本环境变化，也可能对后代产生显著影响。但目前对于父本环境信号传递给后代的具体机制仍不清楚，未来还需要进一步研究。