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水牛作为中国南方畜牧业中的重要家畜，不仅饲料转化率、乳制品的营养价值高，而且抗病力强，耐粗饲，具有较高的经济价值。然而水牛繁殖周期长，优质水牛数量少，水牛优良品种的培育成为了目前亟待解决的问题。精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)是哺乳动物进行基因修饰和种系保存的理想种子细胞，由于其在医学、畜牧学等领域的广阔应用前景，受到越来越多的关注。
水牛SSCs体外培养相关研究目前仍处于初级阶段，水牛SSCs尚未实现体外长期培养，原因可能在于对水牛SSCs所处微环境缺乏足够的了解，对水牛SSCs自我更新和分化等相关机制还知之甚少。本研究对比了不同培养体系对幼年水牛SSC-like cells体外培养的影响，利用转录组学手段，以曲细精管和类精原干细胞（spermatogonial stem cell-like cells，SSC-like cells）为研究对象，在成年水牛和幼年水牛间开展了差异转录组学分析，筛选调控水牛SSC-like cells自我更新的关键信号通路，挖掘关键基因。本研究的结果能为水牛SSCs自我更新和增殖相关机制及体外长期培养系统等研究提供一定的参考。
本研究的内容和结果如下：
（1）比较了不同体系对水牛SSC-like cells体外培养的影响。结果显示：与成分不明的培养体系相比，成分明确的培养体系在体外维持幼年水牛SSC-like cells表型的时间更长（6d vs10d），且能更好地维持幼年水牛SSC-like cells的分子特性。
（2）开展了对成年和幼年水牛曲细精管转录组研究。结果显示：以幼年（4月龄）水牛睾丸的曲细精管和成年（2-3岁）水牛睾丸的曲细精管为研究对象，共鉴定到了17299个基因，其中表达量具有显著性差异的基因一共有13174个（差异倍数＞2;P＜0.05）。相对于成年水牛曲细精管而言，幼年水牛曲细精管上调表达基因参与的生物进程主要是关于细胞膜表面蛋白质的表达、定位和识别，与未分化精原细胞表面抗原的形成、识别或者归巢等行为密切相关；而下调表达基因主要参与的生物进程则是与精子分化形成密切相关的过程。同时还富集到了8条在曲细精管中可能调控水牛SSCs自我更新的信号调控通路及4个关键基因：MYC、FZD10、ID4和CCL27。
（3）利用单细胞转录组学技术，开展了成年和幼年水牛SSC-like cells差异转录组研究。结果显示：以幼年（4月龄）水牛SSC-like cells和成年（2-3岁）水牛SSC-like cells为研究对象，共鉴定到了21803个基因，其中表达量具有显著性差异的基因一共有1419个（差异倍数＞2;P＜0.05）。相对于成年水牛SSC-like cells而言，幼年水牛SSC-like cells上调表达基因参与的生物进程主要是脂质代谢、细胞表面受体信号通路、迁移过程等与干细胞自我更新状态的维持以及与干细胞的迁移相关的生物进程；而下调表达基因主要参与的生物进程则是细胞减数分裂周期、减数分裂细胞周期过程以及雄性配子的生成等与后期配子形成及分化相关的生物进程。共富集到了151条可能与水牛SSCs自我更新、增殖迁移等调控过程密切相关的信号通路以及与通路相应的关键基因。
总之，本研究通过水牛曲细精管及SSC-like cells差异转录组学分析及水牛SSC-like cells体外培养初步研究，为进一步探究水牛SSC-like cells体外自我更新机制以及长期培养等研究提供了丰富的参考数据，也为探究水牛SSC-like cells成分明确的体外培养体系奠定了一定的研究基础。
水牛SSCs体外培养相关研究目前仍处于初级阶段，水牛SSCs尚未实现体外长期培养，原因可能在于对水牛SSCs所处微环境缺乏足够的了解，对水牛SSCs自我更新和分化等相关机制还知之甚少。本研究对比了不同培养体系对幼年水牛SSC-like cells体外培养的影响，利用转录组学手段，以曲细精管和类精原干细胞（spermatogonial stem cell-like cells，SSC-like cells）为研究对象，在成年水牛和幼年水牛间开展了差异转录组学分析，筛选调控水牛SSC-like cells自我更新的关键信号通路，挖掘关键基因。本研究的结果能为水牛SSCs自我更新和增殖相关机制及体外长期培养系统等研究提供一定的参考。
本研究的内容和结果如下：
（1）比较了不同体系对水牛SSC-like cells体外培养的影响。结果显示：与成分不明的培养体系相比，成分明确的培养体系在体外维持幼年水牛SSC-like cells表型的时间更长（6d vs10d），且能更好地维持幼年水牛SSC-like cells的分子特性。
（2）开展了对成年和幼年水牛曲细精管转录组研究。结果显示：以幼年（4月龄）水牛睾丸的曲细精管和成年（2-3岁）水牛睾丸的曲细精管为研究对象，共鉴定到了17299个基因，其中表达量具有显著性差异的基因一共有13174个（差异倍数＞2;P＜0.05）。相对于成年水牛曲细精管而言，幼年水牛曲细精管上调表达基因参与的生物进程主要是关于细胞膜表面蛋白质的表达、定位和识别，与未分化精原细胞表面抗原的形成、识别或者归巢等行为密切相关；而下调表达基因主要参与的生物进程则是与精子分化形成密切相关的过程。同时还富集到了8条在曲细精管中可能调控水牛SSCs自我更新的信号调控通路及4个关键基因：MYC、FZD10、ID4和CCL27。
（3）利用单细胞转录组学技术，开展了成年和幼年水牛SSC-like cells差异转录组研究。结果显示：以幼年（4月龄）水牛SSC-like cells和成年（2-3岁）水牛SSC-like cells为研究对象，共鉴定到了21803个基因，其中表达量具有显著性差异的基因一共有1419个（差异倍数＞2;P＜0.05）。相对于成年水牛SSC-like cells而言，幼年水牛SSC-like cells上调表达基因参与的生物进程主要是脂质代谢、细胞表面受体信号通路、迁移过程等与干细胞自我更新状态的维持以及与干细胞的迁移相关的生物进程；而下调表达基因主要参与的生物进程则是细胞减数分裂周期、减数分裂细胞周期过程以及雄性配子的生成等与后期配子形成及分化相关的生物进程。共富集到了151条可能与水牛SSCs自我更新、增殖迁移等调控过程密切相关的信号通路以及与通路相应的关键基因。
总之，本研究通过水牛曲细精管及SSC-like cells差异转录组学分析及水牛SSC-like cells体外培养初步研究，为进一步探究水牛SSC-like cells体外自我更新机制以及长期培养等研究提供了丰富的参考数据，也为探究水牛SSC-like cells成分明确的体外培养体系奠定了一定的研究基础。