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鱼类的性别具有很强的可塑性,极易受环境因素的影响,特别是雌、雄激素的影响。已有研究表明雌激素对性别分化有重要作用,无论是雌、雄同体鱼类还是雌、雄异体鱼类,在由雄向雌的性逆转过程中均伴随着雌激素水平的上调,通过雌激素合成关键酶(芳香化酶)的抑制剂处理,可诱导已分化的卵巢性逆转为功能性的精巢。此外,雌激素在卵巢中的合成早于雄激素在精巢中的合成,与之相适应的是,雌激素合成酶在卵中的表达早于雄激素合成酶在精巢中的表达。在尼罗罗非鱼中,通过免疫组化检测合成雌激素所需的酶如Cyp11a1、3β-HSD、Cyp17α1和Cyp19a1a在孵化后5天(days after hatching,dah)的XX性腺中已有表达,而雄激素合成所需的酶如Cyp11a1、3β-HSD、Cyp17α1和Cyp11b2在30 dah的精巢中才检测到有表达。同样,对尼罗罗非鱼性腺转录组分析也表明cyp11a1、3β-HSD、cyp17α1和cyp19a1a等类固醇合成酶在5 dah的XX性腺中已有表达,而cyp11a1、3β-HSD、cyp17α1和cyp11b2的表达在30 dah的精巢中才检测到表达。关于雄激素在性别分化中的作用还有争议。尽管已有相当多研究报道雌激素或雄激素单独处理对性别分化和性腺基因表达模式的影响,但是还没有人报道雌、雄激素同时处理的影响。本实验室对XX和XY尼罗罗非鱼用相同剂量MT(17α-methyltetosterone)和E2(17β-estradiol)单独或同时处理,研究表明MT单独处理XX鱼可诱导由雌向雄的性逆转,而MT+E2则不能,相反,E2和MT+E2均可诱导XY鱼由雄向雌的性逆转。但是经雌、雄激素同时处理后的性腺基因表达模式与卵巢相似还是与精巢相似,或紊乱仍然不清楚。已有研究表明,长期使用芳香化酶抑制剂处理可诱导已分化甚至性成熟卵巢性逆转,而目前我们只能诱导一月龄雄鱼已分化精巢性逆转为卵巢,且逆转率较低。有鉴于此,本研究分析了雌、雄激素同时处理的XX和XY鱼性腺基因的表达模式,同时也用11β-脱氢酶的抑制剂甲吡酮(Metopirone,MN)+E2和3β-羟基类固醇脱氢酶的抑制剂曲洛斯坦(Ttrilostane,TR)+E2诱导一月龄XY鱼由雄向雌的次发性逆转,以深入分析雌、雄激素对性别分化和性腺基因表达的影响。主要结果如下:本研究用相同剂量的MT(50μg/g)和E2(50μg/g)同时处理孵化后0天的遗传全雌XX或全雄XY鱼苗,处理30天后正常喂养至3月龄。性腺转录组分析结果显示,MT和E2同时处理的XX(19979)和XY雌鱼(19034)所测得的性腺基因数目均比对照XX雌鱼(18100)多,而与对照XY雄鱼(19790)接近;对转录组所测得的所有基因聚类分析表明,MT和E2同时处理的XX和XY鱼基因整体表达模式与对照XX雌鱼一致,然而有少部分的基因表现为紊乱的表达模式,这部分基因可能与应激相关。这些结果充分表明雌激素对性别分化具有重要作用,外源雌、雄激素同时处理导致XX和XY鱼性腺基因表达紊乱和内分泌紊乱。通过TR(150μg/g)、MN(150μg/g)和E2(150μg/g)单独或与E2同时处理,诱导已分化的30 dah XY雄鱼性逆转,将药物溶解于无水乙醇均匀拌入商业饵料,喂养60天,然后喂养正常饲料。在90 dah统计发现,TR和MN单独处理均不能诱导性逆转,E2单独处理能诱导8.3%的性逆转率,TR+E2处理能诱导88.8%的性逆转率。有趣的是MN+E2处理组在90 dah时未检测到性逆转,而在180 dah时检测到60.0%的由雄向雌的性逆转率。在90 dah时,TR+E2处理组血清11-KT水平与对照XY鱼相比显著下调而E2水平显著上调,在180 dah时,MN+E2处理组血清11-KT水平也显著下调,E2水平显著上调。免疫组化检测发现,在90 dah的TR+E2处理鱼性腺和180 dah的MN+E2处理鱼性腺中均有Cyp19a1a、Cyp11b2和Dmrt1的表达。这些结果表明,内源雄激素对雄性表型的维持至关重要。以上研究表明,外源雌、雄激素同时存在时,无论XX还是XY鱼均发育为雌鱼,再一次证实雌激素对雌性性别分化具有重要作用。此外,外源雌、雄激素同时处理导致性腺基因表达紊乱和内分泌紊乱。内源雄激素对雄性表型的维持至关重要,只有在抑制内源雄激素合成的前提下,雌激素才能有效诱导已分化的一月龄XY雄鱼性腺性逆转为卵巢。