近日，我校生命科学学院李喜和/宋永利团队联合内蒙古赛科星家畜种业与繁育生物技术研究院等单位在Science China Life Sciences期刊（双一区TOP，IF=9.6）在线发表题为“Cross-species comparative transcriptomic analysis of spermatozoa reveals species-specific regulatory networks linked to fertilization-associated genes in cattle, sheep and goats”的研究成果。

长期以来，成熟精子被视作一台“转录沉默”的送货装置，职责仅在于把父源DNA送进卵子。新研究为这幅认知图景补上了关键拼图：牛、绵羊、山羊的成熟精子中不仅携带可观的编码与非编码RNA（mRNA、miRNA、circRNA），三者的RNA“家底”与调控网络还存在显著的物种特异性，其中若干ceRNA调控轴指向IZUMO、CATSPER等受精相关基因。

精子发生过程中，精子细胞会丢弃大部分细胞质及其中的RNA，因此成熟精子长期被认为既无转录也无翻译能力-尽管残余聚合酶活性、附睾小体递送全长mRNA等新证据正在松动这一经典判断。过去二十余年的研究显示，父源mRNA会在受精时被带入卵子（量级仅5-10 fg，远低于卵母细胞的约1 ng），并可能影响受精卵形成与早期胚胎发育，但其因果性仍待严格验证。研究团队指出，牛（2n=60）、绵羊（2n=54）、山羊（2n=60）虽同属反刍动物、亲缘相近，且牛与山羊还共享牛科祖先核型，但其精子转录组的跨物种差异此前一直缺乏系统性研究。

该研究利用RNA测序技术，分析了牛、绵羊、山羊全转录组差异。结果显示，牛/绵羊/山羊精子分别检测出15661/13883/15725条mRNA、442/474/588条miRNA和3358/3449/5081条circRNA；跨物种比较显示，这三种物种共有5782条差异表达的mRNA、11条差异表达的miRNA和60条差异表达的circRNA，同时每个物种也各自拥有独特的基因簇。关键研究分析发现三个物种与受精相关的circRNA-miRNA-mRNA调控轴。牛精子中存在的是circMEMO1-bta-miR-497-IZUMO4调控轴，绵羊精子中存在的是circSTAU1-novel-oar-miR1301-5p-PRM3调控轴，山羊精子中存在的是circJMJD1C-novel-chi-miR2159-3p-IZUMO2的调控轴，此外，研究鉴定出bta-miR-22-3p是三物种共同的枢纽miRNA。该研究为理解家畜繁殖障碍、种间生殖隔离的分子机理提供了新的见解。

内蒙古大学为论文第一完成单位，2019级赵越博士和2022级博士生白林峰为共同第一作者，李喜和教授和宋永利研究员为共同通讯作者。内蒙古大学王志钢教授、上海海洋大学陆颖教授、广东省第二人民医院孙青原研究员为本项研究提供了技术指导。该研究得到国家乳业技术创新项目（2023-JSGG-1；2022-Scientific Research-3）、内蒙古自治区“揭榜挂帅”项目（2022JBGS0021）基金的支持。

全文链接：https://www.sciengine.com/SCLS/doi/10.1007/s11427-024-3211-6

（来源：科学技术处      编辑：武涛       审核：李文娟       终审：阿茹娜）