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性别决定与分化是两性生物正常发育和物种延续的关键前提,节肢动物是典型的两性动物类群,但与其丰富的多样性相比,性别决定与分化研究开展很少,仅在昆虫的少数种类中有较深入研究。而蜘蛛具有高度复杂的性信号,并且在形态、行为和生活史等诸多方面具有丰富的性二态,但在性别相关方面的研究却很少,尤其是性别决定与分化方面,完全属于空白。昆虫等节肢动物已有的性别决定机制研究表明,性别决定起始因子下达命令之后,会通过下游相对保守的信号传递模块来传递命令,而这个信号传递模块中所涉及到的调节因子/基因十分有限,主要包括dmrt、transformer-2和fruitless等基因;性别分化是性别决定级联下游的发育过程,受到基因等多种因素的控制,其中Sox基因家族作为节肢动物极为重要的一个发育基因家族,与性别分化等有关。本研究基于实验室自测和数据库下载的多个高质量的蜘蛛及其他螯肢动物基因组,以昆虫性别决定与分化中较为保守的遗传因子为候选基因,进行基因鉴定和基因家族分析,探讨蜘蛛潜在的性别决定与分化基因的分布与系统发育关系;并以水蛛为例,通过性腺转录组分析探索潜在的性别决定与分化基因在成熟精巢、卵巢中的表达情况,通过转录组的差异表达与功能富集分析挖掘与性腺发育、配子发生等相关的基因和生物学通路。主要结果如下:1.鉴定了蜘蛛潜在的性别决定与分化基因,并对编码的蛋白序列进行了基本的生物信息学分析。本研究对水蛛Argyroneta aquatica、星毛络新妇Trichonephila antipodiana、棒足毛络新妇Trichonephila clavipes、美洲黑寡妇Latrodectus hesperus四种蜘蛛及其近源种——亚利桑那树皮蝎Centruroides sculpturatus、美洲鲎Limulus polyphemus等物种的dmrt、transformer-2、fruitless和Sox基因进行了分离鉴定。通过对不同蜘蛛及其近源类群物种蛋白序列的比较分析,发现这些性相关候选基因编码的蛋白序列长度差异较大,但结构域和蛋白理化性质分析表明这些蛋白序列仍具有一定的保守性。dmrt基因家族成员均具有保守的DM结构域,其编码蛋白含丰富的碱性氨基酸且为不稳定的亲水性蛋白;transformer-2基因都含有一个RRM结构域,均为不稳定的碱性、亲水性蛋白;fruitless基因均含有BTB结构域,其编码蛋白全部为不稳定的酸性、亲水性蛋白;Sox基因家族成员全部含有一个保守的HMG-box结构域,编码蛋白均为不稳定的亲水性蛋白,且大多富含碱性氨基酸。2.揭示了蜘蛛潜在的性别决定与分化基因在节肢动物中的演化关系。（1）蜘蛛的dmrt基因聚集在4个亚家族,分别是dmrt11E、dmrt93B、dmrt99B和dsx（dmrt1-like）,并且其dsx基因具有多个拷贝。（2）蜘蛛的transformer-2基因与其他节肢动物之间出现了分化,单独聚为一支,基因数量1～5个不等。（3）蜘蛛等螯肢动物的fruitless-like基因,进化出了一个新的分支。（4）蜘蛛的Sox基因家族分布在Sox B～Sox F五个亚家族（Group）,与前人研究结果一致,并发现在不同的蜘蛛物种中均出现了Sox基因数量扩张的现象。3.发现蜘蛛潜在的性相关基因的扩增和收缩与串联重复、全基因组复制和基因丢失、重排等进化事件有关。螯肢动物中部分物种的dsx基因的数量相较其他节肢动物出现了大量扩增,但只有蜘蛛的dsx基因在基因组上呈现出串联重复的特征。星毛络新妇、棒足毛络新妇的transformer-2出现了大量拷贝且共线性分析表明大多为分散型重复,而水蛛、美洲黑寡妇、拟塞穹蛛Stegodyphus mimosarum和温室拟肥腹蛛Parasteatoda tepidariorum却只含有一个transformer-2基因,推测前者与全基因组复制有关,后者与全基因组复制之后出现的基因大量的丢失、重排等事件有关。蜘蛛的Sox基因普遍存在数量扩张的现象,同样认为与全基因组复制密切相关。4.水蛛性腺比较转录组分析筛选与性别发育相关的生物学通路和候选基因。本研究以水蛛性腺转录组为例,通过差异表达分析总共筛选到了13,443个DEGs,其中有2,262个显著上调基因以及2,856个显著下调的基因。GO和KEGG功能富集分析,找到了生殖发育、配子发生、Wnt信号通路、TGF-β信号通路等与性别发育相关的生物学通路。基于差异表达和功能富集分析的结果,结合已有的相关文献报道,在转录组数据中筛选与性别发育相关的差异表达基因,总共找到29个潜在的功能基因;其中包括与卵黄发生、卵巢成熟和雌激素合成有关的基因（Vg、Hsd17Bs、Hsd17b12等）,与精巢发育、精子发生相关的基因（Nanos2、Cbx1、Cbx3等）。综上所述,本研究对多种蜘蛛及其近源物种潜在的性别决定与分化基因进行了鉴定,并对编码蛋白序列的基本信息和系统发育关系进行了分析,发现蜘蛛潜在的性别决定与分化基因大量扩增与串联重复和全基因组复制事件有关,为全面理解性别决定与分化相关通路上的候选基因在节肢动物中的进化提供了新的视角;利用水蛛性腺比较转录组分析筛选了与性别发育相关的生物学通路和候选基因,填补了蜘蛛性相关领域研究的空白,为后续对候选基因的实验验证奠定基础。