新基因在果蝇新型精子类别的演化中发挥重要作用

广泛且受调控地产生协助真精子受精的不育副精子，为阐明细胞创新与利他行为的机制提供了一个极具说服力的模型。本文鉴定出拟果蝇（Drosophila pseudoobscura）中两个特异性的副精子谱系，它们通过单细胞转录组在发育过程中与真精子谱系相分离。除物种特异性新基因外，大多数X连锁基因均表现出睾丸特异性的抑制性表观遗传修饰，并在进入减数分裂时被下调，从而支持减数分裂期X染色体失活。不同精子类别之间，近一半已知的“减数分裂阻滞”基因及其下游靶标存在差异性转录，其中超过200个基因呈现出与尾长水平相关的转录梯度。新基因在精子分化层级调控网络的各个层面中均呈过度代表，且其中超过60%相较于其亲本拷贝表现出新的细胞层面表达。这些结果共同表明，新基因在低成本副精子的产生过程中发挥了突出作用，而这类副精子在受精前为真精子提供保护。

广泛存在且受调控地生产辅助有生育力精子（eusperm）受精的不育副精子（parasperm），为阐明细胞创新与利他行为的机制提供了一个极具说服力的模型。在此，我们鉴定出果蝇 Drosophila pseudoobscura 中两个特异性的副精子谱系；依据其单细胞转录组，这两个谱系在发育过程中即与有生育力精子谱系发生分离。除物种特异性新基因外，大多数 X 连锁基因均表现出睾丸特异性的抑制性表观遗传修饰，并在进入减数分裂时下调，这支持了减数分裂期 X 染色体失活。不同精子类别之间，近一半已知的“减数分裂阻滞”基因及其下游靶标呈现差异转录，其中有 200 多个基因显示出与尾长水平相关的转录梯度。新基因在精子分化分歧的分层调控网络中呈过度代表，且其中超过 60% 相较于其亲本拷贝表现出新的细胞层面表达。综合来看，这些结果表明，新基因在低成本副精子的出现过程中发挥了重要作用，而这类副精子能够在受精发生前对有生育力精子提供保护。

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🏷️ 果蝇 精子分化 新基因演化 单细胞转录组 减数分裂 X染色体失活