贝类繁殖机制与性别分化一直是生物学研究目标之一，因种类繁多、方式各异，目前对软体动物繁殖的分子机制仍知之甚少(Song et al, 2017; Zhang et al, 2014)。海洋软体动物，尤其双壳贝类存在雌雄同体现象，但关于雌雄同体形成及性别分化的数据，包括性别分化和性别决定过程的分子数据，还不多见(Teaniniuraitemoana et al, 2014)。随着分子生物学研究技术的快速发展，研究者们围绕双壳贝类性腺发育、繁殖特性及性别分化和性别决定开展的研究越来越深入。结合作者目前在虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)性腺发育和性别分化开展的研究工作，本文简要介绍牡蛎科(Ostreidae)、扇贝科(Pectinidae)、珍珠贝科(Pteriidae)等常见的经济物种性别分化、性别决定和性腺发育的研究现状，重点探讨双壳贝类性别分化研究的发展趋势，以期加深对双壳贝类性别分化和性腺发育的认识。一般来说，有机体的性别由 2个因素决定：遗传因素或环境因素。sox 9、foxl 2、Gata型锌指蛋白I (zglp1)、蛋白ovo(ovo)和dmrt基因参与了贝类的遗传性别决定与分化。激素用量、温度、污染、养殖条件等因素也影响着贝类的性别决定，有时会引起性别逆转。双壳贝类性别分化或变化的分子机制研究综述如下。

1 牡蛎科性腺发育与性别分化分子机制

牡蛎(Ostreida)俗称海蛎子，是世界第一大养殖贝类。除了可食用外，牡蛎也是海洋生态系统的重要成员，对内湾和近海水域藻华的调控有重要作用。牡蛎种类也很多，有些牡蛎有性生殖系统比较神奇，由雌雄异体、性别变化和偶尔的雌雄同体组成，尽管很多研究人员已经对牡蛎进行了大量研究，但对性别决定和分化的分子机制的认识仍然存在很多盲区，关于繁殖调控的分子通路研究也很少。有关牡蛎性腺发育和性别分化相关研究见表1。

表1 牡蛎科性腺发育及性别分化过程中的分子生物学研究Tab.1 Reports on molecular biology research of gonad development and sex differentiation in Ostreidae序号No.种类Species主要研究内容Major research参考文献Reference 1Crassostrea gigas采用高效液相色谱仪(HPLC)测定长牡蛎性腺中性激素含量。性腺中可以合成雌性激素，其水平随生殖周期的变化而变化，在配子的发育过程中起作用Matsumoto等(1997) 2Crassostrea gigas根据脊椎动物(神经)肽受体共有序列通过RT-PCR克隆长牡蛎受体基因(Cg-GnRH-R)。定量PCR显示生殖周期中Cg-GnRH-R在雄性和雌性性腺中均有特异性表达，首次证明GnRH受体同源物可能参与原口无脊椎动物的生殖控制Rodet等(2005) 3Crassostrea gigas观察鉴定到长牡蛎中1个GnRH-R mRNA前体，通过可变剪接产生2个同源异型的促性腺激素释放激素受体产物，一个是Cg-GnRH-R，另一个是(Cg-GnRH-RII -L/Cg-GnRH-RII-S)，还包括一个短受体(Cg-GnRH-R- TF)。这2个同源异型的促性腺激素释放激素受体都具有配体特异性Rodet等(2008) 4Crassostrea gigas鉴定Cg-dml(Cg-dmrt like)，实时定量PCR反应和原位杂交结果表明，Cg-dml在两性中均有表达，在成年配子发生周期结束时，雄性中的表达明显高于雌性，Cg-dml可能参与了性腺的发育Naimi等(2009) 5Crassostrea gagia荧光定量PCR和原位杂交显示，Cg-Foxl2在雌、雄配子发生周期中表达增加，但在雌性性腺中的表达量显著增加早于雄性，这种增加对应于卵黄发生期；在1~1.5月龄稚贝中，Cg-DMl(雄性性腺分化潜在因素)和Oyvlg(vasa-like基因)表达高峰和Cg-Foxl2表达显著下降，与性原细胞分化为生殖干细胞的第一次性别形成相对应Naimi等(2009) 6Crassostrea gigas设计针对牡蛎Oyvlg的dsRNA，在体内将oyvl-dsRNA注射到性腺中，引起生殖细胞增殖不足和整个性腺过早阻止减数分裂的基因敲除表型。证明Oyvlg对牡蛎生殖细胞发育具有重要意义。Fabioux等(2009) 7Crassostrea gigas采用免疫检测和增殖细胞核抗原(PCNA)表达法和实时定量PCR检测PCNA基因在整个性腺区的表达，并与激光显微切割保存的性腺组织进行比较。PCNA基因在雄性中的表达高于雌性，与精子发生密切相关Franco等(2010) 8Crassostrea gigas通过采用抗体阻止长牡蛎性腺中TGF-β蛋白的成熟会使性腺萎缩，说明成熟的TGF-β能激活牡蛎生殖细胞正常发育Corporeau等(2011) 9Crassostrea gigas通过定向特异性RT-PCR、实时定量PCR和原位杂交技术分析Cg-Foxl2 mRNA在成贝性腺中的表达情况，认为Cg-Foxl2是导致既有雌雄异体又有雌雄同体的雌性性腺分化最保守的早期级联表达的基因之一Santerre等(2012) 10Crassostrea gigas采用研发的一种含有种寡聚核苷酸序列的微阵列确定可变雌雄同体牡蛎性腺发育早中期性别分化的潜在标志物，鉴定出特异性表达基因。Dheilly等(2012) 11Crassostrea gigas利用RNA干扰技术研究发现，牡蛎性腺转化生长因子β(og-TGFβ)在牡蛎生殖细胞发育过程中起着重要的作用Huvet等(2012)续表1序号No.种类Species主要研究内容Major research参考文献Reference 12Crassostrea gigas克隆了长牡蛎GnRH样肽前体的cDNA转录本，比较二者与其他无脊椎动物和脊椎动物的未加工的和成熟的氨基酸序列，确定了它们的表达位点和生物活性Treen等(2012) 13Crassostrea gigas研究腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)亚基的mRNA在配子发生过程中的表达，发现雌雄同体牡蛎在繁殖过程中表现出较高的能量分配Guévélou等(2013) 14Crassostrea gigas不同温度条件下，Cg-DMl、Cg-SoxE、Cg-β-catenin、Cg-Foxl2/Cg- Foxl2os等基因和生殖细胞标志物Oyvlg的mRNA表达结果证实牡蛎性别决定时间和控制的分子级联假设，认为温度影响着牡蛎的性别决定，提出混合性别决定系统(GSD+TSD)Santerre等(2013) 15Crassostrea gigas研究了SoxE和β-catenin的同源序列，推测这些基因可能都参与牡蛎早期性别的分化以及性别决定Santerre等(2014) 16Crassostrea gigas基于性腺转录组序列，分析鉴定牡蛎中关键的性别决定基因(SoxH或Sry-like和Foxl2)及新同源物。CgSoxH可能是一个新的主要的雄性性腺决定调节因子，直接或间接地与促进雄性性腺的CgDsx和促进雌性性腺的CgFoxl2相互作用Zhang等(2014) 17Crassostrea gigas采用RNA干扰技术，研究了淀粉酶在长牡蛎消化道中的作用，观察到喂养过程中能量吸收与牡蛎配子发生之间的关系Huvet等(2015) 18Crassostrea gigas利用免疫组织化学技术，观察细胞色素P450系列(CYP) CYP356A1在早期雄性生殖细胞的表达情况，认为这种蛋白质可能参与雄性性腺发育Rodrigues-Silva等(2015) 19Crassostrea gigas以长牡蛎F1全同胞家系为作图群体，构建含有120个微卫星和66个SNP标记的长牡蛎雌雄性别连锁图谱仲晓晓等(2015) 20Crassostrea gigas通过全基因组测序技术鉴定出1307个在雌性性腺中特异高度表达基因，526个雄性性腺中特异高度表达基因。发现Sox9、SRY等基因在牡蛎雄性性腺中特异表达，认为可能是决定牡蛎雄性转变的重要调控基因许飞等(2016) 21Crassostrea gigas运用免疫荧光观察干细胞及线粒体标记，分析Sox2、vasa和染色质结合的Ser10磷酸化组蛋白H3等标记物在牡蛎早期配子发生过程中的特征，研究性别分化Cavelier等(2017) 22Crassostrea gigas通过对长牡蛎基因组的分析，筛选出与繁殖相关的基因Song等(2017) 23Crassostrea gigas使用荧光标签甲基化敏感扩增多态性技术(F-MSAP)研究牡蛎全基因组甲基化模式。发现长牡蛎雌性和雄性性腺发育过程中甲基化有变化Zhang等(2018) 24Crassostrea gigas利用加权基因相关网络分析(WGCNA)方法对不同配子发育阶段性腺进行RNA-seq分析，鉴定雌、雄性腺发育相关基因模块。GO和KEGG富集分析显示，与雌性性腺发育相关的基因中，神经递质相关项显著富集，提示神经递质可能调节雌性性别分化Yue等(2018) 25Crassostrea gigas鉴定了长牡蛎Cg-Nanos-like的同源物，并研究Nanos在C. gigas配子发生和胚胎发生过程中的表达模式。Cg-Nanos-like参与生殖细胞的发育和卵母细胞成熟的维持Xu等(2018) 26Crassostrea gigas通过RACE技术获得牡蛎Fem基因cDNA全长序列。通过RT-PCR技术对牡蛎周年性腺样品进行表达分析。推测Fem–1b和Fem-1c可能参与性别决定和性别分化过程周祖阳等(2018)续表1序号No.种类Species主要研究内容Major research参考文献Reference 27Crassostrea virginica Gmelin利用蛋白质组学工具Proteinchip?和SELDI-TOF- MS分析血淋巴蛋白质，建立一种测定牡蛎性别和发育阶段的方法。从牡蛎血淋巴中检测到139个以上的肽或蛋白质，其中，62个与生殖活动有关Li等(2010) 28Crassostrea virginia Gmlin报道一种不需杀死亲贝、利用蛋白芯片和SELDI-TOF-MS技术分析血淋巴蛋白组分来鉴定性别及发育阶段的方法Li等(2011) 29Crassostrea angulata采用酶联免疫吸附法研究福建牡蛎雌二醇-17β(E2)和睾酮(T)含量的变化，获得一个编码牡蛎雌激素受体(ER)，ER可能在牡蛎性腺发育中起重要作用Ni等(2013) 30Crassostrea angulata通过雌雄性腺中调节蛋白差异分析，发现对Zn胁迫的应对机制存在性别差异Luo等(2017) 31Crassostrea corteziensis Hertlein分析牡蛎生殖周期中性腺和非生殖相关的体细胞中9种金属微量元素的浓度。推测Mn在性腺成熟或即将排放生殖细胞的过程中可能发挥某些作用Frías-Espericueta等(1999) 32Crassostrea brasiliana应用原位杂交(ISH)技术分析牡蛎中先前被PHE激活的CYP2AU1基因的组织分布。CYP2AU1信号在不同发育时期雌性性腺中所有卵泡细胞中均有表达，而雄性只有在精子排放前的滤泡壁细胞才有表达Reis等(2015) 33Crassostrea hongkongensis对香港巨牡蛎雌性和雄性性腺间差异表达的miRNAs进行鉴定，靶基因在多种KEGG代谢途径中富集，包括ECM受体相互作用、半乳糖代谢、吞噬体和notch信号通路等。这些通路参与性腺分化和功能维持Wei等(2019) 34Saccostrea glomerata通过高通量转录组和肽组分析，确定在悉尼岩牡蛎内脏神经节和性腺的关键调节组织中表达的基因和神经肽。合成28种具有生物活性的神经肽，并对其促性腺发育和产卵能力进行测定。测试证明APGWa和buccalin促进调节性腺成熟的能力In等(2016)