溫度依賴的性別決定是一個顯著的表型可塑性模型。在許多爬行動物中,包括巴西紅耳龜,個體的性別是由卵孵化期間的環境溫度決定的。巴西紅耳龜的受精卵 如果在26攝氏度下孵育,則子代全部發育為雄性,如果受精卵在32攝氏度下孵育,則子代全部發育為雌性。但是這其中的分子機制卻知之甚少。
研究人員發現如果把巴西紅耳龜的受精卵放置於26℃的環境下,基因KDM6B會呈現顯著高表達相比於32攝氏度。並且該基因的表達水平呈現顯著的溫度感應反應。這說明基因KDM6B很可能是龜類胚胎發育早期決定性別的一個關鍵基因。
敲低KDM6B會導致龜類性別從雄性向雌性轉變在26℃環境下
研究人員在巴西紅耳龜受精卵中用慢病毒敲低KDM6B,發現KDM6B敲低後,紅耳龜的性別呈現雄性向雌性轉化。這說明基因KDM6B確實是決定紅耳龜性別轉化的關鍵基因。
研究人員之前就已經知道基因DMRT1也是一個調控紅耳龜性別轉化的的關鍵基因。但是並不清楚到底哪個基因在上遊哪個在下遊。研究人員發現敲低基因KDM6B,DMRT1的表達水平也顯著下降,並且在巴西紅耳龜受精卵中用慢病毒敲低KDM6B,同時過表達DMRT1,可以是抑制KDM6B敲低帶來的性彆扭轉效應。這說明KDM6B通過調控DMRT1的表達調控龜類的性別決定。
總的來說,這項在紅耳龜的溫度—性別決定的研究中,作者發現了KDM6B在較低溫度(26攝氏度)時的特異性表達,對於激活雄性性別決定至關重要。當KDM6B缺失時,原本該發育成雄性的紅耳龜80%多都啟動了雌性發育程式。值得一提的是,Science雜誌配發了題為How does temperature detemine sex? 的評論文章,對上述工作給予了極高的評價,稱「該工作解開了TSD研究長達半個世紀的謎團」
The histone demethylase KDM6B regulates temperature-dependent sex determination in a turtle species 2018 May 11;360(6389):645-648