伟大的生殖系统（卷135）

The Immortal Germline（Volume 135）

作者：Ruth Lehmann

索书号：Q11/C976/2019/V.135/Y

ISBN: 978-0-12809-752-6

藏书地点：武大外教中心

后代的命运取决于高质量的种系。为了使雌性成功产生后代，必须成功指定其卵母细胞并精心组织其内容。生殖细胞由两种通用机制指定：归纳和遗传。在诱导机制中，原始生殖细胞（PGC）由周围细胞的信号诱导。在遗传机制中，PGC是通过将本地种质材料从卵母细胞传递到未来的生殖细胞而指定的。Balbiani体是一种保守的卵母细胞聚集体，有助于将卵母细胞组织成具有离散细胞质结构域的极化细胞，包括定位种质。在老鼠中，Balbiani体与卵母细胞存活有关，而在青蛙和斑马鱼中，巴尔比阿尼人的身体会向植物杆携带特定的mRNA。这些不对称的mRNA形成功能极化卵母细胞的基础，并在胚胎的轴向模式和种质形成中发挥重要作用。

原始生殖细胞（PGC）是精子和卵的胚胎前体，它们将遗传和表观遗传信息从一代传给下一代。在哺乳动物中，它们是通过周围组织的BMP信号传导从植入周围成骨细胞中的一部分细胞诱导而来的。然后，PGC会启动一个独特的开发程序，其中涉及全面的表观遗传复位和体细胞基因的抑制。这由促进生殖细胞同一性的一组信号分子和转录因子精心策划。在这里，作者回顾关于哺乳动物PGC生物学的重要发现，尤其是在小鼠和人类中PGC规格的遗传基础，这揭示了两个物种之间的进化差异。

生殖细胞经过表观基因组重编程，以下一代的正常发育。体外成就来自人和小鼠多能干细胞的生殖细胞，以及在平面培养中进一步分化以及与性腺体细胞聚合，为研究生殖细胞的发育提供了前所未有的机会。此外，低输入/单细胞基因组学的进步已使生殖细胞发育过程中表观基因组动力学的详细研究成为可能。这些技术提高了作者对原始生殖细胞的规范和发育，其性别分化和配子发生过程中表观基因组重编程的认识。主要发现包括染色质重塑和转录调控，逐步和全面的DNA脱甲基化的细节，以及原始生殖细胞发育过程中DNA脱甲基化和组蛋白标记之间的紧密联系，在卵子发生过程中获得独特的全能表观基因组（例如，宽广的H3K4me3结构域和低水平的三维基因组组织），以及精子基因组的意外组织。此外，这些研究表明表观基因组分析对于深入评估基因组的重要性。

生殖细胞的规格和适当分化是有性生殖物种繁殖的保证。对多种生物的研究已经揭示了生殖细胞发育的几个重要的、保守的特征，包括局部生态位和体细胞衍生系统线索所扮演的关键角色。planarian Schmidtea mediterranea是研究生殖细胞发育基本方面的优秀模型。涡虫以其非凡的再生能力而闻名，可以将小的组织碎片再生成整个动物。这种惊人的能力是由新生细胞，多能体细胞所赋予的，这些细胞在整个涡虫的一生中都被维持着。功能基因组方法的进展使涡虫成为研究生殖细胞发育和生殖成熟的分子机制的强大模型。在此，作者回顾了最近的一些研究，这些研究发现了几种生殖细胞的内在因素和对调节生殖细胞发育的各个方面很重要的体细胞衍生的外在信号。除了揭示内在调节生殖细胞的深层保护机制外，这些研究还揭示了神经内分泌控制planarian生殖的重要功能，以及GPCR信号通路在体细胞性腺生态位的新作用。

原始生殖细胞必须在胚胎发生过程中完成一个复杂而动态的发育过程才能建立种系。

这一过程是高度保守的，涉及到PGCs所需要的各种任务，包括迁移、生存、性别分化和广泛的表观遗传重编程。许多生物体的一个共同主题是，PGC的成功是异质性的:所有PGC中只有一部分完成了所有这些步骤，而其他许多PGC从进一步的种系贡献中被淘汰。成功的PGCs作为一个群体的区别还没有被很好地理解。在这里，作者检查变异存在于PGC，因为他们导航这一发展旅程的许多阶段。作者探索PGC异质性的潜在来源及其影响生殖细胞行为的潜在含义。最后，作者讨论了PGC发展作为多阶段选择过程的潜力，评估PGC的异质性，以提高种系质量。

在许多物种中，种系干细胞（GSC）的功能是在整个生物寿命中维持配子发生。作为配子的来源，GSC是唯一可以将遗传信息传递给下一代的细胞类型，GSC在最大化动物产生的配子的数量，同时确保其最高质量方面起着根本性的作用。GSC由它们的壁ches信号维持，离开小生境的生殖细胞经过分化产生功能性配子。GSC种群由多种机制维持，例如不对称干细胞分裂和部分分化的生殖细胞去分化。在这篇综述中，作者总结了维持GSC稳态以确保功能性配子终生生产的机制。

哺乳动物的睾丸在很长一段时间内会产生大量的精子。这个过程对于生命的延续至关重要，它取决于自我更新和分化为常驻干细胞（称为生精（精原）干细胞或SSC）的微妙平衡。SSC激励了许多研究人员查询他们在组织微环境中的身份，行为和调控。对SSCs的研究历史悠久，历史悠久：利用生精小管的独特组织以及伴随的生精上皮循环和生精波，从早期就建立了复杂的SSC动力学概念。随后，包括移植，干细胞培养，器官培养，活体活体成像和谱系追踪在内的众多技术突破使SSC成为组织干细胞研究的宝贵模型。新兴技术，如体外配子发生和单细胞组学，可能会取得进一步的进展。这些实验系统的结合导致了SSC的动态和异构性质的识别，从而增强了它们依赖于上下文的灵活行为。此外，SSCs在生精小管的开放（或兼性）生态位微环境上的主动迁移与在解剖学（如果蝇）中的干细胞调节形成鲜明对比。卵巢和睾丸（见Nelson等人）。通过揭示干细胞调节的新机制，对小鼠精子发生的研究将继续为理解组织干细胞领域的一般概念做出重大贡献。

精子卵子受精的时刻-“精子成功”的点，是有性繁殖物种生物学上的一个重要里程碑，是后代生产的基本要求。受精也代表了两性中一系列性选择过程的顶点，通常被用作衡量生殖成功的标志。精子的成功在很大程度上取决于与男性和女性生物学其他关键方面的相互作用，其中最重要的是免疫系统。免疫系统对于维持男女健康至关重要。但是，免疫反应也会对精子成功产生拮抗作用。免疫力对精子成功的影响是多种多样的，其中可能包括男性对精子生产或保护的投资之间的权衡，以及更直接的，对雌性以及可能对雄性生殖道内精子的敌对免疫反应。在这里，作者回顾了对免疫和精子生物学在哪里相遇的当前理解，并找出了作者知识的空白。

微生物共生体表现出惊人的适应性，但是所有共生体都面临着如何可靠地与宿主后代相联系的问题。常见的策略是垂直传播，共生体直接从雌性传播到其后代。共生体和垂直传播机制的多样性与容纳它们的真核宿主类群的多样性一样广泛。但是，根据共生体在传播过程中与宿主种系的关联程度，这些机制中有几个共同的主题。在这篇综述中，作者详细介绍了三种不同的垂直传播策略，首先是由于缺乏种系或避免种系而从宿主体细胞传播至后代体细胞的关联。第二种策略涉及在宿主发育过程中迁移到种系中的体细胞共生体。作者讨论的第三个策略是在整个发育过程中共生体与种系保持连续的联系。出乎意料的是，有文献记载的垂直继承的共生体绝大多数依赖于第二种策略：体细胞到种系的迁移。鉴于并非所有的真核生物都含有螯合的种系，而是从体细胞干细胞谱系中产生后代，因此在多细胞进化的背景下讨论了这种由体细胞向生殖细胞的迁移。最后，由于最近的基因组学数据揭示了从共生细菌和非共生细菌到宿主基因组的大量水平基因转移事件，作者讨论了它们对真核宿主进化的影响。作者讨论的第三个策略是在整个发育过程中共生体与种系保持连续的联系。出乎意料的是，有文献记载的垂直继承的共生体绝大多数依赖于第二种策略：体细胞到种系的迁移。鉴于并非所有的真核生物都含有螯合的种系，而是从体细胞干细胞谱系中产生后代，因此在多细胞进化的背景下讨论了这种由体细胞向生殖细胞的迁移。最后，由于最近的基因组学数据已经揭示了从共生细菌和非共生细菌到宿主基因组的大量水平基因转移事件，因此作者讨论了它们对真核宿主进化的影响。作者讨论的第三个策略是在整个发育过程中共生体与种系保持连续的联系。出乎意料的是，有文献记载的垂直继承的共生体绝大多数依赖于第二种策略：体细胞到种系的迁移。鉴于并非所有的真核生物都含有螯合的种系，而是从体细胞干细胞谱系中产生后代，因此在多细胞进化的背景下讨论了这种由体细胞向生殖细胞的迁移。最后，由于最近的基因组学数据揭示了从共生细菌和非共生细菌到宿主基因组的大量水平基因转移事件，作者讨论了它们对真核宿主进化的影响。记录在案的垂直遗传共生体绝大多数都依赖于第二种策略：体细胞到种系的迁移。鉴于并非所有的真核生物都含有螯合的种系，而是从体细胞干细胞谱系中产生后代，因此在多细胞进化的背景下讨论了这种由体细胞向生殖细胞的迁移。最后，由于最近的基因组学数据已经揭示了从共生细菌和非共生细菌到宿主基因组的大量水平基因转移事件，因此作者讨论了它们对真核宿主进化的影响。绝大多数文献记载的垂直遗传共生体都依赖于第二种策略：体细胞到种系的迁移。鉴于并非所有的真核生物都含有螯合的种系，而是从体细胞干细胞谱系中产生后代，因此在多细胞进化的背景下讨论了这种由体细胞向生殖细胞的迁移。最后，由于最近的基因组学数据揭示了从共生细菌和非共生细菌到宿主基因组的大量水平基因转移事件，作者讨论了它们对真核宿主进化的影响。

《伟大的生殖系统（卷135）》一书于2019年由Academic Press出版，作者是Ruth Lehmann。

《伟大的生殖系统（卷135）》一书中，专家研究人员介绍了用于研究生殖系统的技术和方法，重点是最近的技术发展，讨论的主题主要包括九个部分，脊椎动物巴尔比尼的身体，种质和卵母细胞极性；小鼠和人类原始生殖细胞规格的遗传基础；生殖细胞重编程；原始生殖细胞的异质性；种系干细胞稳态等。《伟大的生殖系统（卷135）》一书从各个方面讲解了生殖系统的基础内容和研究方法，旨在为想要进一步研究生殖系统的研究人员提供简明易懂的介绍以及方法技术指导。

《伟大的生殖系统（卷135）》一书作为生物学专业研究读物，观点新颖独到，内容饱满详实、语言浅显易懂，除此之外，还包括一些其他的特点：

1、本书分为九个部分，既讲解了生殖系统过程的基础知识，还讲解了深入研究生殖系统的方法和技术，是一本应用性很强的书籍，对于想要学习如果研究生殖系统的研究人员来说是一本很有意义的指导书籍。

2、每个部分都分为很多的小章节，每个章节都是由相关领域的专业人士所撰写，因此，本书讲解既详细又专业，我们能够从中了解到生殖系统相关的专业知识以及最新的前沿进展。

总的说来，《伟大的生殖系统（卷135）》一书为想要了解生殖系统研究方法的人员提供了清晰的导读路径，作为生物学领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。

本书目录：

前言

第一章-脊椎动物巴尔比尼的身体，种质和卵母细胞极性

Allison Jamieson-Lucy, Mary C. Mullins

第二章-小鼠和人类原始生殖细胞规格的遗传基础：PRDM和SOX转录因子的保守和发散作用

Anastasiya Sybirna，Frederick CK Wong，M.Azim Surani

第三章生殖细胞重编程

Kazuki Kurimoto, Mitinori Saitou

第四章-从蠕虫到细菌：涡虫中生殖细胞的发育和再生

梅兰妮·伊西戈尼斯（Melanie Issigonis），菲利普·纽马克（Phillip A.Newmark）

第五章-原始生殖细胞的异质性

Daniel H.Nguyen，Rebecca G.Jaszczak，Diana J.Laird

第六章-种系干细胞稳态

乔纳森·尼尔森（Jonathan O.Nelson），陈翠（Cuie Chen），山下由纪子（Yukiko M. Yamashita）

第七章-哺乳动物生精干细胞的异质，动态和随机性

Shosei Yoshida

第八章-精子的成功与免疫

斯图尔特·威比（Stuart Wigby），苏珊·苏亚雷斯（Susan S.Suarez），布莱恩·P·拉扎罗（Brian P.Lazzaro），托马索·比萨里（Tommaso Pizzari），玛丽安娜·沃尔夫纳（Mariana F. Wolfner）

第九章-种系共生体指南

谢尔比·拉塞尔（Shelbi L. Russell），劳拉·查佩尔（Laura Chappell），威廉·沙利文（William Sullivan）

林岚武汉大学生命科学学院博士研究生