近日，苏州大学王晗团队在Science Advances发表研究论文“Time-series single-cell transcriptomics reveals pervasive daily rhythmicity and nocturnal spermatogenesis in the zebrafish testis”。该研究借助时序单细胞转录组技术，绘制了成年斑马鱼精巢24小时动态单细胞图谱，全面解析各类精巢细胞的昼夜表达节律、细胞间通讯时序特征，首次证实斑马鱼精巢是高度节律化性器官，并明确精子发生全程偏向夜间进行，刷新了人们对脊椎动物精巢生理节律的传统认知，也为生殖节律、男性不育、生物钟相关生殖疾病研究提供了全新范式与数据资源。
一、研究背景
过去长期以来，学界普遍认为精巢/睾丸不存在明显昼夜节律。团队以斑马鱼为模式，采用24小时时序单细胞测序，动态追踪精巢睾丸全部细胞的基因表达变化，系统解析生物钟如何调控精子发生。
二、核心成果
证实阐明睾丸精巢所有细胞类型皆具备全域昼夜节律
睾丸精巢内支持细胞、间质细胞、生殖细胞、免疫巨噬细胞和生殖细胞等所有细胞类型均存在昼夜周期性基因表达，不同细胞节律模式分工配合，维持精巢睾丸正常生理功能。研究还首次在斑马鱼精巢睾丸发现全新免疫型支持细胞、两类间质细胞、昼夜波动型巨噬细胞，并提供专属分子标记。
细胞通讯存在时间动态规律
精巢睾丸细胞间信号交流随昼夜强弱变化，支持细胞是核心调控枢纽，白天启动精原细胞分化信号，夜间强化激素与减数分裂相关互作。
精子发生主要在夜间完成
精原增殖、精母减数分裂、精子成熟全阶段均偏好夜间进行；生物钟基因clock1a、节律调控基因hmgb1a是生精必需基因，基因突变会直接阻滞精子发育。持续光照扰乱昼夜节律后，斑马鱼精子数量、受精能力显著下降。
图1：精子发生偏向夜间发生以及体细胞亚型的节律功能。
综上所述，此研究颠覆 近30年来的“精巢无昼夜节律” 的传统认知，证明重新定义脊椎动物精巢是由生物钟精密调控的节律化性器官，阐明夜间精子发生，暗示其规避光照氧化损伤、匹配繁殖行为的进化适应性意义（规避光照氧化损伤、匹配繁殖行为）。本论文的第一作者为苏州大学基础医学院的刘陶乐博士。苏州大学基础医学院的王晗教授为该论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目的资助。
原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aee7124?url_ver