珊瑚早期生殖細胞與體細胞基因

珊瑚早期生殖細胞與體細胞基因
      國立臺灣海洋大學今(29)日在國科會舉行珊瑚生殖研究成果發表會，由校長張清風率研究團隊共同發表珊瑚生殖研究重大發現，這項成果不但領先全球，同時也將為人工繁殖珊瑚打開重要契機。


     張清風校長所率領的研究團隊，領先全球首先找到了一個可以分辨珊瑚體內早期生殖細胞與體細胞的基因，並成功製備抗體，且不管在非繁殖季節與繁殖季節，皆可發現早期生殖細胞及確定發育的位置，更進一步瞭解生殖細胞發育的特性與過程。本項重大的發現，已於今年7月27日發表在重要國際期刊PLoS One。
　
    張清風校長表示，珊瑚礁有著海洋生物樂園與海洋熱帶雨林之稱，是由許多珊瑚蟲經年累月的生長，逐漸累積碳酸鈣骨骼所形成的，在海洋生物多樣性扮演極重要的角色。每年農曆三、四月臺灣南部海域都會出現珊瑚集體排卵的盛大場面，也都引起全國對此一生態盛事極為注目，而珊瑚的生殖行為一直以來是許多科學家急欲解開的謎團，但到目前為止尚未能清楚了解其中的奧妙。對此，研究團隊，長期投入珊瑚生殖調控模式的研究，希望未來能嘗試以人為方式誘發珊瑚生殖細胞發育、排精卵，作為人工繁殖復育珊瑚之基礎。
　
    張校長說，在脊椎動物，腦是神經系統的控制中心，經由複雜的聯繫來處理及傳遞訊息，而卵巢與精巢則是產生生殖細胞和分泌性激素的器官。而身體受到外界的刺激與體內賀爾蒙的分泌，經腦與腦下垂體的統合調控以及精巢或卵巢相互作用，調控著生殖細胞的發育，但在演化上屬於較為原始，且不具有真正器官的珊瑚則是藉由什麼來調控生殖細胞的發育，珊瑚體內是怎樣開啟生殖細胞發育的第一步以及如何控制每一個階段的發育直到生殖細胞的成熟，這些問題都是珊瑚生殖研究關鍵的議題。
　
     張清風教授所領導的研究團隊長期致力於珊瑚生殖生理的研究，過去曾從珊瑚體內分離出與生殖有關的「荷爾蒙」，包括雌性荷爾蒙雌二醇與雄性荷爾蒙睪固酮。研究發現，在一整年中，珊瑚體內的雌性荷爾蒙濃度，會隨著生殖季節的到來而增加6倍之多。更有趣的，首次發現珊瑚具有雌性荷爾蒙的衍生物（醣基化雌性荷爾蒙），且隨著生殖季節的來臨，珊瑚之醣基化雌性荷爾蒙濃度急遽增加50～100倍之多，並隨著珊瑚大量產卵，醣基化雌性荷爾蒙釋放至周遭海水。此項發現令我們猜測醣基化雌性荷爾蒙有可能擔任連絡珊瑚產卵的信息。
　
    另外，張老師也發現珊瑚具有「促性腺激素釋放素」，其濃度會隨著生殖季節而增加10倍之多，推測珊瑚的生殖週期與體內的內在因子有關，最近研究發現以「促性腺激素釋放素」刺激，可以促進珊瑚生殖細胞的成長，說明珊瑚的生殖內分泌系統具有相當的完整性，並且與生殖有密切關係，珊瑚生殖可能受到本身的內分泌物質調控。
　
   為了清楚瞭解珊瑚體內生殖細胞的特性，分辨珊瑚體內眾多細胞中的生殖細胞，研究團隊選殖在生殖細胞發育的具有指標性的基因(marker gene)作為研究的利器之一，利用在許多脊椎動物與無脊椎動物生殖細胞發育研究中使用的vasa 基因當作生殖細胞的指標基因，領先全球，第一個成功選殖珊瑚vasa基因，並且成功製備抗體，確認了在珊瑚的生殖細胞有vasa基因的表現，也發現在早期的生殖細胞會有強烈的vasa基因的表現。
　
    同時成功標示出珊瑚早期生殖細胞，找到生殖細胞生成的特定位置，並首先發現在一整年的生殖週期中，珊瑚體內一直都有早期生殖細胞的存在，在接獲特定的信息刺激後，早期生殖細胞會依序往前發育。張老師說，這在未具有真正生殖器官的珊瑚是非常不容易的發現，這些重大的發現對於瞭解珊瑚的生殖機制及如何啟動生殖細胞的發育非常具有指標性的意義。
　
     張校長表示，未來將更進一步尋找與珊瑚生殖細胞發育成熟有關的賀爾蒙或因子，也許可以利用添加賀爾蒙的方式，刺激珊瑚生殖細胞的發育或是增加精卵排放次數，進一步人工繁殖珊瑚的幼苗，進行珊瑚的復育。

首發現生殖基因 人工繁殖珊瑚不是夢

   由台灣海洋大學校長張清風領導的研究團隊今(29)日在記者會上表示，他們成功選殖珊瑚生殖細胞中的vasa基因並製備抗體，未來的構想希望能以繁殖缸的方式，將珊瑚的受精苗灑在海面上以增加珊瑚的數量，但是這構想還在進行中，希望可以在不久的未來實現。這項發現是全球首例。

   有海洋熱帶雨林之稱的「珊瑚礁」是由許多珊瑚蟲的生長，累積碳酸鈣骨骼而生。而隨著珊瑚全年覆蓋率以每年約10~15%逐漸減少後，台灣近10幾年來復育珊瑚的方式，多是進行斷裂生殖繁殖或者是一年一度的珊瑚有性生殖。

張清風提到，決定生殖細胞的vasa基因，在無脊椎及脊椎動物中普遍被使用做為生殖細胞的指標，意即只要能夠標示出vasa基因，便能尋找出正確的生殖細胞。

由於珊瑚在演化上並沒有真正的器官，所以體內的體細胞和生殖細胞是混雜的細胞群，導致早期生殖細胞的形態和分布位置的資訊不足，也很難使用傳統的組織學分析分辨2種細胞之間的不同。

因此這次的實驗珊瑚使用珊瑚蟲較大、可明顯發現個體的腎型真葉珊瑚。研究團隊利用組織切片及組織免疫染色的方法觀察珊瑚身體組織構造，以了解珊瑚體內生殖細胞的特性。而後研究團隊成功選殖珊瑚生殖細胞vasa基因並製備抗體，也找到生殖細胞生成的特定位置，對於未具有真正生殖器官的珊瑚是重大發現。

此外，談到發現生殖細胞內vasa基因的過程，張清風表示，要真正知道珊瑚大量同時產卵的時間非常不容易，主要受到環境因子、外在因子和內在因子的影響，不管是水溫、光照、潮汐、洋流等等都是錯綜複雜的因素。

海洋大學首揭珊瑚繁殖之謎

台灣領先全球揭開珊瑚生殖細胞發育與繁殖之謎，由海洋大學研究團隊成功在珊瑚體內選殖到生殖細胞的指標基因，未來人工繁殖珊瑚將不再只是夢想。

行政院國家科學委員會今天召開由副主任委員孫以瀚主持的記者會，發表由國科會經費補助，國立台灣海洋大學校長張清風及識名信也博士領導的研究團隊成果。

這項重大發現論文已刊登在最新一期國際重要期刊「PLoS One」，對於未來調控珊瑚的生殖及復育，具關鍵影響。

張清風指出，世界各國許多珊瑚礁分布區域嚴重減少，人為影響、盜採、全球暖化、白化、沈積物污染都是主因，全球正有60%的珊瑚礁面臨風險，目前極須新的知識及技術來保護珊瑚物種和珊瑚礁環境。。

他表示，珊瑚無腦、無生殖腺，為了提高生殖成功率，珊瑚都是在初夏時期，短時間內，一次全部排卵、進行受精，再透過海水漂流，將受精卵帶到適合生長的環境，附著後發育成珊瑚苗，逐漸形成珊瑚。

他說，使用傳統的組織學分析，很難分辨細胞和生殖細胞，研究團隊排除萬難後才選殖成功珊瑚生殖細胞Vasa基因；這項發現是全球第一，且具高度影響力。

張清風指出，今後在培育珊瑚的過程中，可利用添加荷爾蒙方式，刺激珊瑚生殖細胞的發育或是增加精卵排放次數，進而增加珊瑚幼苗數，復育珊瑚。