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本研究的主要作者包括Zijian Gao、Wenyi Zhang、Sufei Jiang、Huwei Yuan、Pengfei Cai、Shubo Jin和Hongtuo Fu。他们分别来自南京农业大学无锡渔业学院和中国水产科学研究院淡水渔业研究中心。该研究于2023年8月24日发表在《International Journal of Molecular Sciences》期刊上。
研究的主要科学领域为甲壳类动物的雄性性别发育机制，特别是日本沼虾（Macrobrachium nipponense）的雄性发育相关基因调控。日本沼虾是亚洲重要的经济物种，但其性成熟时间短，导致个体小、寿命短，限制了产业的可持续发展。因此，研究其生殖机制以调控性腺发育具有重要意义。
琥珀酸脱氢酶复合体铁硫亚基B（SDHB）是琥珀酸脱氢酶的关键亚基，参与三羧酸循环和氧化磷酸化过程。先前研究表明，SDHB通过调控胰岛素样雄性腺激素（IAG）基因的表达，参与日本沼虾睾丸发育。因此，本研究旨在通过RNA干扰（RNAi）技术敲低SDHB基因，利用转录组分析揭示SDHB调控的雄性发育相关基因，并探讨其作用机制。
研究流程主要包括以下几个步骤：
RNAi敲低SDHB基因
使用RNAi技术敲低日本沼虾的SDHB基因。首先，设计并合成针对SDHB的双链RNA（dsRNA），并将其注射到雄性日本沼虾体内。对照组注射绿色荧光蛋白（GFP）的dsRNA。注射后7天，分别收集实验组和对照组的雄性腺和睾丸组织。
RNA提取与转录组测序
从雄性腺和睾丸组织中提取总RNA，并使用Illumina NovaSeq 6000平台进行高通量测序。每个样本生成约7.02 GB的原始数据，经过质量控制后，获得高质量的测序数据。
差异表达基因分析
使用Hisat2将测序数据比对到日本沼虾参考基因组，计算基因表达量（FPKM）。通过DESeq2进行差异表达基因（DEGs）分析，筛选出显著差异表达的基因。
功能富集分析
对差异表达基因进行GO（Gene Ontology）和KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）通路富集分析，以揭示这些基因的功能和参与的生物学过程。
qRT-PCR验证
随机选择部分差异表达基因，使用qRT-PCR技术验证其表达水平，以确保转录组数据的可靠性。
RNAi敲低效果
qRT-PCR结果显示，注射SDHB dsRNA后，雄性腺和睾丸中SDHB的表达量显著降低，表明RNAi敲低效果显著。
差异表达基因
在雄性腺中，共鉴定出235个差异表达基因，其中52个上调，183个下调；在睾丸中，鉴定出67个差异表达基因，其中49个上调，18个下调。
功能富集分析
在雄性腺中，差异表达基因主要富集在肥厚性心肌病（HCM）和PI3K-AKT信号通路中；在睾丸中，差异表达基因主要富集在三羧酸循环（TCA cycle）和氧化磷酸化通路中。
雄性发育相关基因
共筛选出9个与雄性发育相关的基因，包括Pro-resilin、胰岛素样雄性腺激素（IAG）、蛋白单ADP-核糖基转移酶PAPR11、DNAJC2、C型凝集素-1（CTL-1）、酪氨酸蛋白激酶Yes、Vigilin和精子运动激酶Y-like（SMOK-Y-like）。这些基因在SDHB敲低后表现出显著的表达变化。
糖酵解/糖异生通路
在雄性腺中，SDHB敲低导致糖酵解/糖异生通路中的5个基因（己糖激酶、果糖-1,6-二磷酸酶I、磷酸丙糖异构酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶-GTP和多肌醇磷酸酶）显著下调，表明SDHB在这些能量代谢过程中起重要作用。
本研究通过RNAi敲低SDHB基因并结合转录组分析，揭示了SDHB在日本沼虾雄性发育中的调控作用。研究发现，SDHB通过调控糖酵解/糖异生通路和多个雄性发育相关基因的表达，影响日本沼虾的性腺发育和精子生成。这些结果为深入研究甲壳类动物雄性发育机制提供了重要参考。
研究还发现，SDHB敲低后，Pro-resilin基因在雄性腺中下调，而在睾丸中上调，表明SDHB在不同组织中的调控作用存在差异。此外，研究筛选出的多个雄性发育相关基因为进一步研究甲壳类动物的性别分化机制提供了候选基因。
本研究不仅深化了对SDHB功能的理解，还为甲壳类动物的生殖调控和育种实践提供了重要的理论基础。