今天我要给大家介绍一篇来自于ScienceAdvances的文章Stress,novelsexgenes,andepigeneticreprogrammingorchestratesociallycontrolledsexchange（压力、新的性别基因和表观遗传重编程协同调节社会控制型性逆转），文章主要研究的是生活在珊瑚礁水域的双带锦鱼的社会控制型性逆转机制，引文的具体信息如下:
背景介绍
双带锦鱼主要生活在热带水域的珊瑚礁附近，也有一些在海草床和近岸港湾栖息，群居生活，具有比较特殊的性逆转现象。鱼群通常是由一条体型最大的雄性（头部呈现蓝色）统领着一群亮黄色的雌性。大多数双带锦鱼是以雌性形态存在的，当将具有统治地位的终期阶段[terminal-phase(TP)]雄鱼从鱼群中移走后，会导致鱼群中体型最大的雌性发生快速性逆转。另一种情况是鱼群中存在着和雌性外型相似的过渡个体，这些初始阶段[initial-phase(IP)]雄性在相同的社会刺激下也可能成为TP雄性。过渡个体会在数小时内表现出行为变化，而雌性则可能在8至10天之内将成熟的卵巢完全转化为功能性精巢（如图1）。在这些发生性逆转的双带锦鱼的卵巢中不存在未分化的精巢组织，意味着这种性逆转涉及了某种形式的细胞重编程，通过细胞的转分化或者去分化来实现性逆转，而不是像小丑鱼和鰕虎鱼那样的双性生殖腺，通过改变生精和卵母细胞的比例来完成的。
图1.双带锦鱼的性别变化示意图。总结了不同时期鱼的体表颜色、行为、血清类固醇水平和性腺组织学的变化。在移除TP雄性后的数小时内，最大的雌性表现出攻击性和雄性求偶行为，仍有正常的卵巢（阶段1），但卵巢颜色更深。过渡期雌性会在1-2天内确立统治地位，此后血清雌激素[17β-雌二醇（E2）]水平下降，可以看见卵巢闭锁（第2阶段）。卵巢闭锁持续3-4天（3期）。第4至5天能观察到精巢组织，血清11-酮基睾酮（11-KT）开始升高（第4阶段），精子发生开始于第6至7天（第5阶段）。在8到10天内，过渡期的鱼会产生成熟的精子并与雌性成功繁殖（第6阶段），在大约20天时变成TP雄性。
实验方法
在佛罗里达州基拉戈沿海的珊瑚礁地区，捕获体型大于45mm的雌性和IP雄性，雌性标记后重新放回鱼群中，IP雄性则被重新放置到远离鱼群的珊瑚礁地区以防其与雌性竞争鱼群中的统治地位。在标记后两天内移除鱼群中的TP雄性，在鱼群样品转变成TP雄性的数量呈现上升趋势时开始对样品进行捕获，并用未处理鱼群的TP雄性进行对比，以构建一个动态的变化情况。
对样品的性腺组织进行切片和染色，对样品的大脑和性腺组织的进行RNA测序和全基因组亚硫酸氢盐测序，对所得数据进行主成分分析（PCA）、基因富集分析、差异性表达分析和全基因组DNA甲基化测序（WGBS）分析。
实验结果
通过PCA发现性逆转雌性和正常TP雄性的大脑基因组表达几乎没有变化（图2A），在性腺中则有显著差异（图2B）。在第5阶段（正在进行的精子发生）中的样品在PCA中形成了两个不同的簇，并进一步细分为5a和5b阶段，性腺在两项上显著聚类，第一项是由雌性到雄性的性转阶段（PC1），第二项是发育的定型（PC2）（图2B）。这表明，性逆转的过渡阶段可能存在独特的过渡细胞类型，而不是简单的两性分化组织的不同比例。过渡阶段还具有独特的表达状态和功能类别。为了研究为了研究转录组的哪部分在PC1（雄性和雌性）和PC2（分化的和过渡的）贡献值最多，采用载荷图来对最高的个转录本驱动数据进行分析（图2C）。可视化每个组独特的转录本表达证实，PC1项是由在性逆转中雌性偏向和下调或雄性偏向和上调的转录本组成，而PC2是由在过渡期或性别分化的性腺中表达最高的转录本的数据驱动（图2D）。图2E是各个区域的GO功能注释，独特的与“过渡的”转录相关和包括先天免疫、蛋白质分解代谢、细胞增殖和粘附过程相关的GO注释反映了性腺在性逆转过渡期的动态降解和重塑过程，一些与细胞凋零相关的固醇调节基因也存在富集情况。
图2.性逆转过程中基因表达的变化。（A）主成分分析显示大脑样本聚类紧密，但性腺样本按性逆转阶段分离。（B）性腺样本的PCA（个最可变转录本）。卵巢向精巢的转变是沿着PC1（58%方差）进行的，而PC2（17%方差）描绘了过渡期鱼的对照雌性（左下角）和TP雄性（右下角）的完全分化性腺。（C）插图：成分加载被用来识别对PC1和PC2贡献最大的转录本。阴影部分定义了第5和第95个百分位，定义了四个空间区域：“雌性”（左）、“雄性”（右）、“分化的”（下）和“过渡的”（上）。Euler图显示了每个区域的转录本的数量。（D）在四个空间区域中唯一分配的转录本的性别变化中的表达模式，显示了四种不同的表达模式：雌性（下降）、雄性（增加）、过渡（性转过程中最高）和分化（性转过程中最低）和（E）这些转录本的GO注释。
许多同源基因，起源于远古的硬骨鱼类特异性基因组倍增现象，在性腺性别变化过程中显示出不同的性别特异性表达模式（图3C）。这些包括关键的雌性途径基因，如foxl2和已知的调节哺乳动物卵巢分化的Rspo1/Wnt/β-catenin信号途径中的基因。Wnt4（wingless-typeMMTVintegrationsitefamily,member4），能激活Ctnnb1（β-catenin）和Fst（follistatin）以维持哺乳动物卵巢发育（图3A），在双带锦鱼中为双拷贝：wnt4a早期与cyp19a1a一起下调，作用与其它保守的雌性化基因一致，而其同源基因wnt4b在晚期性逆转中急剧上调，仅在成熟精巢中表达（图3C）。此外，刺激哺乳动物Wnt4的rspo1（R-spondin-1）（图3A）在精巢构建过程中也显示出增加的表达，多个卵泡抑素样基因（如fstl4）显示出相反的性别特异性表达模式（图3C）。性途径中多拷贝基因的新功能化，这种通过引入重要功能基因的多样性，可能是硬骨鱼显著性可塑性的基础。
图3.性逆转中涉及从雌性到雄性的特异性表达和基因新功能化。（A）性别决定和发育的哺乳动物模型。在雄性中，SRY（性别决定区Y）激活SOX9（与SRY相关的HMG框）以启动雄性发育，同时阻止雌性化基因的表达。（B）性发育的硬骨鱼模型。多种因素决定了鱼类的性别，但保守的下游效应子在雌性化和雄性化途径中分别促进雌性或雄性发育。睾酮通过性腺芳香化酶（由cyp19a1a编码）转化为雌激素（E2）以促进卵巢功能，或由hsd11b2和cyp11c1的产品转化为11-KT以促进精巢的功能。（C）双带锦鱼性逆转过程中性腺的经典性途径基因的标准化表达。在第2阶段，cyp19a1a急剧下调，此后，随着雌鱼向雄鱼过渡，最终下降到底部。雄性化基因表达的上调始于amh及其受体amhr2。R-spondin/Wnt/β-catenin信号传导途径内的经典雌性化基因（wnt4a/b，rspo1和两个标为fstl4的转录本被显示为示例）以及foxl2在双带锦鱼中都为双拷贝，这些基因的直系同源物在精巢显示出特异性的表达。
图4.雄激素和糖皮质激素因子的动态性特异性表达。（A）雄激素合成和皮质醇途径基因在性别变化中的正常性腺表达。在第2阶段cyp11c1上调意味着局部皮质醇的产生增加。然后，第3阶段11β-HSD酶的表达变化表明，从皮质醇皮质醇再生（hsd11b1a下调）到皮质醇皮质醇失活（hsd11b2上调）的转变。同时上调hsd11b2也会促进11-KT的合成。编码糖皮质激素（nr3c1）和盐皮质激素（nr3c2）受体的基因显示相反的性别特异性表达模式，在早期性别变化时皮质醇活性最高。这些表达模式表明，皮质醇在第2阶段出现一个高活性的窗口，同时伴随着芳香化酶表达停滞和卵巢闭锁，然后第3阶段刺激11-KT的产生。（B）图示雄激素合成和糖皮质激素途径之间的相互作用。11β-羟化酶（Cyp11c1，与哺乳动物CYP11B同源）和两种11β-羟基类固醇脱氢酶（HSD11b1和HSD11b2）共同负责11-KT的产生和皮质醇的相互转化。皮质醇通过Cyp11c1的作用产生，而11β-HSD酶控制其与非活性皮质醇的相互转化，从而介导应激反应。皮质醇本身刺激11β-HSD的表达，从而产生11-KT和不活跃的皮质醇。
在表观遗传学上，比较常见的有DNA甲基化和H3组蛋白27位赖氨酸的三甲基化（H3K27me3）。在双带锦鱼基因组中，我们发现和H3K27me3相关的基因，如ezh2、suz12和eed以及辅因子jarid2，它们能组成poly
