近日，我院董武子教授团队在国际微生物生态学领域权威杂志ISME Journal上发表了题为《Microbiota contribute to regulation of the gut-testis axis in seasonal spermatogenesis》的研究论文。

季节性繁殖是指动物根据环境波动而改变其繁殖行为的一种现象。这种策略为动物的繁衍提供了明显的优势：它们在适宜气候的季节分娩和抚养后代，可以获得更多的食物和隐蔽场所，提高后代的生存机会。其内在机理不清楚，通常研究聚焦在下丘脑-垂体-性腺轴上，一般认为与生殖激素水平的变化直接相关。

肠道微生物是近年来研究的热门领域之一，越来越受到研究者的关注与重视。肠道微生物群不仅在消化和代谢中起着至关重要的作用，而且还参与宿主的各种行为和生理过程的调控，包括免疫功能、繁殖、社会交往以及病理发育等。最近的研究强调了肠道微生物群在人类生殖健康中的潜在作用，也暗示了肠道微生物群与哺乳动物一系列繁殖生理的调控有着紧密的联系。因此，引出科学问题：季节性繁殖的雄性动物精子发生是否与肠道微生物群的特征和节律性改变有关？

传统上，复齿鼯鼠（Trogopterus xanthipes）以侧柏叶等为主食，且是典型的季节性繁殖动物，其粪便即“五灵脂”常被用来作为一种珍贵的动物性中药材。团队前期研究显示五灵脂显著缓解白消安化疗药物引起雄性精子发生障碍（Zifang Wu，Wuzi Dong, et al. 2024）。

本研究以典型季节性繁殖的复齿鼯鼠为模型，首先观察发现雄性复齿鼯鼠在非交配繁殖期的睾丸呈现显著的精子发生阻滞现象；进一步通过整合转录组学、代谢组学和微生物组学数据分析，和非繁殖期相比，发现在交配繁殖期的雄性复齿鼯鼠睾丸中精子发生及其相关的基因表达活跃，这可能与精胺和γ-氨基丁酸相关的多胺代谢增强有关；而且交配繁殖期的雄性复齿鼯鼠大肠中瘤胃球菌富集，这有助于增强肠道中蛋氨酸的生物合成，进一步促进性腺中多胺代谢过程；此外，在其它几个季节性交配繁殖的雄性动物肠道中，也观察到类似的瘤胃球菌丰度的季节性变化。

这些发现创新性地揭示了肠道菌群的重塑，可通过多胺代谢调节季节性繁殖动物的精子发生，突出了肠道-睾丸轴在家畜动物育种和人类生殖健康管理中的巨大潜力。同时，将推动“侧柏-复齿鼯鼠-五灵脂”绿色循环产业的发展。

 

我院博士生伍子放和李龙为共同第一作者，董武子教授和林学院杨芳霞副教授为共同通讯作者。陕西省动物研究所唐婕副研究员、深圳市罗湖区人民医院董倩和商洛市洛南县科技局杨榜柱高级工程师参与有关工作。该研究得到了国家自然科学基金面上项目、陕西省科技厅创新能力支撑计划项目和陕西省林业科学研究院林业科技创新计划项目的支持。

全文链接：https://academic.oup.com/ismej/advance-article/doi/10.1093/ismejo/wraf036/8042534?earchresult=1