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摘要精子发生是一个高度复杂的生物学过程。完成减数分裂的精子需要经历一个成熟的过程，才能成为具有受精能力的功能性精子。在哺乳动物中，该过程被称为精子获能，在线虫中则称之为精子活化。秀丽隐杆线虫中存在两条性别特异性的精子活化信号通路。一条由丝氨酸蛋白酶TRY-5介导，能够被内源性丝氨酸蛋白酶抑制蛋白SWM-1所抑制;另一条以依赖于SPE-8蛋白家族的方式发挥激活精子的功能。雄性具有两条完整的信号通路;雌雄同体自身不表达TRY-5，其精子利用SPE-8介导的通路发生活化，但仍保留有被TRY-5激活的能力。精子在活化过程中会发生一系列的形态、生理及生化过程的变化，如代谢方式改变、膜电势改变、形态变化以及胞内离子稳态的改变等。在过去的半个世纪中，对这些方面的研究已经硕果累累。但分子水平上的调节机理，尤其是精子在接受信号刺激，发生形态、生理生化改变时的调节网络和分子基础仍需更加深入的研究。线虫精子中，特化的膜性细胞器（membranousorganelle，MO）能够储存钙离子和质子，但是MO离子稳态的维持和调控精子活化的机制尚不明确。膜接触位点是细胞中脂质代谢和钙离子动态平衡的调控位点，线虫精子中MO与质膜之间形成了典型的膜接触位点，其在精子活化过程中的作用也并未得到具体研究。因此，我们探究了离子稳态和膜接触位点在线虫精子活化过程中的功能。<br>　　我们发现，线虫精子MO中钙离子的储存依赖于MO的酸化，并且MO中钙离子的释放过程对于锌离子诱导的精子激活是必需的。进一步研究表明，MO中储存的钙离子对于线虫精子活化是充足的，但发生活化须同时满足MO碱化和胞质钙离子升高的条件。nhx基因家族中pbo-4和nhx-9双突变会特异性地造成雌雄同体线虫的育性降低，但却不会对雄性线虫的育性产生影响。通过在线虫体内表达定位于MO的钙离子探针，我们确认了在线虫精子激活过程中，MO周围的钙离子浓度会发生快速升高。Pronase对精子的激活不依赖于MO中钙离子的释放过程，并且会发生细胞外钙离子的内流。上述结果表明，线虫体内的两条精子激活通路可以通过不同的方式引发钙离子的动态变化，进而调控精子的活化过程。通过利用突变体开展研究，我们发现瞬时受体钙离子通道TRP-3参与了MO钙离子的释放过程，而肌浆网-内质网钙离子转运ATP酶SERCA则可能在线虫精子中发挥将钙离子储存进MO的作用。进一步分析发现，锌离子转运蛋白ZIPT-7.1功能缺失后，会导致MO中的锌离子水平升高，钙离子也不能被正确储存到MO中。细胞质中过高浓度的钙离子会造成MSP骨架无法进行正常的组装和解聚，进而使精子缺失运动能力。利用CIL-1功能缺失突变体，我们发现在精子活化过程中，膜蛋白NKB-2在质膜上与胆固醇发生协同转运，此过程中膜组分的动态变化以及MO与质膜的融合都依赖于CIL-1的正常功能。同时，cil-1突变会导致MO形态异常。当细胞膜中的胆固醇含量增加，会导致精子细胞骨架组装受阻。这些结果表明CIL-1作为磷酸酶，在膜接触位点调控精子活化的过程中起到了维持膜组分动态平衡的功能。<br>　　综上所述，本研究重点揭示了秀丽隐杆线虫精子活化过程中胞内离子稳态和膜接触位点发挥调控功能的可能机制，探索了在线虫精子活化过程中发挥功能的钙离子、质子转运蛋白和膜组分调控蛋白。对这些领域的研究有助于增强人们对生物体生殖调控的认识，也对一些人类重要疾病的防治（如男性不育）具有借鉴意义。