【摘 要】
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金钱鱼（Scatophagus argus）又名金鼓鱼,是我国东南沿海重要名特优经济鱼类,兼具商业和观赏价值。目前,金钱鱼的人工繁育技术已被攻克,但繁育调控机制仍有待解析。在鱼类繁殖过程中,生殖器官的发育与生殖细胞的成熟尤为关键,其依赖于胞外基质（extracellular matrix,ECM）结构的重塑与代谢来保持生殖腺的结构完整性、组织有序性和代谢调节。基质金属蛋白酶（matrix meta
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金钱鱼（Scatophagus argus）又名金鼓鱼,是我国东南沿海重要名特优经济鱼类,兼具商业和观赏价值。目前,金钱鱼的人工繁育技术已被攻克,但繁育调控机制仍有待解析。在鱼类繁殖过程中,生殖器官的发育与生殖细胞的成熟尤为关键,其依赖于胞外基质（extracellular matrix,ECM）结构的重塑与代谢来保持生殖腺的结构完整性、组织有序性和代谢调节。基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase,MMP）是一种含锌内肽酶,也是ECM调控网络中最重要的蛋白酶,参与ECM分子的分解代谢过程,但其在金钱鱼的繁育过程中的表达及功能尚不清楚,有待研究。基于前期金钱鱼基因组和性腺转录组数据,本研究鉴定、分离了金钱鱼MMP基因家族成员,开展了该家族成员的系统进化树构建、基因结构和共线性分析,检测了不同时期和性腺不同发育阶段金钱鱼mmp基因在性腺中的相对表达量,并通过在体和离体实验探究了性激素17β-雌二醇（E2）对金钱鱼性腺中mmp基因表达的影响。研究结果如下:1、基于金钱鱼基因组数据,本文共分离和鉴定了23个mmp基因,根据其编码的蛋白结构差异,该家族成员被分为4类:经典型MMP（mmp13、-19、-20a和-20b）,明胶酶（mmp2和mmp9）,膜型MMP(膜I型MMP,mmp14a、-14a、-15a、-15b、-16a、-16b和-24以及基磷脂酰肌醇（GPI）锚定型MMP（mmp17a、-17b和-25）,含类弗林蛋白酶切位点MMP（mmp11、-21、-23b、-23bb和-28）。构建系统进化树的结果显示,MMP基因家族蛋白聚类为4个大类:（1）具有弗林蛋白识别位点的MMP;（2）膜型MMP;（3）明胶酶;（4）结构简单型MMP蛋白。共线性分析结果显示,在脊椎动物基因组中存在一个MMP基因家族的基因簇,硬骨鱼中特有的全基因组复制（teleost special whole-genome duplication,TS-WGD）参与了硬骨鱼MMP基因家族的形成。基因结构分析表明,硬骨鱼中该家族成员的基因结构在较为保守。2、基于实验室前期的雌、雄金钱鱼性腺转录组数据,11个mmp基因在金钱鱼性腺中高表达,分别是mmp2、mmp9、mmp11b、mmp14a、mmp15a、mmp15b、mmp16a、mmp17a、mmp23b、mmp24和mmp28。组织分布的结果显示,这些mmp基因主要在金钱鱼的体肾、脾脏、垂体和性腺中表达,且在性腺和体肾中呈性别二态性表达。此外,利用q PCR分析了金钱鱼mmp基因在不同发育阶段（II-IV期）和不同发育时期（4-12月龄）性腺中的表达,结果显示,mmp28在卵巢中的相对表达水平显著高于精巢中的表达水平,其余基因则在精巢中的相对表达水平高于卵巢中表达水平。3、利用外源17β-雌二醇（E2）长期投喂性腺未分化的雄性金钱鱼,成功诱导其精巢性逆转为间性的精-卵巢,最终发育为卵巢。本文利用q PCR检测了11个mmp基因在雄鱼精-卵巢中的表达模式,结果显示,间性精-卵巢中mmp15a、-15b、-16a、-17a和-24的相对表达水平显著低于雄鱼精巢中的表达水平,与雌鱼卵巢中的表达水平没有显著差异。此外,雌、雄金钱鱼在体注射17b-雌二醇（E2）6 h后,利用q PCR分析了性腺中mmp基因的相对表达水平变化,结果显示E2能显著下调精巢中mmp2、-9、-b和-14a的相对表达水平,而上调其在卵巢中的表达,E2对精巢和卵巢中mmp基因的相对表达水平的影响呈现性别差异。通过不同浓度的E2离体孵育金钱鱼的精巢和卵巢6 h后,利用q PCR分析性腺中mmp基因的相对表达水平变化,结果显示E2能上调精巢和卵巢中mmp2与mmp9的相对表达水平。综上所述,本研究分离、鉴定了金钱鱼mmp基因,开展了它们的生物信息学分析,分析了它们在性腺发育过程中的表达模式,研究了性激素E2对其表达的影响,为阐明mmp基因在金钱鱼性腺发育与成熟过程中功能研究奠定了基础。
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