动物体色在其生命过程中发挥着重要作用,从生物识别到生态交流甚至与物种分化都有关系。虽然制约动物体色表现的因素多种多样,但由遗传决定的色素细胞发育和分布仍然是决定体色形式的主要因子。红鳍笛鲷是我国南海重要的经济鱼类,体色鲜艳,主体呈现红色具有一定的观赏性,体色是决定其经济价值的重要指标之一。但近年来,人工养殖红鳍笛鲷逐渐出现体色变淡或变黑的现象,影响其经济价值。同时笛鲷属鱼类属于典型的岩礁鱼类,属内物种体色多样,前期研究推测体色与成种具有一定的相关性。因此,在本研究中,首先对红鳍笛鲷个体发育中体色形成进行了跟踪,通过显微和透射电镜技术对红鳍笛鲷黑色和红色皮肤色素细胞的种类和分布情况进行了观察;利用高通量测序技术,进一步研究了红鳍笛鲷黑色和红色皮肤部位基因存在和表达情况,通过比较不同颜色转录组中差异表达基因,发掘与体色形成有关的基因和通路;并克隆了红鳍笛鲷中与黑色体色有关的mitf和酪氨酸酶基因家族基因,研究了它们在红鳍笛鲷中的复制基因的存在情况、在个体发育与成体不同组织中的表达情况。大量体色基因的发掘为后续功能基因研究的开展和分子育种工作的进行以及笛鲷属鱼类体色与进化关系的分析提供有价值的信息。体色有关功能基因在红鳍笛鲷中复制基因存在情况和表达模式的研究,为进一步研究复制基因在红鳍笛鲷中的功能分化提供基础。主要研究结果如下:1.红鳍笛鲷个体发育过程中首先出现黑色素细胞,至1dhf躯干部顶端才开始有微弱黄色素细胞出现。显微观察发现红鳍笛鲷成体皮肤中色素细胞主要分布在真皮层。透射电镜观察发现红鳍笛鲷皮肤中含有黑色素细胞、红色素细胞、虹彩色素细胞和黄色素细胞四种类型。四种色素细胞在黑色和红色皮肤中都有分布,颜色差异主要是由色素细胞类型和数量不同造成的,黑色皮肤中以黑色素细胞数量居多,红色皮肤部位则多为红色素细胞。2.利用高通量测序技术分别获得了红鳍笛鲷黑色和红色皮肤转录组中49,531,098和51,438,110条clean reads。通过序列拼接分别得到了142,792和122,508条Unigenes在红鳍笛鲷黑色和红色皮肤中表达。经数据库注释分别得到50,220和49,736条注释Unigenes。KEGG和COG功能注释发现两种颜色皮肤中表达基因在功能分类上并没有明显差别。3.通过对红鳍笛鲷黑色和红色皮肤中基因表达量分析,共发现9,200个差异表达Unigenes。GO分类表明一部分与细胞结构和酶催化活性有关的基因在两种皮肤中差异表达。KEGG分析发现,与糖酵解、氧化磷酸化、柠檬酸循环和蛋白酶体有关的通路中有较多的基因参与了红色皮肤的形成;酪氨酸酶代谢和黑色素生成通路中有较多的差异表达基因参与了黑色皮肤的形成。关于这些通路中基因的差异表达是否直接与体色形成有关,还需要进一步验证。此外,通过与已知斑马鱼体色基因的比对,在红鳍笛鲷中发现87个匹配基因,部分基因在红鳍笛鲷中存在两个复制基因。其中slc45a2、pmela等基因在黑色皮肤中显著高表达,arl6、aldoaa在红色皮肤中显著高表达。4.结合转录组数据,对黑色素细胞分化、发育和黑色素生成过程中的关键基因mitf进行了克隆。发现红鳍笛鲷中存在mitfa和mitfb两个基因,分别为1,743bp,编码408个氨基酸和1,866bp,编码462个氨基酸。结构预测发现转录因子bHLH家族特有结构域在两个基因中高度保守。基因表达分析推测两个基因功能存在分化,mitfb较多保留mitf基因功能。mitfb在个体发育过程和成体中均有表达,mitfa在个体发育过程和成体表达均弱于mitfb。荧光定量PCR分析发现mitfb在成体眼睛和黑色皮肤部位的表达量显著高于mitfa。5.红鳍笛鲷中酪氨酸酶基因家族包含tyr、tyrp1a、tyrp1b和tyrp2基因。在红鳍笛鲷中,4个基因在黑色素合成部位均显示最高表达,表明其功能保守性。分析tyrp1a和tyrp1b功能分化,推测tyrp1b较多保留了tyrp1基因的功能。