鱼类的体色丰富多彩,是一种较为独特的经济性状和表型性状,有着重要的生物学研究价值。近年来,对控制鱼类体色分子机制相关的研究日益成为科学研究的热点,但主要集中于模式鱼类和观赏鱼类中,如斑马鱼、青鳉和锦鲤等,然而目前对养殖性经济鱼类体色变异分子机制的相关研究较少。虹鳟（Oncorhynchus mykiss）隶属鲑科、大马哈鱼属,是我国养殖的重要冷水性经济鱼类,根据其体色变异可分为两种类型,一种是野生型虹鳟（虹鳟）,背部皮肤呈灰黑色,另一种是黄色突变型虹鳟（金鳟）,背部皮肤呈金黄色,是鱼类体色变异研究的良好模型,且体色变异对虹鳟品种选育和经济价值均产生重要的影响。小眼畸形相关转录因子（microphtalmia-associated transcription factor,mitf）、黑素皮质素受体1（melanocortin 1 receptor,mc1r）、酪氨酸相关蛋白1（tyrosinase related protein 1,tyrp1）和酪氨酸相关蛋白2（tyrosinase related protein 2,tyrp2）是黑色素合成中的重要调控基因。为探讨这4个基因与虹鳟体色变异的关系,本研究在虹鳟和金鳟背部皮肤比较转录组数据的基础上,利用rapid-amplification of cDNA ends（RACE）技术分别克隆了虹鳟mitfa、mc1r、tyrp1a和tyrp2基因（|log2 fold-change|>1且q-value<0.05）的cDNA全长,并对其进行了生物信息学分析,同时利用实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,qRT-PCR）分析这些基因在虹鳟和金鳟体色发生不同发育时期及成鱼各组织中的表达差异。本研究结果为虹鳟体色变异分子调控机制研究及其体色遗传改良提供了基础资料。主要研究结果如下:1.虹鳟mitfa基因的克隆与表达分析虹鳟mitfa基因（GenBank No.MT813117）的cDNA全长序列2 700 bp,其中开放阅读框（open reading frame,ORF）1 212 bp,编码403个氨基酸,5’untranslated region（UTR）114bp,3’UTR 1 374 bp;序列分析发现,虹鳟Mitfa蛋白序列与其他鱼类的同源性高于禽类、两栖类以及哺乳类,且螺旋-环-螺旋-亮氨酸拉链（b HLHZip）结构域在脊椎动物中高度保守;系统进化分析显示,虹鳟与褐鳟（Salmo trutta）的亲缘关系最近,与其他鱼类亲缘关系次之,与禽类、两栖类以及哺乳类亲缘关系最远;qRT-PCR分析表明,mitfa基因在虹鳟与金鳟胚胎及出膜后各时期均有不等程度的表达,均在受精期、4细胞期、16细胞期和桑葚期有较高的表达且显著高于其他各时期（P<0.05）;虹鳟与金鳟相同时期的差异表达结果显示,mitfa基因在虹鳟受精期、16细胞期和体节期中的表达极显著高于金鳟（P<0.01）,而在金鳟桑葚期、囊胚期、心跳期、3 dph、5 dph、7 dph、10 dph、1 M和12 M背部皮肤中的表达极显著高于虹鳟（P<0.01）;mitfa基因在12月龄虹鳟和金鳟各组织中也均有表达,且都在背部皮肤中的表达量最高,在腹部的皮肤和肌肉、背部肌肉和眼睛中也有较高表达,其他组织该基因的表达相对较低。2.虹鳟mc1r基因的克隆与表达分析虹鳟mc1r基因（GenBank No.MW281061）的cDNA全长为4 518 bp,其中5’UTR 532bp,3’UTR 2 969 bp,ORF 1 017 bp,共编码338个氨基酸;序列分析发现虹鳟Mc1r蛋白具有7TM＿GPCR＿Srsx结构域。通过与其他脊椎动物Mc1r蛋白的氨基酸序列进行同源比对及系统进化分析表明,虹鳟Mc1r与大鳞大马哈鱼（Oncorhynchus tshawytscha）亲缘关系最近。qRT-PCR结果表明,mc1r基因在虹鳟与金鳟的受精期就开始表达且在胚胎前期（受精期至桑葚期）中的表达量高于胚胎后期,且该基因在虹鳟受精期、4细胞期和16细胞期的相对表达量分别是金鳟的6.41倍、11.68倍和2.77倍;虹鳟与金鳟相同时期的差异表达结果显示,该基因在虹鳟受精期、4细胞期、16细胞期和6 M背部皮肤中的表达极显著高于金鳟（P<0.01）,而在金鳟囊胚期、原肠期、神经期、1 dph、7 dph、1 M和3 M背部皮肤中的表达极显著高于虹鳟（P<0.01）;mc1r基因在12月龄虹鳟和金鳟各组织中也均有表达,其中在背部皮肤、腹部皮肤和脑中的表达量显著高于其他各组织（P<0.05）,同时该基因在虹鳟背部皮肤中表达量也高于金鳟背部皮肤（P>0.05）。3.虹鳟tyrp1a和tyrp2基因的克隆与表达分析虹鳟tyrp1a和tyrp2基因（GenBank No.MT912012和MT912013）的cDNA全长分别为2 409 bp和2 219 bp,且分别编码522和529个氨基酸。Tyrp1a和Tyrp2蛋白都包含6个相同的保守结构域,分别为信号肽、EGF-motif、Pfam tyrosinase motif、跨膜结构及两个铜离子结合位点（Cu A and Cu B）。同源性分析发现Tyrp1a和Tyrp2蛋白在鱼类间的保守型要高于其他脊椎动物;系统进化分析显示,虹鳟Tyrp1a和Tyrp2分别与银大马哈鱼（Oncorhynchus kisutch）和大西洋鲑（Salmo salar）的亲缘关系最近。qRT-PCR分析表明,tyrp1a和tyrp2基因在虹鳟中及tyrp2基因在金鳟中从受精期就开始表达,而tyrp1a基因在金鳟的囊胚期才检测到有所表达,而且这两个基因在虹鳟与金鳟出膜后的表达量都显著高于胚胎期（P<0.05）。虹鳟与金鳟相同时期的差异表达结果显示,tyrp1a基因在虹鳟原肠期和6 M背部皮肤中的表达极显著高于金鳟（P<0.01）,而在金鳟囊胚期、7 dph、10dph、2 M、3 M和12 M背部皮肤中的表达极显著高于虹鳟（P<0.01）;tyrp2基因虹鳟4细胞期、16细胞期、体节期、1 dph、6 M和12 M背部皮肤中的表达极显著高于金鳟（P<0.01）,而在金鳟桑葚期、囊胚期、心跳期、5 dph、7 dph和3 M背部皮肤中的表达极显著高于虹鳟（P<0.01）。tyrp1a和tyrp2基因在12月龄虹鳟和金鳟各组织中均有表达,但主要在黑色素生成组织中高表达,如背部皮肤和眼睛,且在这两个组织的表达量显著高于其他各组织（P<0.05）。以上研究结果表明:黑色素合成相关基因mitfa、mc1r、tyrp1a和tyrp2可能参与虹鳟色素的形成过程,并与其体色变异密切相关。