头索动物文昌鱼(Amphioxus)，被认为是现存最接近于脊椎动物的无脊椎动物，是研究动物胚胎发育和动物进化的典型材料。本论文首次报道了文昌鱼中转化生长因子-β(TGF-β)信号通路中关键信号转导分子基因AmphiSmad1和AmphiSmad4、膜转运相关蛋白基因AmphiTmp21以及文昌鱼和斑马鱼中Rab23同源基因的比较研究。转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)超家族可以调节细胞的增殖、分化、迁移和凋亡，在生物整体及多种器官的发育过程中起着重要的作用。大多数TGF-β超家族的信号分子在脊椎动物胚胎的中内胚层诱导和背腹模式形成中有重要作用。Smad家族是一类TGF-β信号的细胞质内介导者，它们可将TGF-β信号直接从细胞膜转导入细胞核内，从而启动靶基因的转录。此外，Smad还参与调节VEGF(Vascular endothelial growth factor)和BMP(Bone morphogenetic factor)信号途径相关基因的转录。因此，研究Smad基因具有很重要的生物学意义。在具有特殊进化地位的文昌鱼中，与中山大学合作，克隆了Smad1，4基因全序。本研究对文昌鱼Smad1，4基因进行了系统学和进化学的分析，并研究了它们在不同胚胎发育时期及幼虫中的表达特异性。研究结果表明，这两个基因的功能结构域在各物种间高度保守，它们可能与文昌鱼的中内胚层分化有密切关系，而且AmphiSmad1还可能与文昌鱼的体节发育相关。Tmp21是一种跨膜转运蛋白(transmembrane trafficking protein)，又称p23，也叫p24delta1。它属于p24 protein family，这类蛋白在内质网向高尔基体的运输过程中起重要作用。p24家族的蛋白常以复合物的形式存在，并且在COPI-coatedvesicles中含量丰富，而这种小泡与内质网和高尔基体之间的膜转运密切相关。在小鼠中，应用基因敲除技术已经证实，p24蛋白家族成员p23为哺乳动物早期胚胎发育所必须。此外，在患有肺癌偶联视网膜病的病人当中，利用免疫化学的方法证实，除相应的肺癌细胞系中有p23的信号外，p23只在视神经中特异存在。在本室文昌鱼差减文库序列的分析中，我们得到了文昌鱼Tmp21同源基因的EST，利用佛罗里达文昌鱼基因组比对获得了AmphiTmp21的全序，对其进行了系统进化学分析，并且分析了该基因在文昌鱼胚胎及成体中的时空表达特异性。初步研究结果表明，该基因可能与文昌鱼感光系统中的色素沉积相关。Sonic Hedgehog通路在胚胎发育过程中扮演着重要的角色，它的正常表达与否与神经管背腹轴的形成以及体节的发育直接相关。此外，在成体组织中，此通路的异常激活通常导致癌的发生。Rab23是Sonic Hedgehog通路中的重要的抑制因子。我们在文昌鱼中克隆了此基因的全序，分析了此基因表达的时空特异性，同时构建了含有整个ORF的表达载体，利用活体显微注射mRNA的方法，分析了其功能。在斑马鱼中，利用Genebank库中已有的序列，设计特异性探针，分析了其表达图式，同时也构建了表达载体及RNAi载体，分析了其功能，并与文昌鱼进行了对比研究。初步研究结果表明，该基因在文昌鱼、斑马鱼神经管的后期发育中可能扮演着十分重要的角色，在斑马鱼中该基因可能还与体节分化相关。此外，该基因在进化过程中相当保守，且在头索动物和脊椎动物之间无功能异质性。