文昌鱼被认为是现存与脊椎动物亲缘关系最近的无脊椎动物，文昌鱼形体结构与脊椎动物相似但是相对简单，基因组没有经历加倍。研究文昌鱼的发育相关基因对于揭示文昌鱼和脊椎动物形体结构的同源性与组织器官的发生和进化有重要的意义。Smad蛋白是近年发现的细胞内信号传导蛋白，它可以直接参与转化生长因子超家族成员的信号传导。Smad信号通路具有广泛的生物学功能，如调节细胞增殖、分化、迁移、粘附，参与早期胚胎发生和器官发育，促进细胞外基质形成，创伤修复，骨的形成和重建等，另外在调节免疫和内分泌方面也起着重要的作用。论文主要集中对文昌鱼Smad信号通路相关基因进行研究。　　 通过对实验室构建的cDNA文库的ESTs进行分析和设计简并引物的方法，获得了一系列参与Smad信号通路的ESTs。然后用5’RACE和3’RACE技术获得了它们的全长cDNA序列。这些基因分别在细胞外水平、细胞膜水平和细胞内水平起作用，初步代表了Smad信号通路在中国青岛文昌鱼中的组成情况。论文重点选择了amphiSmad1、amphiSmad3、amphiSmad4、amphiBAMB1、amphiFRP和amphiTSG等6个基因进行研究。　　 获得了3个Smad基因的全长cDNA，分别命名为amphiSmad1、amphiSmad3和amphiSmad4。AmphiSmad1、amphiSmad3属于R-Smads亚家族，amphiSmad4属于Co-Smad亚家族，它们都具有Smad家族蛋白保守的MH1和MH2结构域。蛋白比对显示青岛文昌鱼和佛罗里达文昌鱼Smad蛋白高度保守，同源性达到95％。进化分析表明青岛文昌鱼和佛罗里达文昌鱼Smad蛋白归类在一起，它们独立于脊椎动物基因群之外。另外，发现在文昌鱼中可能存在两个Co-Smad，这是在无脊椎动物中首次发现这种现象，推测可能同爪蟾中发现的情况类似，两个Co-Smad基因具有不同的功能。Southern blot结果表明这三个基因在文昌鱼基因组中都只有一个拷贝。胚胎原位杂交结果显示amphiSmad1在原肠胚和神经胚时期表达量较高，而amphiSmad4在原肠胚期几乎不表达而在神经胚阶段高表达。在神经胚阶段之后两个基因的表达都下调且呈现腹部化模式。推测amphiSmad1和amphiSmad4在文昌鱼的早期胚胎发育过程中起重要作用，主要功能可能是诱导中内胚层的腹部化，对脊索、肌节和消化道等器官的形成相关。Realtime PCR结果表明，这三个基因的表达模式相似，以在脊索和性腺中表达量较高，而在皮肤中基本上不表达。以上结果表明amphiSmad1和amphiSmad4具有一些Smad家族蛋白保守的功能，但是相对与其脊椎动物同源物来说要简单。　　 在胚胎发育过程中，amphiBAMBI的表达主要集中在表皮外胚层，而在背部神经外胚层以及中胚层和内胚层中检测不到其表达。AmphiBAMBI的表达从原肠胚晚期开始，直到幼虫阶段停止，推测可能与表皮及其衍生物的的形成相关。Realtime PCR结果显示，amphiBAMBI与amphiBMP2/4的表达模式基本相似，相对于发育时期来说在成体中的表达量要低得多，说明其主要功能是与早期的胚胎发育相关。在成体组织中以卵巢中表达量最高，而在其它组织中表达量都很低，推测可能与性腺的成熟有关。　　 分析了amphiFRP和amphiTSG在青岛文昌鱼和佛罗罩达文昌鱼的序列特点，它们都有保守的功能结构域。运用Realtime PCR分析了amphiFRP和ElamphiTSG的表达情况，在胚胎发育时期相对表达量比较高，在原肠胚和神经胚时期高表达。amphiFRP和lamphiTSG的表达模式与amphiBMP2/4的表达模式相似，这也表明它们可能与amphiBMP2/4协同起作用，参与胚胎背腹轴的形成。成体中amphiFRP在肌肉中高丰度表达，而amphiTSG在脊索、性腺和肌肉等组织中都有一定量的表达，表明二者的表达具有组织特异性。　　 综合分析这6个基因的研究结果，表明Smad信号通路的在文昌鱼中的组成和功能是保守的，在向脊椎动物进化的过程中信号通路的组成复杂化，相关基因的功能也随之进化。