由于自然或养殖条件下季节变换等环境波动的影响,动物将不可避免地遭受营养水平的胁迫。特别是水产领域,由于自然活动或水域环境中食物分布在时间上和空间上的不均一性的影响,饥饿胁迫成为鱼类常面临的环境压力。为应对这一挑战,机体往往需要进行一系列生理生化活动的调节,维持内环境的稳态和生存,从而产生多种适应性的表型变化及代际效应。同时,环境表观遗传学研究发现,饥饿胁迫能够引起表观修饰的改变,并且表观修饰对机体表型的差异具有调控作用。其中DNA甲基化作为研究最广泛的表观修饰方式,其对鱼类生理活动的调节仍有待进一步的探究。本研究以斑马鱼为研究对象,通过体内和体外试验的方式,利用生理生化指标检测、组织学观察、运动行为学分析、透射电镜观察、转录组测序、全基因组甲基化测序等技术手段,系统地探究了饥饿胁迫对斑马鱼生殖发育、细胞生长、自噬活动及DNA甲基化响应机制等影响,主要研究结果如下:(1)对成年雌性斑马鱼进行为期3周的饥饿胁迫处理后发现,鱼体肥满度、肝体比指数、性体比指数降低,血液中血糖、甘油三酯、胆固醇水平下降,组织的RNA/DNA比值下降;肝脏中脂质含量不断下降,糖异生活动逐渐增强;卵巢中卵泡发育受阻,繁殖力下降,但伴随着自噬基因表达水平的上调,用以维持卵巢的基本功能和生殖输出;卵巢的整体DNA甲基化水平升高,且卵巢中卵子发生相关基因amh和cyp19a1a的5’侧翼区特异Cp G位点的甲基化水平发生不同的改变,进而可能影响潜在转录因子的结合,并导致基因转录水平的差异。(2)使用饥饿胁迫后的雌性斑马鱼与正常雄鱼繁殖,发现母本饥饿胁迫能够降低子代的健康程度;子代胚胎的尾部自主卷曲降低、心率上升、孵化时间延迟、孵化率降低;幼鱼的畸形率上升、体长降低、存活率降低,但幼鱼卵黄囊侧面积比相对较大,这与卵径的增大相一致,可能与雌鱼的繁殖策略有关;运动行为分析显示子代的运动能力显著降低,总运动路程、速度、加速度、活力状态等都发生不同程度的下降,高速移动的时间减少;自噬基因的转录水平发生下调,这可能也是导致幼鱼弱健康和环境压力耐受性下降的重要原因。(3)对斑马鱼胚胎纤维细胞(ZF4)进行为期48 h的血清饥饿处理,探究细胞内生理生化活动的变化;结果显示,饥饿胁迫导致了细胞形态的变化、细胞活力水平的下降、死亡细胞的增多、细胞增殖水平和细胞周期逐渐受到抑制;自噬活动增强,自噬体/自噬溶酶体数量、溶酶体活性、自噬基因的m RNA和蛋白表达水平都在饥饿早期迅速增强,后期逐渐下降;而细胞凋亡活动随着饥饿时间逐渐地增强;同时发现,细胞内甲基代谢受到干扰,基因组整体DNA甲基化水平上升,其变化与自噬活动相一致,推测可能是由于自噬的循环活性促进了甲基转移活动,加速了甲基代谢途径,从而引起整体甲基化水平的改变。(4)对血清饥饿处理12 h的ZF4细胞进行转录组和全基因组DNA甲基化测序分析,结果显示,饥饿胁迫能够引起斑马鱼细胞的转录组和甲基化组的变化,其中差异表达基因和差异甲基化基因都显著富集于DNA复制、细胞周期、细胞生长和死亡等相关通路,与表型变化相一致;而甲基胞嘧啶类型和序列偏好性及DNA甲基化的模式和水平等在饥饿处理组和对照组之间并没有显著差异;差异甲基化区域的分布具有明显的染色体富集性,并集中于内含子和基因间区等非编码区;通过基因的转录水平变化和启动子区DNA甲基化差异的负相关关系的筛选,联合基因互作关系分析,确定6个中心基因(gins2、cdca5、fbxo5、slc29a2、suv39h1b、zgc:174160)对营养条件波动反应敏感;营养恢复和DNA甲基转移酶抑制剂(5-氮杂胞苷、5-氮杂-2-脱氧胞苷、RG-108)的处理,能够不同程度地挽救细胞的增殖状态,同时引起DNA甲基化的降低,并重新激活那些细胞增殖通路中受抑制基因的表达。综上所述,本研究运用多种技术手段,以体内和体外试验的方式,综合地阐释了饥饿胁迫对斑马鱼生殖发育的影响及对子代的代际损伤效应,并指出自噬活动在维持鱼体的内环境稳态、生殖输出和环境抗逆性方面的重要作用;同时从细胞水平揭示了细胞增殖、自噬、凋亡和甲基代谢的变化及其内在的联系;并通过转录水平和基因组DNA甲基化的联合分析,揭示饥饿胁迫对DNA甲基化的影响,以及DNA甲基化对细胞应激反应的重要调控作用。