青鳉是一种小型淡水鱼,它具有胚胎透明、体型小、繁殖快等一系列优点。青鳉是研究脊椎动物发育生物学和繁殖生物学的良好模式生物,并且它是第一个已经鉴定了雄性性别决定基因的非哺乳脊椎动物。青鳉中已经获得了多种转基因鱼,而这些基因都是在性腺特异表达的,为研究生殖和性腺发育相关基因的功能奠定了基础。我们已经研究了许多调控生殖发育的基因,比如:敲降青鳉piwi或vasa基因会导致原始生殖细胞(primordial germ cells,PGCs)迁移异常;而敲降dazl或dnd基因影响PGCs形成。此外,生殖细胞的移植技术已在青鳉中建立。因此,青鳉是一个研究鱼类性腺发育和繁殖的有趣生物。类胰岛素生长因子(IGFs)信号系统在动物的生长发育、新陈代谢以及胚胎干细胞的自我更新等方面具有关键作用。IGFs信号系统主要包括IGF配体(IGF1、IGF2和IGF3)、IGF受体(IGF1R和IGF2R)以及IGF结合蛋白(IGFBP)。许多研究都阐述了IGFs在哺乳动物的生长、发育、代谢以及肿瘤发生中的作用。但是,IGFs在鱼类性腺发育以及鱼类繁殖中的研究较少,尤其是青鳉中的研究更少。本研究首次克隆了青鳉igf1ra和igf1rb两个igf1r基因亚型,这与哺乳动物中igf1r只有一个亚型完全不同,并且分析了其生物信息学的信息,包括序列同源性比对、系统发育树分析以及染色体同线性分析。此外,我们还利用RT-PCR、化学原位杂交、荧光双色原位杂交以及整体胚胎原位杂交等技术手段探究了igf1ra和igf1rb在青鳉性腺和胚胎中的m RNA表达以及亚细胞定位。本研究首次获得了igf1ra整个开放阅读框(ORF)全长4197 nt,编码1398个氨基酸;igf1rb整个ORF全长4224 nt,编码1407个氨基酸。生物信息学分析发现青鳉IGF1R是人类IGF1R的同系物,并且IGF1R在进化上相对保守。通过RT-PCR分析发现青鳉igf1ra m RNA和igf1rb m RNA在所检测的所有组织以及所有胚胎中均有表达。此外,化学原位杂交以及荧光双色原位杂交分析结果发现:在青鳉卵巢中,igf1ra m RNA和igf1rb m RNA在I-IV期卵母细胞的细胞质中均有表达。此外,igf1rb m RNA还在许多体细胞中表达,比如整个卵子发育过程中的膜细胞和卵子发育后期的卵巢颗粒细胞;但是,igf1ra m RNA在体细胞中并没有发现。在青鳉精巢中,igf1ra m RNA和igf1rb m RNA呈现两种完全不同的表达模式。Igf1ra m RNA主要在体细胞中表达,比如支持细胞和睾丸间质细胞。此外,igf1ra m RNA还在精母细胞、精细胞和精子中表达,而在精原细胞中并没有明显的表达。然而,igf1rb m RNA主要在位于精巢外围的精原细胞中表达,在精母细胞、精细胞和精子中有微弱的表达,其在睾丸间质细胞中也有表达。整体胚胎原位杂交分析结果发现:在青鳉胚胎的整个发育过程中,igf1ra m RNA和igf1rb m RNA呈现了既有重叠又有差异的表达模式。在胚胎发育的早期,igf1ra m RNA和igf1rb m RNA呈现相同的表达模式,igf1ra m RNA和igf1rb m RNA在所有分裂球中均有表达,并且在体节发生期的胚胎到处表达。在受精后胚胎发育的后期(7 d),igf1ra m RNA和igf1rb m RNA呈现相似但又有部分差异的空间表达模式。Igf1ra m RNA主要在肝脏、脑、发育中的胸鳍中大量表达,在性腺中有较弱信号;而igf1rb m RNA在脑、胸鳍、尾部的顶端和性腺中表达。Igf1r在青鳉中的表达模式研究有助于理解IGFs信号通路以及其在脊椎动物生殖发育中的分子机制和作用,同时也为鱼类繁殖提供了一个良好的理论依据。