异源四倍体鲫鲤是红鲫(Carassius auratus red var.,♀)和湘江野鲤(Cyprinus carpio,(?))远源杂交获得的后代,是世界上首次获得的两性可育、遗传性状稳定的多倍体群体。用雄性异源四倍体鲫鲤与雌性二倍体日本白鲫(Carassius auratus cuvieri)交配产生了不育的三倍体湘云鲫。三倍体湘云鲫具有多种优势,如性腺不育、生长速度快、肉质鲜美、抗病能力强。异源四倍体鲫鲤和三倍体湘云鲫的获得为不同倍性鱼生物学的比较研究提供了重要的生物学平台。鱼类的生长是一个相当复杂的生理过程,受到众多激素的调节。其中GH/IGF轴在鱼类的生长调控中发挥着重要的作用。GH/IGF轴主要包括有生长激素(GH)、生长激素受体(GHR)和胰岛素样生长因子(IGF)。GH通过与靶细胞膜表面的GHR结合,启动细胞内的信号传导机制,促进IGF-1的表达。IGF-1通过血液循环到达机体组织,促进组织细胞的生长和分化。本研究首次系统地分析了二倍体红鲫,三倍体湘云鲫和异源四倍体鲫鲤的GH/IGF轴相关基因的表达情况,为三倍体湘云鲫的快速生长提供了重要的内分泌调控机制的分子生物学证据。本研究的主要内容如下：1)采用PCR扩增的方法,克隆得到了不同倍性鱼的GH、GHR和IGF-1基因的cDNA序列。所得到的GH、GHR和IGF-1的氨基酸序列均含有其保守的结构,如保守的半胱氨酸残基,N-糖基化位点等。序列比对结果显示,所得到的相关基因的序列与鱼类有较高的相似性,而与哺乳动物的相似性较低。构建的进化树也显示出与鱼类的高度相似性。这些结果表明,GH、GHR以及IGF-1基因在进化过程中是相对保守的。2)比较研究了GH、GHR和IGF-1基因在不同倍性鲫鲤中的表达情况。研究结果表明GH只在垂体中特异表达,而GHR和IGF-1是广泛性表达的基因,在研究的各个组织中均有表达,并且肝脏中的表达量最高。在繁殖季节和非繁殖季节,垂体中的GH、肝脏中的GHR,肝脏和肌肉中的IGF-1在三倍体湘云鲫的表达量显著地高于二倍体红鲫和异源四倍体鲫鲤。GH/IGF轴相关基因在三倍体湘云鲫中的高表达可能是其快速生长的原因之一。3)分析了GH/IGF轴相关基因在不同温度和营养条件下在不同倍性鲫鲤中的表达情况。在不同倍性鲫鲤中,在各个温度梯度下,三倍体湘云鲫中的表达量均显著高于二倍体红鲫的表达量。但在同一种鱼中,不同的温度对于GH、GHR和IGF-1的表达影响不大,各个基因的表达没有显著的变化。处于禁食状态下的实验鱼,GH、GHR和IGF-1的表达量比喂食状态下的表达量低。但不管在禁食状态还是喂食状态下,三倍体湘云鲫中的表达量均高于二倍体红鲫的表达量。这些结果说明,三倍体湘云鲫GH/IGF轴相关基因的高表达并不是由环境因素引起的,而是由自身的遗传特征导致的。4)应用荧光实时定量PCR和免疫组织化学分析了IGF-1基因在不同倍性鲫鲤卵巢中的表达和定位分析,并研究了hCG和E2对卵巢和肝脏中IGF-1基因的调控作用。研究结果表明,三倍体湘云鲫卵巢中的IGF-1mRNA在繁殖季节和非繁殖季节中的表达量均高于二倍体红鲫和异源四倍体鲫鲤的表达量。免疫组织化学的结果显示,IGF-1蛋白表达于早期卵母细胞、颗粒细胞、滤泡细胞和成熟卵母细胞的放射膜的外层细胞。体内注射实验证明,hCG和E2能够抑制卵巢和肝脏中IGF-1的表达。这些结果说明三倍体湘云鲫HPG轴基因表达紊乱,不能激活下游的信号传导通路,从而不能正常抑制IGF-1的表达,导致了三倍体湘云鲫卵巢和肝脏中的IGF-1表达的上升。5)采用RT-PCR方法,克隆得到了不同倍性鲫鲤的IGF-2基因,并对IGF-2在不同倍性鲫鲤中的表达进行了分析。研究结果表明所得到的IGF-2基因均含有保守的半胱氨酸残基；序列比对发现所得到的IGF-2基因与鲤科鱼类的IGF-2基因有较高的相似性,而与哺乳动物的相似性较低。IGF-2是广泛性表达的基因,在各个组织中均有表达,并且在肝脏中的表达量最高。在繁殖季节,三倍体湘云鲫的表达量高于二倍体红鲫和异源四倍体鲫鲤,而在非繁殖季节,IGF-2基因的表达在三种鱼之间没有显著的差异性,说明IGF-2基因与在三倍体湘云鲫的快速生长有着正相关性。综上所述,三倍体湘云鲫垂体中高比例的STH细胞,导致垂体中GH的表达量上升,从而导致肝脏中GHR的表达量上升,最终导致肝脏和肌肉中的IGF-1基因的高表达,促进了三倍体的快速生长；另外,三倍体湘云鲫HPG轴相关基因表达紊乱,不能激活下游的信号传导通路,从而不能正常抑制IGF-1的表达,导致IGF-1表达的上升,可能导致三倍体湘云鲫的快速生长。