视觉学习记忆作为神经系统的一种重要功能，一直是神经科学研究领域的重点之一。为了探索与视觉学习记忆相关的基因，我们以果蝇为模型，利用已经成功建立起的视觉联想式条件化范式进行了相关功能基因的筛选，其中foraging(for)就是筛选到的候选基因之一。　　 for基因编码果蝇环鸟苷-3’，5’-单磷酸(cGMP)依赖的蛋白激酶(PKG)。PKG蛋白是NO-cGMP信号通路下游重要的效应激酶。在哺乳动物中，PKG参与了长时程增强和长时程抑制的突触可塑性过程，以及某些学习记忆行为。但是由于实验条件的差异和限制，不同动物模型的学习记忆行为学实验结果相互之间还存在许多矛盾。在无脊椎动物中，for基因在果蝇幼虫觅食行为方面发挥着十分重要的作用，这也是这一基因取名为“觅食”的原因。携带forR等位基因的果蝇for基因的表达水平高于另外一种携带forS等位基因的果蝇，这一差异导致它们采用完全不同的觅食策略。尽管for基因在果蝇觅食行为上的功能已经阐释得相对比较清楚，但是for基因编码的PKG在其它复杂行为特别是学习记忆功能中作用却并不十分清楚。本实验室先前有关rut依赖视觉记忆的研究表明：果蝇扇形体的第一层和第五层分别负责储存视觉图形的朝向信息参数与重心高度信息的记忆。本论文通过对上述两种for基因表达存在差异的果蝇视觉图形记忆能力的研究发现，这两种果蝇都能感知和分辨不同的图形，但是for基因水平相对较低的forS果蝇表现出对视觉重心图形的记忆缺陷，而for基因水平相对较高的forR果蝇则表现为正常，暗示了for基因表达下降会损害视觉图形记忆。果蝇全脑荧光免疫组织化学结果显示，PKG蛋白广泛地分布于果蝇的中央脑区，特别是在中央复合体的扇形体和椭球体以及蘑菇体结构有比较特异的表达。为了进一步验证for基因表达下降造成的视觉记忆缺陷表型，我们针对for基因不同转录本的共同区域构建了RNAi干扰片段在体内降低其表达。利用Gal4-UAS系统控制RNAi结构特异地在神经系统中或者局限在中央复合体的扇形体和椭球体内表达RNAi干扰片段，均能有效地破坏果蝇的对视觉图形重心参数的记忆能力。接下来，我们又基于突变体功能挽回的思想对for基因参与视觉图形记忆的充分性进行了论证。以视觉图形记忆存在缺陷的forS等位基因作为遗传学背景，将编码三种PKG蛋白主要亚型的for基因转录本构建成UAS-for+品系在脑内的不同区域进行挽回实验。我们发现for基因有明显表达的扇形体第五层表达三种亚型的任意一种都能显著地挽回果蝇对图形重心参数的记忆障碍，并且仅在成蝇阶段提高for基因的表达就可以实现这种挽回的效应，但是对图形的朝向参数记忆却不能恢复。以for基因为研究对象的结果支持了以往rut基因在扇形体的功能挽回结果。与先前结果不同，当我们尝试在椭球体进行for基因功能挽回时，果蝇的视觉图形记忆也得到了恢复，并且同样仅在成蝇阶段提for基因的表达就可以挽回记忆缺陷。进一步，这种恢复效应不仅可以针对图形重心信息的记忆而且还可以针对图形朝向信息的记忆。另外，我们也证实了在不参与视觉学习记忆的蘑菇体结构内，for基因不能挽回forS的视觉记忆功能的缺陷。　　 综上所述，我们的实验结果初步表明：for基因参与了果蝇视觉图形记忆，其发挥作用的区域可能位于中央复合体的扇形体和椭球体结构，即扇形体依然是for基因依赖的的重要区域，并且首次提出椭球体也可能负责视觉记忆的处理。这些结果初步确定了cGMP-PKG信号通路与果蝇联合型学习记忆之间的联系，并且为进一步研究PKG依赖的视觉学习记忆神经环路奠定了基础。