Hox基因是一类对生物个体发育有十分重要作用的转录因子基因家族,一般成簇的排列在染色体上的,且Hox基因在表达时遵循时空共线性。更为重要的是,Hox基因高度保守,是脊椎动物进化过程中发生过两轮复制的重要分子证据,而本实验室在世界上首次培育成功的两性可育并可连续传代的四倍体鲫鲤新种群,为基因组加倍后基因组的进化研究提供了宝贵的实验材料。本文主要以四倍体鲫鲤(4nAT)及其相关父母本为材料,对Hox基因同源框序列以及HoxC9a基因在基因组加倍后的分子遗传与进化关系进行研究,初步揭示四倍体鲫鲤这一自然界特殊种群的分子进化规律,为脊椎动物包括鱼类在进化过程中的基因组加倍提供资料和证据。本论文的主要研究结果如下：1.以四倍体鲫鲤及其相关亲本的基因组DNA为模板,使用两对特异兼并引物对Hox基因保守的同源框区域进行扩增,回收扩增片段,并对四倍体鲫鲤中152个克隆,红鲫中88个,鲤鱼中83个克隆进行测序,片段长度为108bp或159bp。在四倍体鲫鲤、红鲫和鲤鱼中分别筛选到了23个、22个、19个Hox基因家族的基因,在四倍体鲫鲤及其相关父母本中总共筛选到了29个特异的Hox基因。这些Hox基因片段的获得为研究Hox基因簇的结构提供了数据支持,并为在BAC文库中检测Hox基因簇打下了基础。2.克隆片段中,HoxA3a, HoxA5a, HoxC10a这三个基因在四倍体鲫鲤及其相关亲本中测得数目为149个,占所有测得的Hox基因片段克隆总数目的46.1%。HoxA3a、HoxA5a、HoxC10a这三个基因在红鲫和鲤鱼的基因组中,均具有两种亚型,且红鲫中HoxA3a基因的一个亚型和HoxC10a的一个亚型与鲤鱼的相同。HoxA5a在四倍体鲫鲤中检测到了四种亚型,其中有两个亚型与红鲫相同,另两个亚型与鲤鱼一致。HoxA3a、HoxC10a这两个基因在四倍体鲫鲤中都测得了三个亚型,其中一个亚型是红鲫和鲤鱼共有的,另外两个亚型分别与红鲫和鲤鱼一致。四倍体鲫鲤中HoxA3a, HoxA5a, HoxC10a这三个基因所有亚型都来自其相关亲本,红鲫和鲤鱼。3.基于四倍体鲫鲤中42个、红鲫中29个和鲤鱼24个Hox基因片段的克隆序列,利用MEGA5.0软件构建进化树。在进化树上,来自四倍体鲫鲤、红鲫和鲤鱼同一个旁系同源组的Hox基因聚在一个大支。在这个进化树上,四倍体鲫鲤的36个Hox基因序列最先与其相关亲本红鲫或者鲤鱼聚为一支,然后再与四倍体鲫鲤中该基因的其他亚型聚为一支,四倍体鲫鲤的遗传物质来自红鲫与鲤鱼。4.四倍体鲫鲤的152个Hox基因序列中,HoxA10b的一个基因序列缺失两个碱基,而HoxC13a的一个基因序列有两个碱基的插入。红鲫的88个Hox基因序列中,HoxA11a的一个基因缺失一个碱基。使用Jellyfish软件等软件分析判断,这三个基因序列已经假基因化。本研究以Hox基因为对象,首次证明四倍体鲫鲤基因组中形成了假基因,这可能与基因组加倍后需要减少冗余的基因的有关。5.以四倍体鲫鲤及其相关亲本的基因组DNA为模板,使用一对特异兼并引物扩增HoxC9a基因,片段长度约为1800bp,回收扩增片段并克隆测序。分析比对四倍体鲫鲤及其相关亲本的HoxC9a基因序列,结果表明HoxC9a的基因结构为外显子1—内含子—外显子2,其内含子两端碱基符合"GT-AG"的规则。四倍体鲫鲤HoxC9a基因除了拥有来自红鲫和鲤鱼的亚型外,在四倍体鲫鲤HoxC9a基因中存在一种重组亚型,交换重组发生在内含子区域,其亚型前半部分核苷酸序列与鲤鱼一致,后半部分核苷酸序列与红鲫一致,这个重组基因表明四倍体鲫鲤在减数分裂时,染色体异源联会并发生了交换重组。这种交换重组也为四倍体鲫鲤基因的变异和多样性提供了遗传基础,为加快物种对环境的适应能力和生物进化的进程提供了原始资料。