施氏鲟起源于白垩纪时期,是一种典型的、大型淡水经济鱼类,具有极高的科学研究价值与经济价值。施氏鲟作为我国第一个自主研发的、重要的鲟鱼养殖品种,具有生长快,养殖范围广等优势。目前,世界范围内有关施氏鲟性别分化与性腺发育调控等理论基础研究报道较少,缺乏有效的全雌培育技术手段,已成为以雌性施氏鲟卵生产鲟鱼子酱发展的瓶颈问题,制约了我国鲟鱼产业的健康、可持续发展。此外,由于野生鲟鱼资源的迅速下降,对养殖鲟鱼子酱的需要日益增多,因此急需开发鲟鱼的早期性别鉴别技术和全雌培育及方法。本文以施氏鲟为研究对象,采用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)、cDNA末端快速扩增(RACE)和核酸测序技术对施氏鲟(Acipenser schrenckii)“下丘脑-垂体-性腺”轴发育调控的关键分子Gthα、Fshr和Kiss等基因的cDNA全序列进行克隆,并对其生物信息学进行分析。釆用实时荧光定量法(RT-q PCR)研究施氏鲟早期性腺发育过程中相关基因的组织表达特性与时空变化规律,主要研究结果如下:1.施氏鲟Gthα基因的cDNA全序列长度为645bp,包含54bp的5′非编码区、348bp的开放阅读框和243bp的3′非编码区。该基因共编码115个氨基酸,α-螺旋和无规则卷曲组成二级结构的主要元件,属于含有信号肽和跨膜结构的亲水性蛋白质。氨基酸同源性和进化分析表明,施氏鲟与中华鲟(Acipenser sinensis)GTHα序列一致性最高,与鲟科鱼类亲缘关系最近。实时荧光定量PCR检测发现,Gthα基因的表达具有组织特异性,在性腺、垂体中的表达量较高,显著高于肌肉、肠道等组织(P<0.05)。2.施氏鲟Fshr基因的cDNA全长为2696 bp,包含147 bp的5′非翻译区,1986bp的开放阅读框和608bp的3′非翻译区,共编码661个氨基酸。氨基酸同源性及进化分析表明,施氏鲟与小体鲟FSHR序列一致性最高,亲缘关系最近。组织分布结果显示,Fshr的表达具有广泛性,各组织中均有表达,与其他组织相比,在性腺、垂体中的表达量较高且差异显著(P<0.05)。3.施氏鲟kiss1基因的cDNA全长为522 bp,编码130个氨基酸;kiss2基因的cDNA全长为518 bp,编码149个氨基酸。其中,KISS1和KISS2均以α-螺旋和无规则蜷曲为二级结构中的主要元件,且含有信号肽、无跨膜结构、分泌到细胞外的不稳定亲水性蛋白质。氨基酸序列比对及进化分析表明,施氏鲟KISS1和KISS2具有高度保守区域,与达氏鲟KISS1和KISS2蛋白序列一致性最高,亲缘关系最近。荧光定量PCR结果显示,施氏鲟kiss1和kiss2的表达具有组织特异性,其中kiss1在性腺中的表达量最高,而kiss2在脑中的表达量最高。4.在早期性别分化期间注射Gn RH激动剂(LHRH-A)可影响施氏鲟幼鱼性轴关键基因Gthα、Fshr和Kiss等基因的时空表达规律。其中,与对照组相比,注射LHRH-A抑制施氏鲟垂体组织中Gthα基因的表达量;而性腺组织中Gthα基因呈先升高后降低的表达趋势,注射浓度为3μg/kg组的Gthα表达量,在注射后第3d达最大值,显著高于其它组(P<0.05)。与Gthα基因的表达模式不同,施氏鲟幼鱼垂体组织中和性腺组织中Fshr m RNA的表达量均呈先升高后降低的变化趋势;其中,1μg/kg组在注射3 d时性腺组织中Fshr m RNA的表达量达到最高,而3μg/kg组注射后第3 d在垂体组织中达最大值。5.在施氏鲟性别分化过程中,Kiss1和Kiss2基因的时空表达模式不同。其中,孵化后0～49 d,Kiss2的表达量显著低于Kiss1的表达量,Kiss1基因在孵化后21 d达最大峰值。孵化后64～199 d,Kiss2的表达水平逐渐升高,并在孵化后139 d达到最高峰值后呈下降趋势,而Kiss1的表达量则在孵化后184 d达最大峰值。综上表明,施氏鲟性轴关键基因Gthα、Fshr和kiss的表达均具有组织特异性。早期性别分化期间,LHRH-A可通过HPG轴调控施氏鲟Gthα与Fshr等基因的表达,从而参与施氏鲟早期性腺发育与分化。此外,Kiss1和Kiss2基因参与施氏鲟早期的性别分化与性腺发育,但其表达模式存在差异性。本研究为进一步阐明施氏鲟性别分化与性腺发育的分子调控机制奠定理论基础。