下丘脑—垂体—性腺(HPG)轴是鱼类体内重要的神经内分泌系统的调控轴。下丘脑分泌促性腺激素释放激素(GnRH),刺激脑垂体产生促黄体生成素(LH)和促卵泡激素(FSH),然后LH和FSH的受体被激活,作用于性腺性类固醇激素合成,促使性腺发育成熟、最终排出精子和卵子。本研究用基因克隆技术、Western Blot技术和RT-PCR技术,以二倍体红鲫、三倍体鱼、四倍体鲫鲤,二倍体团头鲂、三倍体鲫妨、四倍体鲫鲂等多倍体鱼为实验材料,首次对HPG轴中与生殖相关的基因GnRH2、LHβ和FSHβ的表达差异进行了比较研究,获得的主要研究结果如下:1.对不同倍性鲫鲤GnRH2核基因的内含子进行了克隆和序列分析。比较了这四种鱼GnRH2内含子序列之间存在的差异性和共同性,差异性表现在第二内含子序列的长度不同:鲤鱼是545bp,二倍体红鲫是422bp,三倍体鱼是837bp,四倍体鲫鲤是837bp;第三内含子序列的长度不同,鲤鱼是l10bp,二倍体红鲫是120bp,三倍体鱼是128bp,四倍体鲫鲤是128bp。共同性是第二内含子和第三内含,子都是以“GT”起始和“AG”结尾。另外通过子代和父母本的比较,推知子代分别继承了母本和父本的部分基因序列,而且子代还存在新碱基序列的插入,推测子代存在一定程度的异源基因重组,所以子代既继承了父母本的优良性状又比父母本更具多方面的杂交优势。2.比较研究GnRH2基因在不同倍性鲫鲤组织中的表达情况。从mRNA和蛋白水平上看,GnRH2基因在四倍体鲫鲤的中脑、垂体中表达,中脑的表达量要高于垂体,其基因转录翻译主要存在于中脑组织中,并且在GnRH的信号转导通路中起上游重要因子的传递作用,参与调节下游因子促性腺激素等其它激素的释放。用Western Blot技术分析,我们可以知道在繁殖季节GnRH2基因在四倍体鲫鲤中脑的表达水平最高,三倍体鱼最低;而非繁殖季节在三倍体鱼中脑的表达最高。我们推测可能在非繁殖季节,GnRH基因的信号调控异常是存在某种下游信号因子形成一条负反馈信号通路,抑制了 GnRH2基因的正常下调,造成了三倍体鱼性腺出现异常致使不育。3.比较研究GnRH2基因在不同倍性鲫鲂组织中的表达情况。从mRNA和蛋白水平上看,GnRH2基因在四倍体鲫鲂的中脑、垂体中表达,中脑的表达量要高于垂体,其基因转录翻译主要存在于中脑组织中。用Western Blot和RT-PCR技术分析,我们可以知道在繁殖季节GnRH2基因在四倍体鲫鲂中脑的表达水平最高,三倍体鲫鲂最低;而非繁殖季节在三倍体鲫鲂中脑的表达最高。我们推测可能在非繁殖季节,GnRH基因的信号调控异常是存在某种下游信号因子形成一条负反馈信号通路,抑制了 GnRH2基因的正常下调,造成了三倍体鱼性腺败育。4.对异源四倍体鲫鲤的LHβ基因在不同组织和不同发育时期进行表达差异分析。从mRNA和蛋白水平上看,LHβ基因只在四倍体鲫鲤的脑垂体中表达,在其它的组织中几乎不表达。说明LH主要是由腺垂体区的GTH细胞进行分泌。而且通过mRNA水平上对不同发育时期的一龄、二龄、三龄的四倍体鲫鲤的LHβ基因进行表达差异分析,得出LHβ基因在促进配子的发育和性腺最终成熟过程中起重要的作用。另外,在四倍体发育前期就有表达,我们推测与四倍体鱼性成熟年龄提前有关系。5.对异源四倍体鲫鲤的FSHβ基因在不同发育时期进行表达差异分析。通过mRNA和蛋白水平上对不同发育时期的一龄、二龄、三龄的四倍体鲫鲤的FSHβ基因进行表达差异分析,得出FSHβ基因在促进配子的发育和性腺最终成熟过程中起重要的作用。另外,在四倍体发育前期就有表达,我们推测与四倍体鱼性成熟年龄提前有关系。总之,对不同倍性鱼的研究,说明不同倍性鱼GnRH2、LHβ、FSHβ表达存在差异,可能与四倍体可育和三倍体不育有关,证明HPG轴上的相关基因在鱼类生殖发育和繁殖过程的调控起着重要的作用,这为我们以后在低等脊椎动物进行基因的功能研究提供了分子生物学上的理论基础。