文昌鱼(Amphioxus)属头索动物(Cephalochordata)，代表着从无脊椎动物到脊椎动物进化过程中一个重要的过渡阶段。一方面，文昌鱼形体结构的基本特征与脊椎动物的祖先极为相似，使之成为研究脊椎动物形体模式发生机制进化的最佳模型。另一方面从比较基因组的角度看，文昌鱼与脊椎动物的祖先歧化后独立进化长达5.5亿年，其自身种系的进化史和特有的基因倍增、功能分化和基因丢失也不容忽视。近些年的研究表明，对脊椎动物和与它亲缘关系接近的类群之间进行比较基因组分析，发育调控基因的系统进化分析，以及比较发育生物学的研究，可以提供很多有关脊椎动物起源和进化的线索，进一步揭示进化过程中基因和发育调控是如何改变的。因此虽然文昌鱼不是脊椎动物的直接祖先，但是它是现存的与脊椎动物直接祖先最接近的无脊椎动物，是研究动物进化和动物胚胎发育的典型材料。 本文首次报道了围绕文昌鱼发育相关基因AmphiSom、Tropomyosin和eIF3k的研究工作。 首先介绍文昌鱼体节分化相关基因AmphiSom。最初，AmphiSom是从文昌鱼18h cDNA文库中获得的一个长度为1200bp的序列，利用生物学软件分析其可能有一个编码154个氨基酸的开放阅读框，分析cDNA序列发现在我们假定的起始密码子之前有同框的终止密码子，由此推测得到了一个完整的文昌鱼AmphiSom的开放阅读框。SouthernBlotting中，用多种内切酶酶切后的基因组DNA与随机引物标记的AmphiSom DNA探针杂交，结果只有一条带存在，显示在文昌鱼中AmphiSom可能只有一个拷贝。原位杂交结果显示AmphiSom的转录表达分为两个阶段。首先在早于文昌鱼受精后9h以前的发育阶段没有检测到AmphiSom的转录本。从原肠胚晚期/神经胚早期(受精后9h)开始，AmphiSom的转录产物位于前三个初生体节以及预定体节中胚层(PSM)；随着早期胚胎的不断发育，观察到AmphiSom随着体节的形成，在正在形成中的体节和初生体节中保持较强的表达，同时，在已经 形成的体节中，表达迅速下调；整个神经胚期，AmphiSom在新生体节和正在形成的体节中的杂交信号可以很明显的观察到；之后随着发育的进行，肌节中的AmphiSom转录产物开始由前向后沿着前后轴逐渐减少，即仍然在发育中的肌节中保留，但杂交信号逐渐减弱，在已形成的体节中逐渐消失，在尾芽中有着强表达；在幼虫时期，沿前后轴的最后端尾芽处仍能观察到AmphiSom的转录产物；在受精后72h的幼虫中未检测到AmphiSom的杂交信号。我在成体的切片原位杂交中，发现AmphiSom在卵巢、肝盲囊、肠壁和微血管中有表达。 通过文献可以得知，Wnt信号与体节的分化相关，而LiCl处理胚胎又会影响wnt信号通路，因此我利用AmphiMRF2作为参照，进一步研究了AmphiSom在LiCl处理胚胎中的表达图式。对文昌鱼AmphiMRF2和AmphiSom发育表达模式的比较研究表明，这两个基因在神经胚期的表达区域均扩大，表达强度都有所加强，不仅在中胚层在内胚层也有所表达。因此我认为AmphiSom可能和Wnt信号通路有一定的关系，为了进一步研究AmphiSom的功能，我构建了AmphiSom的体内表达载体。 其次，因试图对文昌鱼的脊索、肌肉以及体节的发育有一个系统的研究，我又合成引物得到了文昌鱼的Tropomyosin基因。利用RT-PCR的方法得到它的全长，该基因编码一段284个氨基酸残基的多肽，和其他物种的Tropomyosin有很高的同源性。将文昌鱼丁Tropomyosin和在其他物种中的同源物进行比对建树，发现和传统的分类学观点一致。通过原位杂交我了解到，Tropomyosin在文昌鱼早期发育的表达最早从原肠胚晚期神经胚早期开始，在原肠胚期定位于分化中的中内胚层。到神经胚期，Tropomyosin，的表达出现在发育中的体节和脊索中。随着发育的进行，Tropomyosin的表达稳定的集中在体节、脊索处。到72小时幼虫阶段，Tropomyosin的表达仍然在肌节内。成体的切片原位杂交结果显示，在文昌鱼成体中，Tropomyosin肌节中的表达大幅度下调，只有很微弱表达，而在神经管细胞和脊索处仍然可以检测到表达的明显存在，在外胚层和表皮内没有发现杂交信号。研究结果表明，Tropomyosin的 表达不仅与文昌鱼多种早期发育事件相关，参与文昌鱼胚胎躯体模式的构建，而且在成体的生命活动中发挥重要作用。 通过cDNA文库的大规模的测序，我得到一段EST，经过Blast比对发现和其他物种elF3k基因有着很高的同源性。该cDNA有930bp个碱基组成。与人，小鼠，挪威鼠，狗，牛，斑马鱼，爪蟾，果蝇同源基因的同源性都在67％以上。并且该编码蛋白含有elF3k蛋白特殊的结构域，我们命名该基因为文昌鱼elF3k基因。我用总共11个不同物种的elF3k同源物比对进行建树，分析该基因的系统进化。并且通过原位杂交研究其在文昌鱼中的表达模式。原位杂交结果显示，文昌鱼中elF3k最初从卵裂期开始表达，集中在受精卵和四细胞期的细胞质中。到了囊胚期，elF3k的表达下调，逐渐消失，一直持续到原肠胚期，整个胚胎中都检测不到elF3k的转录本，到了12小时神经胚期，文昌鱼elF3k的表达逐渐出现在神经外胚层和背部中胚层中，神经板区域有着明显的表达。随着发育的进行，到了神经胚晚期，elF3k的表达主要集中在消化道和肌节，并且随着发育的进行，文昌鱼elF3k稳定的表达在神经管、体节和消化管壁中，一直到幼虫阶段我发现elF3k在鳃区有着特异性的表达。在文昌鱼成体中，elF3k的表达并不象胚胎中在肌肉中有着明显的表达，elF3k在肌肉中的表达下调，表达区域主要集中在神经管、肝盲囊、肠和体腔壁，尤其在神经索中有着强烈的表达。说明文昌鱼elF3k足基因也许和文昌鱼的神经形成以及神经功能的行使相关，对于进一步的研究神经系统的进化有着比较重要的意义。 铁在所有的细胞的代谢中起着重要的作用，例如细胞氧的运输、电子传递、DNA的复制、光合作用和细胞的增殖等代谢过程都与铁的功能密切相关。同时铁是一些蛋白质的必需成分(例如在酶，辅因子中)。对于生物体而言，在细胞内铁的代谢和其稳态的维持是必须的，由转铁蛋白进行铁的吸收和通过铁蛋白ferritin进行的铁的汇集共同形成了铁的稳态。细胞内铁稳态的控制一般是通过后翻译调控来控制的。但是 由于铁的不可溶性，若在胞质内自由存在对细胞会产生毒性，所以体内需要存在储存铁的蛋白质。铁蛋白ferritin (apo ferritin-fecomplex)是在很多生物有机体中发现的一个铁贮存和矿化蛋白。我研究和报道了文昌鱼铁蛋白ferritin一个亚基的同源基因的全长cDNA序列，对文昌鱼铁蛋白ferritin可能的结构进行了分析和预测，并与多种真核生物中的铁蛋白ferritin进行同源性比较，为认识文昌鱼铁蛋白ferritin和研究该分子的进化和功能提供了资料。