鸭是水禽类的代表,具有重要的农业经济价值和特殊的免疫学特点,近年来受到越来越多免疫学研究者的关注。免疫球蛋白(immunoglobulin, Ig)是动物适应性免疫系统中的关键分子,目前在几乎所有研究过的鸟类免疫球蛋白轻链(immunoglobulin light chain, IgL)基因位点中,都只有一个功能Vλ基因片段可以参与VJ重组,因此VJ重组引入的序列多样性非常有限。鸟类IgL基因主要依赖基因转换(gene conversion)机制而产生序列多样性,即利用可变区假基因作为序列供体来修饰发生VJ重组的Vλ基因。兔子及一些偶蹄类动物(猪、牛和羊等)的免疫球蛋白基因也能通过基因转换产生多样性,但是人和小鼠免疫球蛋白基因几乎不能发生基因转换。本研究深入解析了北京鸭IgL基因序列,构建了完整的基因位点胚系结构图谱：系统分析了北京鸭IgL基因多样性产生机制的特征,如VJ重组、基因转换、体细胞超突变等。期望通过以上研究,使我们对鸭IgL基因的位点结构和多样性产生机制有更全面深入的认识。我们通过筛选北京鸭基因组细菌人工染色体(bacterial artificial chromosome, BAC)文库,并对筛选到的覆盖北京鸭完整IgL基因位点的BAC克隆进行全长测序,获得了包含北京鸭轻链基因的约210 kb的基因组序列。通过对该序列的分析,结合Southern blotting及RACE实验结果,最终构建了北京鸭IgL基因位点完整胚系结构图。在北京鸭IgL基因位点中,Cx和Jλ基因为单拷贝,这与鸡等其它鸟类一致；而与其它鸟类不同的是,北京鸭IgL基因位点中共有88个Vλ基因片段,其中9个是功能Vλ基因,79个为假基因。88个Vλ基因可以分为两个家族,而9个功能Vλ基因同源性较高,属于同一家族成员。进化树分析显示,这9个功能Vλ基因与其它鸟类的功能Vλ基冈同源性很高,说明鸭多个功能Vλ基因很可能是进化过程中通过基因复制产生的。我们通过特异PCR及序列分析发现,鸭9个功能Vλ基因均能参与VJ重组过程。相比于鸡等其它鸟类,多个V基因参与VJ重组明显增加了鸭IgL基因重组多样性,但与人和小鼠相比仍然很低。北京鸭VλJλ重组片段中还存在少量N核苷酸和P核苷酸插入。比较北京鸭、人、小鼠和鸡的CDRL3区域的长度和氨基酸使用情况发现,北京鸭CDRL3长序列较多且半胱氨酸含量相对高一些。我们还发现,基因转换在北京鸭IgL基因多样性中起到重要作用(21日龄北京鸭中,Vλ1、Vx9和Vλ19基因转换频率为25.3%,平均替换片段长度为45±41 bp；140日龄北京鸭中为36.5%,平均替换片段长度为86±46 bp),而且北京鸭9个功能Vλ基因中都能发生基因转换,从而可显著提高北京鸭IgL基因多样性。为进一步探究为什么小鼠不能利用基因转换机制米增加免疫球蛋白基因的多样性,我们将上述筛选到的携带有完整北京鸭IgL基因位点的BAC克隆进行修饰并制备了转基因小鼠。阳性转基因小鼠中,外源鸭功能Vλ基因都能参与VJ重组。RNA水平检测显示,各家系小鼠均能正常表达内源小鼠Igλ、Igκ及外源鸭IgL基因。进一步的Western blotting实验表明,转基因小鼠中外源鸭IgL基因在蛋白水平也可以表达。通过基因转换分析发现,外源鸭Vλ6、Vλ9和Vx19基因转换频率仅为2.69%,虽然高于野生型小鼠(小鼠IgG,0.1%),但低于北京鸭自身中Vλ6、Vλ9和Vλ19基因转换频率。由此我们推测,野生型小鼠免疫球蛋白基因不发生基因转换,可能是受其基因结构和体内分子微环境共同影响而造成的。综上所述,我们首次获得了鸭IgL基因位点完整胚系结构图,并对其多样性产生机制如VJ重组、体细胞超突变、基因转换等进行了详细研究分析,为人们理解鸭免疫球蛋白基因的多样性产生机制奠定了基础。