生物钟作为内在的记时机制,对于整个生物体的生理和行为都起着重要的作用。根据流行病学的研究发现,生物钟的紊乱经常导致免疫、生理、神经等方面的疾病,甚至癌症的发生。在生物体内,生物钟的分子机制主要是靠转录／翻译的环路形成24小时的振荡。在哺乳动物中,首先CLOCK:BMAL1蛋白复合体作为正向的调节因子通过作用于靶基因启动子区域的E-box激活负向调节因子和生物钟调控基因。负向调节因子Per和Cry转录后形成异二聚体PER:CRY进入细胞核内与正向转录因子相互作用,解除了CLOCK:BMAL1的转录激活作用,从而完成了一个周期的进行。哺乳动物的Per2作为重要的负向调节因子,在生物钟系统起着不可或缺的作用。斑马鱼作为一种重要的生物钟研究模式生物已经有二十几年的历史,由于其突变体的缺乏,极大地限制了斑马鱼在生物钟领域的研究。TALEN作为一种最近兴起的基因组编辑技术,在斑马鱼已经得到较为广泛地应用。在本研究中,首先我们利用TALEN技术成功构建了斑马鱼per2的突变体,并且分别得到了删除11个碱基和插入13个碱基的两种无效突变体。行为检测表明,per2纯合突变体在光暗条件下运动的活动量降低,而在持续黑暗条件下,运动节律相位延迟。我们利用实时定量PCR技术,体外细胞转染和转基因等方法研究发现,在斑马鱼per2突变体中,褪黑素合成的限速酶基因(生物钟控制基因)aanat2明显的上调,生物钟核心基因的表达也都发生了明显的改变。例如,perla、perlb、per3基因的表达在DD和LD条件下出现了明显的下调,crylb、c ry2a和cry2b在突变体中出现了明显的上调,bmallb也出现了明显的下调。转染实验发现Per2能够通过E-box抑制aanat2的表达,能够通过RORE来激活bmallb的表达,由此我们认为per2在生物体内具有双重性的调节作用。进一步利用利用细胞实验我们发现,Per2作用于bmallb是通过激活Ror α而不是通过Rev-erb a来起作用的。我们利用小鼠的系统发现,同样的现象在哺乳动物也是存在,并且由鱼类进化到哺乳类,Per2通过RORE来调节bmall基因的表达过程也发生协同进化的过程。等斑马鱼生长到性成熟,我们分别取了脑,肌肉,心脏和肝脏的组织,定量PCR结果发现per2在对生物钟的调节过程中也是具有组织特异性的。由此说明了per2在斑马鱼生物钟和小鼠一样也是起着重要作用的。我们还对per2在斑马鱼的代谢、生殖和发育中的作用进行了研究,结果发现在斑马鱼per2突变体中,相对于野生型,在突变体中出现了体长、体重的降低,说明per2对于斑马鱼的生长和代谢调节是有作用的。然后我们测定成鱼体内的性激素结果发现,在per2纯合突变体内睾酮和雌二醇的浓度都出现了明显的降低。定量PCR发现,在per2突变体内雄性激素转化为雌性激素催化酶(芳香酶)基因cyp19a的表达出现了明显的改变。对于斑马鱼两个cyp19a基因启动子的甲基化程度调查发现,甲基化程度在突变体中明显地升高。由此生物钟per2的紊乱影响到了芳香酶基因的甲基化格局从而造成了per2突变体生殖的改变。结论：Per2作为斑马鱼生物钟的核心组分,在斑马鱼生物钟中起着重要的作用。Per2能够通过E-box抑制aanat2的表达,能够通过RORE来激活bmallb的表达,由此具有双重性的调节作用。并且我们还发现Per2作用于bmallb是通过激活Rorα而不是通过和Rev-erb a起作用,并且这个系统对生物的调节还具有组织的特异性。另外我们还发现生物钟基因per2的紊乱影响到了芳香酶基因的甲基化格局从而造成了per2突变体生殖的改变。