Sox（Sry-related HMG-box）基因家族是一类与哺乳动物睾丸决定基因Sry基因保守区具有高度序列相似性的转录因子家族,在性别决定和分化等生物学过程中发挥关键作用。在硬骨鱼类中,很多物种经历了一次甚至多次基因组加倍,使得鱼类中Sox基因数目众多,是研究基因家族起源与功能分化的良好材料。黄河鲤作为河南省名优水产经济品种,具有重大的经济价值,学界公认其基因组经历了多次加倍,对其Sox基因进行全面分析有助于了解多倍体鱼类中基因家族的演化和功能异变。本研究以鲤鱼全基因组数据和多种组织转录物数据为素材,应用生物信息学方法系统地鉴定和分析了CcSox基因家族成员数量、基因结构、染色体定位以及进化和功能,同时对CcSox基因在不同组织中的表达模式进行了研究。获得的主要结果如下:1.在鲤鱼基因组中共鉴定到39个Sox基因,分布在不同的染色体或序列骨架上。依据其氨基酸序列保守基序和系统进化关系,39个CcSox家族成员被细分到7个亚族中,不同亚族之间其基因结构在是有差异的,但是在同亚族之中,基因的外显子-内含子结构具有一定的保守性。蛋白特性分析显示,CcSox蛋白的氨基酸序列长度为238～733aa,等电点的范围是4.98～9.82,均为亲水性核蛋白。2.基因复制分析结果表明,CcSox基因家族中共发现6对复制基因,分别为Sox1b-1/Sox1b-2、Sox4a-1/Sox4a-3、Sox12-1/Sox12-2、Sox14-1/Sox14-2、Sox19a-1/Sox19a-2和Sox32-1/Sox32-2,同时结合它们在染色体上的位置推断,均是基因组多倍化或染色体片段复制产生的重复基因。环境压力分析结果发现6对重复基因的Ka/Ks＜1,表明这些基因在复制后经历了纯化选择作用,其功能并没有发生严重的分化。3.组织表达模式分析表明CcSox基因在不同组织中的表达水平差异很大,但是均在脑中显著表达,只有CcSox19b和CcSox30是例外,二者的主要表达场所是性腺。4.黄河鲤由于雌性生长速度远大于雄性个体,其性别决定和分化机制研究受到广泛重视。由于B1亚族基因与性别分化具有密切关系,我们依据本实验室的转录物组序列资料,对CcSoxB1亚族基因进行详尽分析。鲤鱼中该亚族的6个基因分别为CcSox1a/b、CcSox2、CcSox3和CcSox19a/b,其中前四个无内含子,后两个基因有一个内含子存在。系统进化分析表明,CcSoxB1基因与斑马鱼和青鳉最为亲近;染色体共线性分析表明,CcSox3和CcSox19a两侧的基因排列在鱼类中高度保守,其余成员两侧的基因排列则发生了巨大的变化;上游3000bp区域内的转录因子结合位点的预测表明,FOXD3、FOXJ2、Oct1等转录因子的结合位点大量出现,这些转录因子已被证明广泛参与了脊椎动物的神经系统的调节、肿瘤的抑制和黑色素生成等生物学过程中,并扮演着重要的角色;组织表达模式分析表明CcSoxB1基因在大脑中显著表达并且表现出性别二态性,这说明CcSoxB1基因在神经发育中发挥着关键作用并且可能参与了性别分化。这些结果为进一步理解硬骨鱼中Sox B1亚族基因的主要功能提供新的信息。5.文献报道纳米银能够严重干扰动物脑组织的分化并对性腺的发育及生殖细胞形成产生重要影响。考虑到CcSoxB1亚族基因的主要表达场所是脑和性腺,我们用不同浓度的纳米银处理3～4月龄的幼鱼,检测不同组织中CcSoxB1基因的表达变化。结果发现,随着处理浓度的升高,在不同组织中CcSoxB1亚族基因的表达水平有着不同程度的表达变化,其中CcSox2在脑中均显著下降,该亚族其余基因在脑中的表达水平呈现先升高再降低的趋势,这些结果间接证明了Sox B1亚族基因在性腺分化和神经系统发育过程中具有重要作用。6.结合高通量转录组测序技术,对纳米银胁迫下不同时期的黄河鲤幼鱼脑、精巢和卵巢3种组织转录组进行分析,以期揭示其中可能的分子机制。经过测序共得到了64.12Gb的clean data,Q30＞93.5%,平均GC含量为48.07%。GO功能和KEGG通路富集分析综合显示,不同比较组的DEGs参与分子功能最多,其次是生物过程,在细胞组分上最少,同时在激素分泌、信号转导、免疫应答以及氨基酸代谢等通路上显著富集,说明了黄河鲤在AgNP胁迫下会通过改变信号传递过程来调控相关生理生化代谢途径。文章首次系统分析了黄河鲤基因组中Sox基因的鉴定、结构和演化。所得结果丰富了人们对鲤鱼Sox基因的认识,为组学时代的基因组数据和转录物组数据联合分析上以全面研究某一基因家族提供了有益的尝试,同时在AgNP对硬骨鱼类神经与性别决定方面的作用机制研究上提供了一定的参考。