摘要
金钱鱼（Scatophagusargus）又名金鼓鱼，是我国东南沿海重要名特优经济鱼类，兼具商业和观赏价值。目前，金钱鱼的人工繁育技术已被攻克，但繁育调控机制仍有待解析。在鱼类繁殖过程中，生殖器官的发育与生殖细胞的成熟尤为关键，其依赖于胞外基质（extracellularmatrix，ECM）结构的重塑与代谢来保持生殖腺的结构完整性、组织有序性和代谢调节。基质金属蛋白酶（matrixmetalloproteinase，MMP）是一种含锌内肽酶，也是ECM调控网络中最重要的蛋白酶，参与ECM分子的分解代谢过程，但其在金钱鱼的繁育过程中的表达及功能尚不清楚，有待研究。基于前期金钱鱼基因组和性腺转录组数据，本研究鉴定、分离了金钱鱼MMP基因家族成员，开展了该家族成员的系统进化树构建、基因结构和共线性分析，检测了不同时期和性腺不同发育阶段金钱鱼mmp基因在性腺中的相对表达量，并通过在体和离体实验探究了性激素17β-雌二醇（E2）对金钱鱼性腺中mmp基因表达的影响。研究结果如下： 1、基于金钱鱼基因组数据，本文共分离和鉴定了23个mmp基因，根据其编码的蛋白结构差异，该家族成员被分为4类：经典型MMP（mmp13、-19、-20a和-20b），明胶酶（mmp2和mmp9），膜型MMP（膜I型MMP，mmp14a、-14a、-15a、-15b、-16a、-16b和-24以及基磷脂酰肌醇（GPI）锚定型MMP（mmp17a、-17b和-25），含类弗林蛋白酶切位点MMP（mmp11、-21、-23b、-23bb和-28）。构建系统进化树的结果显示，MMP基因家族蛋白聚类为4个大类：（1）具有弗林蛋白识别位点的MMP；（2）膜型MMP；（3）明胶酶；（4）结构简单型MMP蛋白。共线性分析结果显示，在脊椎动物基因组中存在一个MMP基因家族的基因簇，硬骨鱼中特有的全基因组复制（teleostspecialwhole-genomeduplication，TS-WGD）参与了硬骨鱼MMP基因家族的形成。基因结构分析表明，硬骨鱼中该家族成员的基因结构在较为保守。 2、基于实验室前期的雌、雄金钱鱼性腺转录组数据，11个mmp基因在金钱鱼性腺中高表达，分别是mmp2、mmp9、mmp11b、mmp14a、mmp15a、mmp15b、mmp16a、mmp17a、mmp23b、mmp24和mmp28。组织分布的结果显示，这些mmp基因主要在金钱鱼的体肾、脾脏、垂体和性腺中表达，且在性腺和体肾中呈性别二态性表达。此外，利用qPCR分析了金钱鱼mmp基因在不同发育阶段（II-IV期）和不同发育时期（4-12月龄）性腺中的表达，结果显示，mmp28在卵巢中的相对表达水平显著高于精巢中的表达水平，其余基因则在精巢中的相对表达水平高于卵巢中表达水平。 3、利用外源17β-雌二醇（E2）长期投喂性腺未分化的雄性金钱鱼，成功诱导其精巢性逆转为间性的精-卵巢，最终发育为卵巢。本文利用qPCR检测了11个mmp基因在雄鱼精-卵巢中的表达模式，结果显示，间性精-卵巢中mmp15a、-15b、-16a、-17a和-24的相对表达水平显著低于雄鱼精巢中的表达水平，与雌鱼卵巢中的表达水平没有显著差异。此外，雌、雄金钱鱼在体注射17b-雌二醇（E2）6h后，利用qPCR分析了性腺中mmp基因的相对表达水平变化，结果显示E2能显著下调精巢中mmp2、-9、-b和-14a的相对表达水平，而上调其在卵巢中的表达，E2对精巢和卵巢中mmp基因的相对表达水平的影响呈现性别差异。通过不同浓度的E2离体孵育金钱鱼的精巢和卵巢6h后，利用qPCR分析性腺中mmp基因的相对表达水平变化，结果显示E2能上调精巢和卵巢中mmp2与mmp9的相对表达水平。 综上所述，本研究分离、鉴定了金钱鱼mmp基因，开展了它们的生物信息学分析，分析了它们在性腺发育过程中的表达模式，研究了性激素E2对其表达的影响，为阐明mmp基因在金钱鱼性腺发育与成熟过程中功能研究奠定了基础。
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