嗅球(olfactory bulb,OB)是由多个嗅觉受体(odor receptor， OR)特异性嗅小球组成，每个嗅小球(glomerulus)内聚集着表达相同嗅受体的嗅觉神经元(olfactory sensory neuron,OSN)轴突。不同的嗅觉神经元轴突投射到嗅球的不同位置。这是一个复杂的生物学问题。这一过程可以大致分为两个阶段：在发育的早期，嗅觉神经元将轴突延伸到嗅球，并在嗅球中分离形成原始的嗅小球结构；随后，表达不同气味受体(odors receptor,OR)的嗅觉神经元轴突逐步分离，表达相同OR的嗅觉神经元轴突逐渐聚集，形成成熟的嗅小球。斑马鱼胚通体透明，可以离开母体存活，是研究早期原始嗅小球(protoglomeruli)靶向投射的最佳动物模型。在受精后72小时期(days post-fertilization,dpf)，斑马鱼嗅球内含有12个定位明确的原始嗅小球。但是，哺乳类嗅觉系统更加复杂,有大量的实验是在哺乳动物鼠类中进行的。本论文的目的是在基因进化层面，探讨第3类脑信号蛋白(Semaphorin3 ， Sema3 )及其受体神经纤毛蛋白(Neuropilin，Nrp)在物种间进化的过程，明确其在嗅球发育过程中的作用机制，为在斑马鱼中研究嗅觉发育提供进一步的依据。并且明确在斑马鱼嗅觉发育过程中，参与轴突投射到原始嗅小球的Sema3及其受体的种类，并分析其可能的结合方式。为进一步理解神经导向分子在嗅觉系统发育中的作用机制打下基础。
　　我们通过交叉结合实验和氨基酸序列分析，发现，在进化层面，除了少数的Sema3，小鼠和斑马鱼的同源Sema3更倾向于与相同的Nrp结合。在脊椎动物谱系附近出现的新的Sema3，或者说是Sema的亚型，与原来的同源蛋白选择了同样的Nrp。这表明，在非常长的时间周期内，在这一类重要的神经导向分子在功能上保持了高度的同一性。同源的sema3在基因进化层面的异化过程，更多的集中在发育过程中的表达模式，而不是进化出新的生物学特性。
　　另外，在斑马鱼的嗅觉发育过程中，我们通过体外杂交实验首次发现，有多种Sema3在嗅觉系统中表达。这些Sema3是在以往的嗅觉发育的研究中没有涉及的。三种基因缺陷型：nrp1a、nrp1b和nrp2b的基因缺陷型的嗅神经轴突投射错误，与sema3d基因缺陷型的表型并不完全一致。这提示，多种Sema3在形成原始嗅小球、产生嗅球定位投射的过程中起协同作用。以上这些研究表明，斑马鱼作为研究早期嗅觉神经轴突的定位和导向投射的动物模型是非常有优势的，为今后进一步研究斑马鱼嗅觉系统发育中Sema/Nrp蛋白的信号转导、基因表达和功能位点、和具体的导向作用的研究奠定了基础。