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生物节律是生物体为了适应环境而形成的时间周期现象,日节律是生物节律中一种重要的时间节律,日节律现象几乎存在所有的生物体内。光周期是调控动物日节律的主要环境因子,日节律在生物体内也受生物钟基因的调控。Per1是动物体内调控日节律的主要生物钟基因。黑线毛足鼠(Phodopus sungorus)属于啮齿目,仓鼠科,毛足鼠属,具有行动缓慢,繁殖力强,好饲养,易于捕获等特点。黑线毛足鼠对光周期敏感,可作为研究光周期调控动物生理行为的实验动物模型。本试验以黑线毛足鼠为材料,分别用长光周期(16L:8D,LD)和短光周期(8L:16D,SD)处理30天,研究不同光周期条件下,黑线毛足鼠的生理和行为的日节律现象,用RT-PCR技术克隆黑线毛足鼠Per1的部分cDNA序列,并采用实时荧光定量PCR方法研究黑线毛足鼠下丘脑中Per1 mRNA水平的日节律模式,探究生物钟基因Per1调控哺乳动物生理行为的日节律效应。研究结果表明,不同光周期条件处理后,24小时内黑线毛足鼠在生理、行为和Per1在下丘脑的表达水平均存在显著性差异(P<0.05)。生理学研究结果显示,不同光周期条件下,黑线毛足鼠的静息代谢率在4点、16点和20点具有显著性差异(P<0.05),在24点具有极显著性差异(P<0.01),在其余时刻均不具有显著性差异(P>0.05),表明光周期在调控动物的生理日节律方面发挥重要作用。行为学研究结果显示:(1)中央活动距离。在12点和20点存在显著性差异(P<0.05),在4点存在极显著差异(P<0.01),在其余时刻上均不具有显著性差异(P>0.05);4点,在LD条件下的黑线毛足鼠的中央活动距离极显著高于在SD处理的个体(P<0.05);12点和20点,在SD的中央活动距离显著高于LD(P<0.05)。(2)总活动距离。8点,SD条件下个体的总活动距离显著高于LD处理的个体(P<0.05);20点,SD条件下黑线毛足鼠的总活动距离极显著高于LD处理的个体(P<0.01),在其余时刻均不具有显著性差异(P>0.05)。(3)中央活动量。在8点,黑线毛足鼠在SD条件下的中央活动量显著高于LD条件下的中央活动量(P<0.05),在4点,黑线毛足鼠在LD条件下的中央活动量极显著高于SD条件下的中央活动量(P<0.01),在其余时刻上均不具有显著性差异(P>0.05)。(4)总活动量。在8点,SD条件下个体的总活动量显著高于LD条件(P<0.05),在20点,SD条件下个体的总活动量极显著高于LD条件(P<0.01),在其余时刻上均不具有显著性差异(P>0.05)。(5)中央活动时间。在12点,SD处理黑线毛足鼠的中央活动时间显著高于LD处理个体,在其余时刻上均不具有显著性差异(P>0.05)。因此,黑线毛足鼠在不同光周期条件下的活动度、活动距离和活动时间均存在显著性差异,提示黑线毛足鼠的行为受光周期的影响。本研究克隆了黑线毛足鼠Per1基因897 bp的cDNA序列,共编码297个氨基酸;同源性对比结果显示,黑线毛足鼠(Phodopus sungorus)与黑线仓鼠(Cricetulus Barabensis)、小鼠(Mus musculus)、大鼠(Rattus norvegicus)等啮齿动物亲缘关系较近,与灵长类、偶蹄类等物种的亲缘关系较远,这一结果与传统的物种分类相似,提示了Per1进化的保守性,也证明了实验所获得的基因序列的正确性。实时定量PCR研究结果显示:(1)在8点、16点和20点,Per1在LD条件下的相对表达量与SD条件下的表达量具有显著性差异(P<0.05));在4点和24点,Per1基因的相对表达量在LD与SD间具有极显著差异(P<0.01)。(2)在4点、8点、16点和20点,LD条件下Per1的相对表达量显著高于SD处理的个体(P<0.05);而在24点,Per1的相对表达量在SD条件下显著高于LD条件下的表达量(P<0.05)。(3)LD条件下,Per1的相对表达量在4点最高,20点最低;而在SD条件下,Per1的相对表达量在24点最高,16点最低。提示黑线毛足鼠下丘脑中Per1基因的相对表达量受光周期的影响,推测光周期通过影响黑线毛足鼠下丘脑中Per1的日节律表达模式,进而调节黑线毛足鼠的生理和行为。综上所述,本研究探究了光周期对黑线毛足鼠生理、行为和Per1在黑线毛足鼠表达的日节律模式,为探究生物钟基因Per1在调控动物生理行为中的作用奠定了基础,具有重要理论的意义。