蝙蝠隶属于翼手目,是哺乳动物中进化极为成功的一大类动物类群。传统分类学将其分为大蝙蝠亚目和小蝙蝠亚目。其中大蝙蝠亚目的物种以水果或花蜜为食,普遍分布在热带或亚热带地区,不具备冬眠能力。小蝙蝠亚目的蝙蝠与之不同,其主要依靠发达的回声定位能力来捕食昆虫,绝大部分物种能够通过进入冬眠状态来应对极端环境。随着分子系统学的兴起,翼手目被重新划分为两个新的亚目,即阴翼手亚目和阳翼手亚目。蝙蝠复杂多样的食性以及部分物种能够深入冬眠使其成为了研究能量代谢适应性的理想动物模型。近年来的分子系统发育研究表明阴翼手亚目和阳翼手亚目中的小蝙蝠物种在起源上是并系群。基于这样的系统发育关系,许多与能量代谢相关的基因在表达、功能和分子进化方面的适应性问题需要更加深入地研究和探讨。本论文的第一部分是对与食性相关的重要消化性水解酶——胰三酰甘油脂肪酶PTL的功能适应性研究。首先,我们对PTL在转录和翻译水平的表达模式进行了考察。发现不同亚目的食虫蝙蝠在多个组织器官中具有相似的基因表达水平,而果蝠中的基因表达不像食虫蝙蝠一样具有组织器官特异性。其次,PTL在蝙蝠物种中表现出区别于模式生物的,受催化环境影响的活性反应。并且体外实验证明食虫蝙蝠的PTL对酯键的催化活性远高于果蝠。对不同食性蝙蝠PTL的蛋白结构模拟和生化分析进一步解释了其功能的差别。最后对Pnlip基因编码区的分子进化分析表明,在食虫蝙蝠中发生的平行氨基酸替代可能对该蛋白在脂质代谢中的功能造成潜在的影响。因此本研究从蛋白功能和分子水平阐述了PTL与食性相关的适应性变化,为进一步地探讨蝙蝠独特的食性差异与消化代谢功能之间的适应性进化打下了基础。本论文的第二部分是对转录因子PPARa在蝙蝠冬眠中的适应性展开研究。我们从分子进化,表达和基因组层面分别探讨了蝙蝠PPARa在冬眠过程中对脂质代谢的调控作用。其适应性首先源于冬眠蝙蝠PPARa在功能上的保守。与非冬眠蝙蝠相比,PPARa在冬眠蝙蝠中的高表达,以及在冬眠物种冬眠时期的表达上调证实了其对冬眠这一生理过程的反应。在随后对基因组层面的研究中,我们发现冬眠蝙蝠的PPARa对靶基因的作用具有更为广泛的调控,并扩大物种范围将PPARa对冬眠的重要功能扩展至整个哺乳动物类群中。因此,证明基因组信息与基因调控过程(转录和翻译)共同参与影响冬眠进化的适应性历程。总之,本论文初步研究了与蝙蝠食性和冬眠适应性相关的重要功能基因与其蛋白的表达调控。由于蝙蝠这一类群对生存环境的适应是形成独特性状的基础,因此对相关性状的研究可能具有重要的生物学意义。在转化医学领域,我们希望能从蝙蝠对能量的高效利用中得到启发,找到一些对内分泌系统疾病(如肥胖和Ⅱ型糖尿病等)提供解决方案的理论依据。