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一般认为,淡水鱼可以通过脂肪酸的去饱和及碳链延长作用将18C的亚油酸和亚麻酸转化为20-22C的高度不饱和脂肪酸(HUFA),而海水鱼的该种能力缺乏或很弱。然而,最近本课题组在黄斑蓝子鱼(Siganus canaliculatus)中首次发现和证明海水鱼具有转化亚油酸和亚麻酸为HUFA的能力,且该种转化能力在低盐度中水体中(10 ppt)要比在高盐度水体中(32 ppt)强(Li et al., 2008)。这提示,蓝子鱼的HUFA合成能力似乎兼具淡水鱼和海水鱼的特点,弄清蓝子鱼HUFA合成代谢的调控机制,将有助于探明海水鱼HUFA合成能力低下的原因,研发提高海水鱼HUFA合成能力的方法,进而提高海水鱼利用植物油的能力,促进海水鱼配合饲料的研究和应用及其养殖业的发展。为了研究蓝子鱼HUFA合成代谢的调控机制,本论文克隆了调控其HUFA合成的两个脂肪酸去饱和酶(fatty acyl desaturases,fad1和fad2)及碳链延长酶(Elovl5)的基因(cDNA),并对其功能特性和组织表达特性、以及饲料脂肪酸成分对其mRNA表达水平的影响等进行了研究。主要结果如下:1. Fad1基因为我们之前已克隆但尚未进行功能鉴定的蓝子鱼Δ6脂肪酸去饱和酶基因(登录号:EF424276)。本次功能鉴定显示,该酶不仅具有Δ6去饱和活性,同时还具有Δ5去饱和活性,即Fad1是一个具有Δ6/Δ5双功能活性的脂肪酸去饱和酶,不过Δ6去饱和活性要大于Δ5去饱和活性。Fad1的cDNA全长为1846 bp (不包括Poly A尾),编码443个氨基酸。氨基酸序列与已克隆的鱼类Δ6或Δ5脂肪酸去饱和酶具有70%?81%相似性,且具有典型的脂肪酸去饱和酶的结构特性。2. Fad2主要表现为Δ4去饱和酶活性,也有少量Δ5去饱和酶活性。其cDNA全长为1831 bp,编码445个氨基酸(登录号:GU594278)。氨基酸序列与已克隆的鱼类Δ6或Δ5脂肪酸去饱和酶具有67%?79%相似性,且具有典型的脂肪酸去饱和酶的结构特性。3.碳链延长酶基因(登录号:GU597350)具有典型的延长酶Elovl5活性,其cDNA全长为1254 bp,编码291个氨基酸。氨基酸序列与与已克隆的鱼类碳链延长酶Elovl5的氨基酸序列具有69%?83%相似性,且具有典型的碳链延长酶的结构特性。4.组织表达特异性研究显示,Fad2和Elovl5在脑、肝脏、肠组织中的mRNA表达水平最高,其次为眼组织,在脾、肌肉、心脏和鳃等组织的表达水平最低或难以检测到。这表明,肝脏、脑和肠组织可能是蓝子鱼HUFA合成的主要部位。5.利用苏籽油和三油酸甘油酯为脂肪源,配制亚麻酸:亚油酸比例分别为0:1、0.5:1、1:1、1.5:1、2:1和2.5:1但不含HUFA的配合饲料为试验组,以添加鱼油的配合饲料作为对照组,投喂蓝子鱼12周后分析其肝脏组织中上述三个酶基因的mRNA表达水平。结果显示:苏籽油和三油酸甘油酯组的mRNA表达水平均比鱼油组高,但亚麻酸与亚油酸对酶基因表达的促进作用与饲料中此两种脂肪酸的比例有关。亚麻酸与亚油酸的比例大于或小于1:1时对三个酶基因的表达都有较明显的促进作用,比例为1:1时的促进作用最弱;比例为2:1时,对fad2去饱和酶及碳链延长酶表达的促进作用明显;比例为2.5:1时,对fad1去饱和酶表达的促进作用最强。6.本研究的主要创新之处包括:①首次从一种海水鱼中获得具有Δ6/Δ5双功能活性的脂肪酸去饱和酶,也是首次在海水鱼中证明有Δ5去饱和酶活性的存在;②首次在脊椎动物中报道具有Δ4功能的脂肪酸去饱和酶。研究结果将有助于揭示海水鱼HUFA合成调控的分子机制,完善鱼类HUFA合成途径;同时,可为深入开展植物油替代鱼油的研究提供了理论依据;对于丰富鱼类营养学、特别是分子营养学内容具有重要的理论意义和学术价值。