Period(Per)作为典型的生物钟基因,在果蝇,斑马鱼和小鼠中是高度保守的。虽然果蝇的per基因只有一个,但哺乳动物有三个Per基因,分别为Per1、Per2、Per3。斑马鱼的per基因有四个,per1a、per1b、per2和per3,其中per1a和per1b是哺乳动物Per1的共同直向同源基因,并来自于硬骨鱼类第三次基因组复制(TGD)。本实验室已对斑马鱼per1b基因在生物钟中的功能进行了系统性的分析,但是per1a在生物钟中的功能尚不清楚。为了验证per1a是否受到生物钟的调控,通过荧光实时定量PCR结果显示,per1a基因在野生型斑马鱼中的表达具有节律性,并且在clock1a纯合突变体中表达下调。为了验证per1a对生物钟的调控作用,我们利用实验室已有的per1a纯合突变体(per1a-/-),在持续黑暗(DD)条件下,该纯合突变体的幼鱼行为的周期、相位和振幅与野生型的相比并没有显著差异但是在持续光照(LL)条件下,周期不变,振幅减小,相位前移。并且我们构建了松果体特异性敲除per1a的转基因鱼系Tg(U6x:sgRNA(per1a):LC);Tg(exorh:Cas9:CG2),该转基因鱼在持续黑暗条件下的行为周期、相位、振幅与对照组相比也没有显著的差异。但是在正常光暗条件下,该转基因鱼系的活动量明显比野生型的低。而在LL条件下周期缩短0.5h,振幅增加,相位后移。由于per1a在行为水平对生物钟的影响不大,因此,我们检测per1a对斑马鱼转录水平的影响。我们进行了per1a纯合突变体与野生型的深度测序比较,结果显示多个生物钟基因的表达在两组中存在显著性差异,证明per1a在生物钟的转录调控中起着重要的作用。并且在白天(CT2)中检测到per1a、per1b、per2、per3、cry1aa这五个核心生物钟基因是下调的。为了进一步验证per1a突变后对斑马鱼转录水平的影响,通过实时荧光定量PCR结果显示per1a、per1b、per2、per3、cry1aa和cry1ab这6个生物钟核心基因在per1a纯合突变体中的表达呈下调趋势。说明尽管per1a对斑马鱼行为周期的影响比较小,但是对于生物钟系统转录水平的调控起到了重要作用。为了验证这一结论,我们进一步构建了per1a过表达转基因鱼系Tg(hsp70l;per1a;CG2),qPCR结果显示per1a、per2、per1b、per3、cry1aa和cry1ab在per1a过表达转基因鱼系中表达上调,与突变体的结果正好相反。而在行为方面,per1a过表达的转基因鱼在正常光暗条件下,它的活动量明显的高于对照组,而在持续黑暗条件下,它的周期和相位不变,但是振幅显著增加,在LL条件下,周期延长1.2h,振幅和相位不变。Per1a影响斑马鱼的行为并且在斑马鱼的转录水平也有着一定的调控作用。因此,我们认为Per1a在生物钟中起着重要的作用。通过本课题的研究为斑马鱼生物钟调控网络提供新的实验依据,对于per的进化规律有进一步的认识,并且为构建per1a-/-;per1b-/-双突变体提供实验材料,同时为利用斑马鱼生物钟突变体或转基因品系进行大规模的药物筛选提供良好的实验材料。