昼夜节律是哺乳动物最常见的一种生物节律,是生物界的各种功能为了适应地球自转的昼夜环境周期性的变化而产生的。生物机体内生物钟,用来协调各种不同组织和器官的昼夜节律。动物昼夜节律起始于对外界光周期的感知。以往认为动物对外界光周期的感知只存在视锥和视杆细胞两条路径,但是近年来对视锥和视杆细胞缺失的小鼠研究发现,还存在黑视蛋白调节路径,即黑视蛋白基因→黑视蛋白(视网膜神经节细胞)→视交叉上核→调节昼夜节律。黑视蛋白是一种新的维生素A类视蛋白,在哺乳动物中,黑视蛋白主要分布在视网膜神经节细胞中。从发现至今,其生理功能就受到科学家的关注。推测黑视蛋白参与多种生理功能,主要包括昼夜节律的调节、瞳孔对光反应、睡眠及行为。黑视蛋白基因(OPN4)编码合成黑视蛋白,近来研究发现脊椎动物有两种类型的黑视蛋白基因存在,即OPN4m和OPN4x,研究表明可能OPN4x基因在哺乳动物进化过程中由于染色体重组已经过早地消失了。本文运用常规PCR及测序技术,测定并分析甘肃鼢鼠(Myospalax cansus)黑视蛋白基因,采用腹腔注射N-甲基-N-亚硝基脲的方法使甘肃鼢鼠视锥和视杆层缺失,阻断视锥和视杆细胞光周期感知传递路径,运用行为学方法,初步探讨甘肃鼢鼠黑视蛋白基因在调节昼夜节律上的作用。得到结论如下：1.甘肃鼢鼠黑视蛋白基因没有因为其生活环境的特殊而消失,在与其他物种相同基因对比研究发现,甘肃鼢鼠黑视蛋白基因及预测的蛋白序列与鼹形鼠的同源性最高。2.甘肃鼢鼠黑视蛋白基因序列中的外显子与内含子与其他啮齿动物基本相似,但在第一和第二个外显子之间,出现一个23个重复的CT序列微卫星结构。而在其他物种中没有出现。3.在预测的蛋白序列中,甘肃鼢鼠与鼹形鼠fSpalax ehrenbergi)、小家鼠(Mus musculus)、褐家鼠(Rattus norvegicus)及黑线毛足鼠(Phodopus sungorus)等啮齿类黑视蛋白氨基酸序列有差异,表现为物种某些氨基酸不同甚至缺失。4.甘肃鼢鼠是昼夜活动的动物,活动明显具有节律性。表现出夜间活动时间多于白天。休息睡眠时间约占总时间的70%,活动时间约占30%。这说明甘肃鼢鼠具有有功能的生物钟,能对外界光周期做出反应。5.视锥、视杆缺失甘肃鼢鼠与正常甘肃鼢鼠在休息和睡眠、跑动、筑巢和取食等重要行为活动频次和持续时间上都无显著差异,说明视网膜对外界光周期的感知,不完全依赖于视锥和视杆细胞层,黑视蛋白基因及其编码蛋白作为感光视蛋白调节控制了昼夜节律。总之,以上结果表明,甘肃鼢鼠黑视蛋白基因没有退化,功能没有丢失,且与鼹形鼠的同源性最高。另外通过行为学方法,观察到视锥、视杆细胞缺失甘肃鼢鼠和正常甘肃鼢鼠在休息和睡眠、跑动、筑巢和取食等重要活动中,都未出现明显的差异,说明甘肃鼢鼠视锥和视杆细胞缺失后,视网膜对外界光周期的感知,不局限在视锥和视杆细胞层,黑视蛋白基因编码蛋白作为感光视蛋白充当感光物质,在昼夜节律通路中发挥重要的作用,但这还需要进一步的研究。