拥有强大的渗透压调节能力对广盐性鱼类的生存至关重要。目前,关于鱼类渗透压调节机制已有不少研究,但均存在较大的局限性。作为广盐性硬骨鱼类,大菱鲆（Scophthalmus maximus）具有较强的适应渗透胁迫的能力,因此是研究比目鱼渗透压调控机制的优良模式物种。本文首先通过转录组分析揭示了大菱鲆渗透压调节的多样性机制并发现肌醇代谢过程以及与肌醇相关的磷脂酰肌醇信号系统作用于多种渗透压调控模式,然后研究了肌醇、肌醇合成通路和磷脂酰肌醇信号系统中的核心组成成份PI3K-AKT信号通路在大菱鲆渗透压调控中的作用。比较转录组分析揭示大菱鲆渗透压调节的多样性机制。高盐（盐度50）和低盐（盐度5）胁迫后的肾的整体形态变化和组织切片观察表明了大菱鲆肾的整体形态以及肾小球、肾小囊和鲍曼囊体积对不同盐度胁迫的适应性差异的组织学变化。为研究不同盐度海水胁迫后的大菱鲆肾组织学变化原因以及大菱鲆不同渗透压调节机制的差异,对不同盐度胁迫后的大菱鲆肾组织进行转录组测序。在大菱鲆低盐和高盐胁迫的肾中分别鉴定了688个和2441个差异表达基因（DEGs）。通过对不同盐度处理后转录组中的差异表达基因表达分析,从离子通道和转运蛋白,钙调控功能,有机渗透,能量需求,细胞周期调控和细胞保护等方面研究了应对盐度胁迫共同的、低盐特异性和高盐特异性等3种基因调控模式,从而揭示大菱鲆在不同盐度胁迫下的保守性和差异性调控机制。此外,DEGs的蛋白质-蛋白质相互作用网络（PPI）分析表明PPI网络中的关键基因参与高渗调节。而且,q PCR数据证明了转录组数据的正确性。基于对比转录组数据分析和相关文献报道,我们得出结论,大菱鲆渗透压调节机制及其多样性与作用于经典生理功能的多种基因相关。此外,我们发现肌醇代谢过程以及与肌醇相关的磷脂酰肌醇信号系统作用于多种渗透压调控模式。大菱鲆肌醇合成（MIB）通路在渗透压调控中的作用及由肌醇和c-Myc介导的调控机制。对大菱鲆的MIPS和IMPA1基因进行克隆,生物信息学分析发现大菱鲆MIPS是由一个同源四聚体,与大黄鱼的MIPS蛋白具有最大相似性（85.69%）;而IMPA1是同源二聚体,与尼罗罗非鱼的IMPA1蛋白（87.41%）最大相似性,且两个基因在系统进化中高度保守。大菱鲆盐度胁迫后,MIPS和IMPA1基因均表现出适应性表达,且在12 h时所有组织均出现基因表达水平的转折点。采用体外转录的方式制备长片段ds RNA进行RNAi实验。研究结果表明,MIB通路的敲降削弱了鳃的渗透压调节功能,但引起肾和鳃的补偿性表达反应以维持正常生理功能。尽管鳃和肾对盐度胁迫有应激或补偿性反应,但并不能充分弥补MIB通路中MIPS和IMPA1基因敲降带来的后果。因此,通路敲降后,在盐胁迫下的大菱鲆存活时间明显小于正常海水胁迫下的存活时间,尤其是低盐胁迫。MIPS和IMPA1基因表达与投喂肌醇浓度的皮尔逊相关性分析表明,MIB通路具有显著的负反馈调控作用,而由MIB通路负反馈介导的动态平衡在大菱鲆体内的渗透压调节中起着至关重要的作用。体外转录的方式制备长片段ds RNA进行的体内RNAi实验和c-Myc抑制剂（10058-F4）介导的细胞抑制实验结果共同表明c-Myc被抑制后,MIPS基因和IMPA1基因的表达均被明显的抑制,因此,c-Myc可能正向调节大菱鲆体内的MIB通路。肌醇通过调节大菱鲆多种生理功能来促进其耐盐性。采用酶联免疫吸附法（ELISA）检测到盐度胁迫下大菱鲆鳃中肌醇含量显著增加（p<0.05）,而血浆中的肌醇含量显著减少（p<0.05）,其使大菱鲆保持了体内平衡和正常的生理功能。除盐度0浸泡外,在饲料中加入或浸泡肌醇均显著增加了盐度胁迫下的生存时间（p<0.05）,尤其是高盐胁迫。对投喂肌醇后的大菱鲆的鳃进行高通量测序,转录组数据分析显示,肌醇增加了大菱鲆中与类固醇生物合成过程、类固醇代谢过程、昼夜节律、色氨酸代谢、细胞色素P450对外源性生物的代谢、氧化还原酶活性、铁离子结合、血红素结合等相关的生理能力。q PCR结果显示,肌醇通过刺激类固醇还原酶和抗氧化酶活性,调节免疫功能,抑制细胞周期和能量代谢,选择性抑制离子转运功能,增强了大菱鲆在盐度胁迫下的渗透压调节能力。差异表达基因的KEGG和GO注释分析、蛋白互作网络（PPI）分析以及q PCR数据共同表明由肌醇介导的固醇生物合成过程、固醇代谢过程、固醇激素生物合成等与固醇激素相关的信号通路在大菱鲆的渗透压调节中处于核心地位。肌醇通过介导皮质醇的合成促进大菱鲆对低盐的耐受性。本部分实验通过饲料添加给予外源性肌醇、皮质醇和美替拉酮（皮质醇抑制剂）后,检测Na⁺-K⁺-ATPase活性、离子通道基因表达及低盐胁迫下的存活时间,研究肌醇在渗透压调节中的具体作用机制,即肌醇是否通过介导皮质醇的产生增强对低盐胁迫的适应性。首先,在饲料中添加肌醇明显介导了大菱鲆离子通道基因表达、Na⁺-K⁺-ATPase活性以及皮质醇含量规律性的变化,并延长了大菱鲆在低盐胁迫下的存活时间。而且,由肌醇介导的皮质醇的含量与部分离子通道基因表达（AQP1、AQP3）、Na⁺-K⁺-ATPase活性以及低盐胁迫下的存活时间存在明显的相关性。此外,在饲料中添加适量的皮质醇(125 mg kg^-1和250 mg kg^-1)增强了Na⁺-K⁺-ATPase活性,刺激了部分离子通道基因的表达从而增强了大菱鲆对低盐的忍受能力,进而明显延长了大菱鲆在低盐胁迫下的存活时间。在由美替拉酮介导的皮质醇抑制情况下,由饲料提供的外源性高浓度肌醇未能延长大菱鲆在低盐胁迫下的存活时间。此外,在同时投喂肌醇和美替拉酮后,皮质醇的含量与部分离子通道基因表达（AQP3、14-3-3、CFTR）、Na⁺-K⁺-ATPase活性之间存在显著的负相关性（p<0.05）,与低盐胁迫下的存活时间存在明显的相关性。通过以上结果共同表明,肌醇通过介导皮质醇的合成来增强大菱鲆的低盐耐受能力。PI3K-AKT信号通路对低盐胁迫的响应及其由沃曼霉素介导的抑制对大菱鲆离子通道的影响。在本研究中,低盐处理大菱鲆的鳃和肾转录组数据显示,PI3K-AKT信号通路核心蛋白编码基因以及上游激活因子编码基因和下游效应因子编码基因的表达均发生显著变化,证明此通路在大菱鲆低盐胁迫的应激反应中发挥重要作用。低盐胁迫导致PI3K-AKT信号通路中AKT1的基因表达、蛋白含量和Thr308位点磷酸化水平下调。然而,AKT1蛋白在Ser473和Thr308位点的丰度和磷酸化水平仅在鳃中检测到,而在肾中未检测到。沃曼霉素介导的PI3K-AKT信号通路的抑制实验表明,无论是否存在低盐胁迫,沃曼霉素均可显著抑制PI3K基因表达和蛋白合成以及AKT1 Thr308位点的磷酸化。而且,在PI3K-AKT信号通路抑制的情况下,离子通道基因AQP1、AQP11、NHE3、NKA、14-3-3、NAC的表达水平被抑制,表明PI3K-AKT信号通路通过正向调节离子转运而作用于渗透压调节。