鱼鳍分为奇鳍和偶鳍,其中偶鳍沿鱼类躯体两侧成对分布,包括胸鳍和腹鳍;奇鳍沿着身体正中线生长,包括背鳍、尾鳍、臀鳍等。在进化史上,奇鳍早于偶鳍出现,两者拥有相似的形态学特征。研究发现,鱼类偶鳍与四足动物的四肢同源,相关基因如fgf、Wnt和Hox等在两者的发育过程中具有相似的表达模式和功能。尽管偶鳍的发育生物学研究已相对清楚,但其起源仍是一个谜。目前,偶鳍起源有以下三种假说:鳃弓起源、鳍褶起源以及奇鳍遗传模式模块共同选择起源。青鳉（Oryziaslatipes）中的最新研究显示,一个保守的SHH基因顺式作用元件（ZRS增强子）既参与胸鳍的发育也对背鳍发育有重要影响,这成为支持偶鳍与奇鳍具有相同发育起源的最新证据。这提示,进一步研究鱼类背鳍的发育机制不仅可为鱼类附肢发育提供新的内涵也有助于进一步揭示偶鳍的进化起源。鉴于金鱼（Carassius auratus）中同时存在有背鳍和无背鳍的品种,是研究鱼类背鳍发育的理想材料。本研究首先对文种金鱼琉金（Ryukin）和蛋种金鱼望天（Celestial）的胚胎发育过程进行了观察和比较,进而通过全长转录组测序和比较转录组分析,筛选了若干文种和蛋种金鱼特有的转录本和差异表达基因,在此基础上对XXIV型胶原蛋白α1（col24a1）、成纤维细胞生长因子7（fgf7）及其受体（fgfr2）在文种琉金、蛋种望天和草种草金三种金鱼胚胎发育过程中的表达模式和功能进行了初步研究,主要研究结果如下:1.蛋种金鱼背鳍不发育的根本原因是背鳍褶不发育。对文种金鱼琉金和蛋种金鱼望天分别进行人工授精,并置24摄氏度环境下进行孵化,根据草种金鱼的胚胎发育和胚后发育分期和时间进行显微观察和拍照。比较发现,琉金和望天的胚胎发育速率与草金相当,各发育阶段的特征也十分一致,但望天背鳍褶的发育与草金和琉金完全不同。琉金胚胎发育至视泡闭合期（OVC期）时,奇鳍褶从尾部向背部延展,并最终止于第8体节处;望天胚胎发育至OVC时期,奇鳍褶并不向背部延展,而是仅终止于尾部第22体节处。在之后的胚胎发育过程中,琉金背鳍褶在背鳍条形成后逐渐消失,望天背鳍褶和背鳍条均始终未见发育。因此,我们推测金鱼背鳍发育的前提是背鳍褶发育,蛋种金鱼背鳍丢失的根本原因可能是某些基因发生突变导致背鳍褶不能正常发育所致。2.全长转录组测序为金鱼胚胎发育生物学研究提供了海量的基因转录本序列资源。在琉金和望天胚胎发育显微观察的基础上,分别取琉金和望天的受精卵、14体节期和35%OVC期胚胎提取总RNA并等量混合,利用PacBio Sequl平台进行全长转录组测序。经聚类去冗余和校正,琉金和望天分别测序产生了 122576和117201条一致序列,且均有超过95%的一致序列比对到参考基因组上。在此基础上,进一步进行校正、聚类去冗余得到54106和54218条高质量同源异构体,其中超过90%的异构体为已知基因的新转录本或来自新基因。琉金和望天共有异构体仅占各自异构体数量的28%,大部分异构体为两品种所特有。这一方面与PacBio Sequl平台测序的饱和度不足有关,但也反映出琉金和望天之间存在大量的转录本序列差异。与参考基因组已注释转录本相比,全长转录组测序得到的转录本序列长度更长、结构更完整,并且预测了大量的可变剪切事件和可变多聚腺苷酸化位点。这为金鱼胚胎发育生物学研究提供了十分有价值的基因转录本序列资源。3.比较转录组分析鉴定了琉金和望天胚胎发育同一时期的差异表达基因。根据皮尔逊相关系数分析后发现,同一品种同一时期的重复间相关性极高,不同品种的同一时期间相关性也很高,但同一品种的不同时期的相关性却很低,这说明大量基因随着金鱼胚胎发育过程而存在时序性表达。同一发育阶段,琉金和望天间存在大量差异表达基因,如合子期望天相比于琉金有3339个基因表达上调,3306个基因表达下调;在35%视泡闭合期望天相比于琉金有1643个基因表达上调,3162个基因表达下调。富集分析未见显著富集的GO条目（P＞0.05）,但在代谢过程、细胞外基质（ECM）受体相互作用等多个通路显著富集（P＜0.05）。鉴于ECM在细胞的迁移转化中发挥重要作用,我们对ECM中的差异表达基因进行了进一步研究。Col24a1基因和fgf7及其受体fgfr2可能在背鳍褶发育中发挥重要作用。金鱼中至少存在3个XXIV型胶原蛋白α1链基因（col24a1）,本文中分别记为col24a1-1、col24a1-2和col/4a1-3。序列比较显示,3个col24a1基因在序列上存在较大区别。通过核心克隆和序列末端快速扩增（RACE）分别获得2188bp、2920bp和800bp的基因片段。在琉金、望天和草金中col24a1-1和col24a1-2的表达水平较高,而col24a1-3的表达水平较低,且col24a1-1主要在琉金和草金胚胎发育早期表达,而co124a1-2在三种金鱼胚胎发育的中后期的表达水平更高。相比之下,col24a1基因在琉金和草金的表达模式更相近。克隆fgf7和fgfr2分别获得1373如和3466 bp的基因片段,发现前者存在保留内含子的可变剪切,而后者存在可变多聚腺苷酸环化。在琉金、望天和草金中fgf7和fgfr2的表达模式均为先升高后降低的表达趋势,在体节期到视泡闭合早期具有最高的表达水平。鉴于金鱼背鳍褶发育起始于体节后期并在视泡闭合期生长迅速,我们推测fgf7及其受体fgfr2可能在背鳍褶发育过程中发挥重要作用。设计并合成小干扰RNA在琉金受精卵期进行显微注射,并设置阴性对照组。胚胎发育过程显微观察发现,与阴性对照组相比,干扰fgfr2的胚胎死亡严重,并在视泡闭合期全部死亡,未能观测到fgfr2基因沉默对背鳍褶发育的影响;显微注射靶向col24a1的小干扰RNA显著降低了靶基因的表达,且观察到一个背鳍褶未发育的琉金胚胎,而阴性对照组的胚胎正常发育。这说明,fgfr2基因对金鱼胚胎发育具有不可替代的作用,而col24a1基因可能对参与金鱼背鳍褶的发育。然而,金鱼只在每年的春季繁殖且卵为黏性,不利于通过显微注射小干扰RNA研究基因在胚胎发育中的功能。后续实验可进一步在模式动物斑马鱼或青鏘中研究col24a1在胚胎发育中的作用。综上,金鱼背鳍褶发育起始于体节后期并在视泡闭合期生长迅速,蛋种金鱼的背鳍褶不能正常发育是导致背鳍丢失的根本原因。转录组测序获得了大量全长转录本序列资源并鉴定了大量琉金和望天差异表达基因。Fgf7及其受体fgfr2基因在金鱼胚胎的体节后期和视泡闭合期的表达最高,且在草金和琉金中的表达水平显著高于望天,而沉默fgfr2基因导致金鱼胚胎发育严重受阻。显微注射靶向col24a1-1的小干扰RNA致使琉金col24a1基因表达水平显著降低,并观察到未长背鳍褶的琉金胚胎。以上结果为背鳍发育相关基因的挖掘和功能鉴定奠定了基础。