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低氧诱导因子(hypoxia-inducible factor, HIF)是一种重要的转录因子，普遍存在于后生动物中。HIF是由α亚基和β亚基组成的异二聚体，其中，α亚基是一个功能特异的蛋白分子，活性和表达量均受氧浓度的影响;而β亚基是稳定表达的蛋白，能够在动物体内广泛表达，且不受氧浓度的影响。因此，低氧诱导因子的生物活性主要依赖于α亚基的表达水平和活性高低。在无脊椎动物中，只有一个hif-α基因;而有颌脊椎动物中至少有3个有功能的α亚基，即HIF-1α、HIF-2α和HIF-3α;硬骨鱼类经历了特有的第三次基因组加倍，因而形成6个同源基因，即hif-1αA、hif-1αB、hif-2αA、hif-2αB、hif-3αA和hif-3αB，随后，大部分硬骨鱼类都丢失了A或B的其中一个，只有鲤科鱼类同时保留了两个旁系同源基因。 目前，有关HIF家族的功能和进化在哺乳动物中研究广泛，但鱼类适应性进化的研究较少。尤其是对青藏高原特有的裂腹鱼类来说，HIF的多倍化与其高原适应性进化的关系值得关注。本文以裂腹鱼类为研究对象，克隆并分析了HIF不同拷贝在其适应青藏高原高寒低氧环境的进化模式。另外，近年来很多研究的焦点集中在青藏高原特有物种的基因组水平的研究，以揭示其高原适应性，而高原鱼类目前少有研究。因此，本研究中我们分析了裂腹鱼类的转录组，从转录组水平探讨裂腹鱼类的高原适应性进化。 我们鉴定到6种裂腹鱼（齐口裂腹鱼Schizothorax prenanti、厚唇裸重唇鱼Gymnodiptychus pachycheilus、花斑裸鲤Gymnocypris eckloni eckloni、纳木错裸鲤Gymnocypris namensis、黄河裸裂尻鱼Schizopygopsis pylzovi和极边扁咽齿鱼Platypharodon extremus）的hif-1αA、hif-1αB、hif-2αA和hif-2αB基因。将其按照三联体密码子翻译成蛋白序列，每个HIF-α蛋白都包含与人类HIF-α相似的主要结构域。序列比对发现，在裂腹鱼HIF-1αA中有一个特异的位于氮末端依赖氧的降解结构域(NODDD)中脯氨酸羟基化位点附近的保守区LxxLAP的缺失。另外，在特化和高度特化等级裂腹鱼HIF-1αB中发现位于碳末端依赖氧的降解结构域(CODDD)中脯氨酸羟基化位点附近的保守区LxxLAP突变为PxxLAP。为了研究hif-α在裂腹鱼类进化过程中所经历的选择压力，采用PAML软件包中的codeml软件branch-site模型检测发现，只有特化和高度特化等级裂腹鱼的HIF-1αB经历了显著的正向选择。为了进一步研究不同HIF-α的功能，将连有hif-α基因的表达载体转染到293T细胞中，Western blot结果显示，本研究中所有裂腹鱼的hif-α基因均能够在293T细胞中表达。荧光素酶实验表明，所有裂腹鱼的HIF-α都能够与293T细胞中的HIF-β结合形成异二聚体，并行使其转录激活作用，说明鱼类的HIF-α的功能是保守的。其中，HIF-1αB在常氧和低氧条件下均能显著上调荧光素酶活性，说明HIF-1αB的稳定性比其它HIF-α更高。因此，我们推测，HIF-1αB在裂腹鱼类的高原适应性进化中起到了重要作用。 转录组分析在平原鱼类（斑马鱼Danio rerio和洞穴鱼Astyanax mexicanus）和高原鱼类（齐口裂腹鱼、怒江裂腹鱼Schizothorax nukiangensis、贡山裂腹鱼Schizothorax gongshanensis、厚唇裸重唇鱼、裸腹叶须鱼Ptychobarbus kaznakovi、双须叶须鱼Ptychobarbus dipogon青海湖裸鲤Gymnocypris przewalskii、拉孜裸鲤Gymnocypris scleracanthus、朱氏裸鲤Gymnocypris chui、软刺裸鲤Gymnocypris dobula、黄河裸裂尻鱼和极边扁咽齿鱼）中鉴定到直系同源基因1，424个。采用PAML软件包中的分支模型的free-ratio模型分别计算系统树上每一分支的进化速率，结果发现，裂腹鱼类的进化速率比平原鱼类高。通过branch-site模型检测，在裂腹鱼类中鉴定到298个正向选择基因，其中有14个正向选择基因与低氧相关。功能分析发现，这些正向选择基因的功能主要是能量代谢和低氧反应相关。大规模的转录组分析首次应用到裂腹鱼类的高原适应性研究中，为鱼类的适应性进化研究提供了新的基础。