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鳜（Siniperca chuatsi）是我国重要的养殖鱼类，随着养殖生产的日益扩大，高温、缺氧和病原感染等环境胁迫严重影响鳜养殖产业的发展。热休克蛋白（HSPs）是一类广泛存在的分子伴侣，可以缓解环境胁迫给机体造成的危害，但这种保护作用因环境胁迫的种类以及物种的不同而存在较大的差异。为理解鳜HSPs与环境胁迫之间的关系，本文成功克隆了鳜HSP家族基因，研究了它们在不同组织中的分布以及在胚胎发育过程中和不同环境胁迫条件下的表达差异。此外，鱼类的应激反应是由多基因协调控制的，在机体对低氧胁迫的应答过程中，除HSPs以外还涉及多种低氧应答相关基因。本研究利用RNA-seq技术分析了低氧胁迫前后鳜肝脏的转录组，并进一步克隆了相关低氧反应基因的完整cDNA序列，研究了其在低氧胁迫不同时间内的表达变化。主要研究结果如下：1.利用RACE技术，克隆获得鳜7个HSP基因的cDNA全序列和gDNA序列。（1）鳜HSP90家族包括ScHSP90α和ScHSP90β，二者cDNA全长分别为2,638和2,722bp，开放阅读框（ORF）分别为2,193和2,178bp，编码730和725个氨基酸；ScHSP90α gDNA编码区由10个外显子和9个内含子所构成，而ScHSP90β gDNA编码区含11个外显子和10个内含子。（2）鳜HSP70家族包含HSC70和HSP70两个亚族。HSC70亚族包括ScHSC70-1和ScHSC70-2两个基因亚型，二者cDNA全长分别为2,344和2,468bp，ORF均为1,953bp，编码650个氨基酸；其gDNA编码区均由8个外显子和7个内含子所构成。HSP70亚族也包含两个基因亚型，命名为ScHSP70a和ScHSP70b，二者cDNA全长分别为2,245和2,371bp，ORF均为1,920bp，编码639个氨基酸；其gDNA编码区均不含内含子。（3）鳜HSP60cDNA全长2505bp，ORF为1731bp，编码576个氨基酸；其gDNA编码区包括10个外显子和9个内含子。2.鳜胚胎发育前期HSPs转录子为母体来源，胚胎发育过程中HSPs的表达具有发育阶段特异性。ScHSP90α在胚胎发育各阶段为组成型表达；ScHSP90β和ScHSP60水平从胚孔闭合期开始显著上升，在体节出现期达到顶峰，其可能参与神经系统发育和体节的形成；ScHSC70-1和ScHSC70-2分别从原肠胚期和体节出现期开始逐渐增加，分别至肌肉效应期和晶体形成期达到顶峰，二者可能参与体节形成和神经发生；相反，ScHSP70a和ScHSP70b从原肠胚期开始下调，在晶体形期ScHSP70a的表达又上调，其可能参与晶体的形成。3.正常生理条件下，除ScHSC70-2以外，其它HSP家族成员在卵巢中的表达量均远高于其它组织，说明这些HSPs参与鳜卵巢成熟。非性腺组织中，ScHSP90β和ScHSC70-1为组成型高水平表达，有看家基因的功能；ScHSP90α、ScHSC70-2和ScHSP60分别在脑、心脏和后位肾中表达最高；ScHSP70a和ScHSP70b在所有组织中呈低水平表达。不同HSPs的组织分布差异明显，提示正常生理条件下它们可能具有不同的生物学功能。4.急性高温胁迫显著诱导鳜各种HSPs的表达，但具有时间依赖性和组织特异性。心脏和肝脏中ScHSP90β的诱导水平与高温胁迫时间呈正相关，而头肾中ScHSP90β的表达在高温胁迫2h后维持恒定水平。肝脏中ScHSC70-1的表达没有变化，而心脏和头肾中ScHSC70-1的水平却轻微增加。心脏、肝脏和头肾中ScHSP90α、ScHSC70-2、ScHSP70a、ScHSP70b和ScHSP60均呈现出先急剧上升然后逐渐恢复的表达趋势。慢速增温胁迫方式下，在亚致死高温时鳜心脏中所有HSPs的表达水平均显著高于杂交鳜，与鳜较杂交鳜具有更高的耐高温能力呈正相关。5.急性低温胁迫影响鳜HSPs的表达，低温胁迫后，鳜心脏中ScHSP90β、ScHSC70-2、ScHSP70a、ScHSP70b和ScHSP60以及鳃中ScHSP90β、ScHSC70-1、ScHSP70a和ScHSP60的表达增加，说明鱼体采取积极的应答方式以抵抗低温对机体产生的不良影响；而肌肉中ScHSC70-2和ScHSP70b的表达则降低，说明其存在不同的调控方式。6.嗜水气单胞菌感染后，头肾和脾脏中ScHSP90α、ScHSP70a、ScHSP70b和ScHSP60主要表现为先快速上调然后逐渐恢复的表达趋势。脾脏中ScHSP90β在感染后6h时也显著上调，但头肾中ScHSP90β的表达则表现为先下调后恢复。感染初期头肾和脾脏中ScHSC70-1表达也显著上调，但感染24h在头肾中的表达却又下调。感染后，ScHSC70-2在头肾中表达增加但在脾脏中却没有显著变化。以上结果说明，鳜HSPs参与机体免疫应答，但不同HSPs的表达具有时间依赖性和组织特异性。7.利用RNA-seq技术对低氧胁迫前后鳜肝脏转录组进行了分析，获得84,773个Unigene，差异倍数在2倍以上的5,088个，其中上调4,139个，下调949个。差异表达Uingene的GO富集分析显示，有914个与代谢、生物调节、应激反应和细胞死亡等生物学过程有关；有831个具有绑定作用、核酸结合转录因子活性、催化活性等分子功能。有1,393个差异表达Unigene富集到KEGG数据库，其中显著富集通路有49条，主要包括代谢通路、MAPK通路、VEGF通路、细胞因子-细胞因子受体相互作用通路、内质网蛋白加工和细胞凋亡通路。8.通过RACE技术获得鳜低氧诱导因子-1α（ScHIF-1α）、低氧诱导因子-2α（ScHIF-2α）、胰岛素样生长因子结合蛋白-1（ScIGFBP-1）、转铁蛋白（ScTf）以及血红素加氧酶-1（ScHO-1）的两个亚型——ScHO-1a和ScHO-1b的cDNA全序列。进一步测定了低氧胁迫不同时间肝脏中低氧反应基因的表达谱。低氧胁迫后ScHIF-1α的表达显著增加，且与胁迫时间呈正相关，复氧后恢复到对照水平；而ScHIF-2α的表达量则在6h时下调；ScIGFBP-1呈现出先下调后上调再恢复的表达模式；ScTf的表达先降低然后逐渐恢复至对照水平；HO-1的两个基因亚型ScHO-1a和ScHO-1b在低氧胁迫过程中呈现出完全相反的表达模式：ScHO-1a显著增加，而ScHO-1b则显著降低。低氧胁迫强烈诱导ScHSP90α、ScHSP70a、ScHSP70b和ScHSP60的表达，复氧后恢复到正常水平。而低氧胁迫后ScHSC70-2表达则显著降低。以上结果与转录组测序结果一致，同时说明这些低氧反应基因有差别地参与了鳜的低氧应激反应。