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低氧诱导因子(HIF)是一种非常重要的普遍存在于后生动物中的转录因子，其功能是能够在低氧条件下通过与靶基因的低氧反应原件结合，进而来调节靶基因的表达。已有研究表明，HIF能够影响糖酵解，刺激红细胞生成素、血管内皮生长因子和类胰岛素生长因子的表达等。HIF是一个由α亚基和β亚基组成的异二聚体。α亚基是一个功能特异的蛋白分子，其活性和表达量受到氧浓度的影响。β亚基是一种在动物体内广泛表达的蛋白，不受氧浓度的影响，并且参与多种转录的调控。因此低氧诱导因子的转录活性主要取决于α亚基的活性。HIF-α在有颌脊椎动物中有三个同源基因，分别编码α亚基的三个亚型，HIF-1α，HIF-2α和HIF-3α。而在无脊椎动物中只有一种基因形式。因此有学者认为，HIF-α的三个亚型是通过两次基因组加倍产生的。目前有关HIF的功能和进化方面的研究主要集中在哺乳类和真骨鱼类中，但对于连接真骨鱼和哺乳类的中间类群却很少有人研究。多鳍鱼、鲟鱼、雀鳝和弓鳍鱼位于辐鳍鱼类群的基部，肺鱼和腔棘鱼则位于肉鳍类的基部，它们在脊椎动物的进化过程中都具有重要的地位，并且起源较早，是现存的活化石，另外也没有像真骨鱼一样经历过第三次基因组加倍，因此有着与四足类和真骨鱼类所不同的研究价值，对我们了解物种的分布、分化和迁移，以及对生物多样性的保护，都有重要的意义。本文以塞内加尔多鳍鱼、非洲肺鱼、中华鲟、北美匙吻鲟和短吻雀鳝为研究对象，克隆并分析了HIF在硬骨鱼基部类群中的进化模式。另外，由于近年来很多研究聚焦在基因组水平上藏族人对青藏高原高原适应性的研究，并且发现低氧诱导因子在其中扮演着重要角色;而对于高原鱼类到目前为止还没有系统性的研究。因此，本研究中我们同时又克隆并分析了HIF在以齐口裂腹鱼和纳木错裸鲤为代表的高原鱼类中的进化模式，以探讨其与高原鱼类适应性的关系。结果表明:(1)HIF-α的三个亚型普遍存在于低等辐鳍鱼类群中，且各主要结构域如ODD和TAD等都有较高的保守性。真骨鱼HIF-α序列中存在谱系特异的密码子缺失，而在低等辐鳍鱼中却没有发现。除了在塞内加尔多鳍鱼HIF-2α中检测到正向选择位点之外，其他低等辐鳍鱼HIF-α各亚型均普遍受到了纯化选择。而在肉鳍类群中，非洲肺鱼和两栖类的HIF-1α和HIF-2α中的部分位点受到了强烈的正向选择。HIF-1α和HIF-2α在真骨鱼中的功能分化程度较高，而在低等辐鳍鱼中的功能分化程度较低，表明HIF-1α和HIF-2α在低等辐鳍鱼中拥有更多共同调控的靶基因，而各自特异调控的靶基因则相对较少。另外我们还发现，HIF-3α在肉鳍类中存在谱系特异的丢失现象。这种丢失现象在最低点的肉鳍鱼肺鱼中和两栖类中就已有发生。根据不同地质时期的氧含量变化，我们推测，肉鳍类基部类群中的HIF-3α在泥盆纪后期地球表面氧含量急剧下降时丢失了。(2)齐口裂腹鱼和纳木错裸鲤的各HIF-α基因序列非常保守，与其他鲤科鱼类具有很高的相似性。分析发现，齐口裂腹鱼和纳木错裸鲤HIF-α各亚型均受到了负向选择的作用，但相对于平原鱼类较为松散。没有检测到正向选择的信号的存在，表明高原鱼类对高原的适应性并未直接从HIF的序列变异和所受选择压力上体现出来。表达实验结果表明，塞内加尔多鳍鱼、短吻雀鳝、鳙鱼和纳木错裸鲤的HIF-1α都能够显著诱导靶基因的表达。也就是说，无论在时间尺度上还是空间尺度上，HIF-1α的功能都很保守。纳木错裸鲤的HIF-1α和HIF-2α在功能上被证明是保守的，但其转录活性在实验中并未有出色表现，因此其诱导功能与高原适应的关系有待进一步研究。