中文摘要：

富营养化所导致的水体溶解氧减少已成为制约水产养殖可持续发展的主要因素之一，开展鱼类耐低氧分子机制研究对鱼类低氧损伤预防和抗低氧分子育种工作有重要意义。血红素加氧酶-1（HO-1）是血红素降解的起始酶和限速酶，我们前期实验结果显示HO-1在低氧诱导的鲫鱼囊胚细胞中大量表达，稳定转染HO-1的鲫鱼囊胚细胞对低氧的耐受力增加，预示HO-1可能在鱼类低氧适应的过程中起重要作用。本项目拟在前期离体实验的基础上，利用斑马鱼实验体系，研究胚胎发育早期HO-1基因超表达和敲降对斑马鱼低氧耐受的影响，阐明HO-1基因在斑马鱼低氧适应中的作用；在此基础上利用转基因技术，构建HO-1转基因斑马鱼，研究低氧条件下转基因斑马鱼相关生理生化指标和基因表达的变化，探讨HO-1基因在斑马鱼低氧适应中的作用机制。本项目首次在鱼类活体系统中研究HO-1基因的抗低氧作用及分子机制，研究结果将有助于推动鱼类抗低氧育种的研究进程。

结论摘要：

血红素加氧酶-1（Heme oxygenase-1，HO-1）是血红素降解的起始酶和限速酶，可通过抗氧化、抗炎、抗细胞凋亡、调节微循环等方式对组织细胞起保护作用。在前期工作中，我们利用抑制消减杂交技术发现HO-1为低氧应答基因，HO-1基因超表达可增加CAB细胞的低氧耐受能力。本项目拟利用斑马鱼活体实验体系，研究斑马鱼胚胎发育过程中常氧和低氧条件下HO-1基因的时空表达，并利用超表达和敲降技术研究HO1基因敲降和超表达对斑马鱼胚胎发育和低氧耐受力的影响，进而研究斑马鱼HO-1基因的启动子活性，分析HO1基因可能的调控机制，为揭示鱼类抗低氧反应的分子机理、推动和促进鱼类抗低氧育种研究进程奠定基础。通过研究，本项目克隆了HO-1基因cDNA全长并对其进行了表达特征分析。研究发现在斑马鱼胚胎发育过程中，HO-1基因转录本母源存在，其表达量从分节期开始增加，到咽囊期迅速上升到较高水平，该基因的高水平表达一直持续到出苗。WISH结果显示，HO-1基因在斑马鱼胚胎的脑、心脏和肝脏等部位表达量比较高。RT-PCR 分析发现该基因在各组织中均有表达，其中在心、肝、脑中的表达量较大。基因敲降实验结果表明，显微注射HO-1 MO 使HO-1 基因表达水平下降，会导致斑马鱼胚胎发育迟缓、血管发生异常和低氧耐受能力减弱，表明HO-1基因在斑马鱼胚胎发育和低氧耐受过程中发挥重要作用。进一步研究发现，HO-1基因敲降所导致的发育异常与IGF信号转导途径有关。继而我们克隆了HO-1基因的启动子并利用双荧光素酶报告基因实验对启动子转录活性进行了分析。结果表明，HO-1基因启动子-220/+150区域转录活性最高，-1615bp到-740bp区域可能有低氧诱导因子HIF-1alfa和HIF-3alfa的转录结合位点。通过Real-Time RT-PCR研究发现，超表达低氧诱导因子HIF1alfa和HIF3alfa 可显著上调HO-1基因mRNA的表达，表明斑马鱼胚胎在应答低氧的过程中HO-1基因可能受到低氧诱导因子HIF1alfa和HIF3alfa 的调控。