鱼类是目前数量最多且多样性最为丰富的脊椎动物类群。为了适应复杂的水生环境并产生更多的后代,鱼类的繁殖策略也十分多样且复杂,几乎囊括了脊椎动物中所有已知的性别决定和性别分化方式。该特性使鱼类成为了研究性别决定和性别调控机制的良好材料。与高等脊椎动物均为雌雄异体不同,在鱼类中除了雌雄异体外还广泛存在着天然形成的、具有繁殖能力的雌雄同体种类。但是目前关于鱼类性别调控的研究仍主要集中在几种雌雄异体的模式鱼类中,而对于雌雄同体种类的研究则相对缺乏。它们的性别调控机制与雌雄异体鱼类有何异同?顺序型和同时型雌雄同体鱼类的性腺结构和性别发育方式有何异同?目前这些问题仍未得到充分的解决。另外,目前大多研究的焦点仍局限于单一的性别决定基因,而对于下丘脑-垂体-性腺轴在性别发育过程中的调节作用目前尚不清晰。因此,本研究选择了两种雌雄同体鱼类作为研究对象,分别为具有较高经济价值的顺序型雌雄同体鱼类赤点石斑鱼（Epinephelus akaara）,和脊椎动物中唯一已知能自体受精的同时型雌雄同体鱼类花斑溪鳉（Kryptolebias marmoratus）,对它们性别发育机制进行研究探讨,具体的结果和主要结论如下:1.赤点石斑鱼和花斑溪鳉性腺组织学显微及超微结构的比较研究与多数硬骨鱼类相似,赤点石斑鱼和花斑溪鳉的性腺均呈两叶状,其中的生殖上皮包含了卵子/精子发生各个阶段的细胞类型。在赤点石斑鱼中,无论雌性还是雄性,性腺中均可同时包含精巢和卵巢结构。即在雄性性腺中,除精巢组织外,还可见到镶嵌其中的许多处于核仁外周期或更早发育阶段的卵母细胞;而在雌性性腺中,同样可见少量精巢组织分散镶嵌其中。超微结构的观察显示,在雌性性腺内的精巢组织中存在成熟的精子,其形态与雄性性腺中的精子并无显著差异;且雌性性腺内的精巢结构与卵巢结构之间并无其他结缔组织或基膜相隔。在花斑溪鳉中,雄性的精巢与同属于鳉形目的其他种类类似,为严格排列的小叶状结构。而在雌雄同体的精卵巢中,精巢组织通常较为集中地分布于卵巢腔的一侧,且紧贴着卵巢腔,其结构与雄性的精巢并无显著差异。有时精巢组织与卵巢组织可紧密相连,但超微结构的观察表明两者之间有较厚的基膜相隔而非直接接触。这种精巢和卵巢之间的物理隔离可能是保障花斑溪鳉精子和卵子同时成熟的必要机制之一。另外,通过归纳比较不同类型雌雄同体鱼类的性腺结构,我们认为性腺结构与性逆转类型关系不大,而是与鱼类的进化地位关系更加密切。2.性别调控关键基因的克隆及其在两种鱼类中表达模式的比较研究本研究成功克隆获得赤点石斑鱼Vasa、Dmrtl、Foxl2和Foxl3基因cDNA序列,并对这四个基因在赤点石斑鱼和花斑溪鳉性腺中的表达模式进行了比较研究。结果显示,在两种鱼类中中,Vasa基因均特异性表达于生殖干细胞内,包括卵原细胞、卵黄前期各发育阶段的卵母细胞、精原细胞、初级和次级精母细胞。该结果也证实,在这两种鱼类中Vasa基因均可作为性腺生殖干细胞的标记基因,对于将来开展关于原始生殖细胞迁移、生殖干细胞的自我更新、分化及减数分裂进程等方面的研究都具有重要意义。Dmrt1基因在这两种鱼类中表达略有差异:在花斑溪鳉中,Dmrtl基因在在精原细胞、初级、次级精母细胞和Sertoli细胞中均有表达,且在雄性精巢和雌雄同体精卵巢内精巢组织的表达模式并无显著差异,而在卵巢组织中则未见表达。在赤点石斑鱼中,Dmrt1基因除了在精原细胞、初级、次级精母细胞和Sertoli细胞中有表达外,在卵巢组织内的皮层小泡期卵母细胞中也可检测到信号。结果表明,与其他硬骨鱼类类似,Dmrt1基因在赤点石斑鱼和花斑溪鳉中可能对精巢的发育和维持有着重要的作用,但其在赤点石斑鱼卵母细胞中的功能还有待进一步探索。Fox12和Foxl3为旁系同源基因,其中Foxl2基因在赤点石斑鱼和花斑溪鳉中的表达模式与其他大多数硬骨鱼类类似,均表达于卵母细胞周围的滤泡细胞中,推测与滤泡的发育和维持有重要作用。而Foxl3基因在不同鱼类中除序列保守性较低外,其表达模式也有差异。在赤点石斑鱼雄性性腺中,Foxl3的表达模式与Dmrt1类似;但在雌性性腺中,疑似镶嵌其中的精巢组织内则未检测到信号。但在花斑溪鳉中,无论是雄性精巢还是雌雄同体精卵巢内的精巢结构,均可检测到Foxl3信号。另外,在花斑溪鳉中,Foxl3还表达于卵巢腔上皮细胞内,而赤点石斑鱼的卵巢腔上皮细胞则无表达。经推测,Foxl3基因在雌雄同体鱼类中可能与精巢的正常发育有关。3.赤点石斑鱼性别发育各时期下丘脑和垂体转录组的比较分析本研究首次对鱼类的下丘脑和垂体进行了转录组研究。结果表明,在赤点石斑鱼性别发育不同时期,其下丘脑和垂体内有多个基因表达出现显著差异,这些基因分别在个体发育、代谢和转录调控等多个方面发挥重要作用。在这些差异表达基因中,Ea AESa和Ea YY1b这两个基因可能参与了赤点石斑鱼性别发育过程的调控。目前对于鱼类AES和YY1基因的研究还较为缺乏。本研究证实,由于第三次全基因组复制事件,鱼类中的AES和YY1均有两个同源基因,即AESa/AESb和YY1a/YY1b,但鱼类的两个同源基因功能是否出现分化目前还尚未可知。本研究通过克隆成功获得了EaAESa和Ea YY1b基因的cDNA序列,并对该基因的蛋白结构和表达分布等方面进行了详细分析。结果表明,EaAESa基因在雄性下丘脑中表达量极显著地高于雌性;而Ea YY1b的表达模式恰好相反,雌性表达量较雄性高。因此我们推测,在赤点石斑鱼中,EaAESa和EaYY1b基因可能是通过在下丘脑和垂体中直接影响其他基因的转录过程,调节相关激素释放、或是通过信号传导等间接途径来实现对其性别发育的调控,亦或是参与繁殖、逐偶等其他性别差异的活动的调控。