当排入水中的污染物数量超过该物质在此水体中的正常含量和水环境容量时就会造成水体污染。水体污染会引起其理化和生物特征发生不良变化从而破坏水体生态系统平衡。水体污染导致生活于水中或周边的动植物及微生物受到不可避免的危害。植物与微生物在代谢途径上能够直接利用多种污染物合成自身所需营养物质,且对于污染物具有较高的耐受及毒性转化作用,因此对于污染水环境具有较高的适应能力。然而,动物因为代谢上不能利用污染物,同时其细胞抗逆性较弱,因此其适应能力相对较弱。目前对于动物的污染适应研究已有相关报道,而对于多倍体动物的适应及多倍体与二倍体的适应差异研究仍未见报道。被称为高原明珠的滇池在过去的四十年间其水质发生了显著的动态变化,从清澈的三类水到重度污染的五类和劣五类再到牛栏江引水入滇后水质逐渐好转。滇池水质变化期间,文献记载及我们团队的长期工作表明:滇池二倍体和三倍体鲫鱼分布比例也显示动态变化;水质较好的年代滇池二倍体鲫鱼比例超过40%,水质污染后,二倍体鲫鱼比例迅速下降为5%;在污染严重的草海近10余年来均未发现二倍体鲫鱼,而三倍体鲫鱼则恰好与之相反成为优势群体。那么是否三倍体鲫鱼比二倍体鲫鱼更加适应滇池污染水环境,导致两种倍性鲫鱼数量比例存在较大差异?生存于滇池污染水环境的两种倍性鲫鱼在适应上存在怎样的异同?适应机制如何?这一系列的问题目前有待深入研究。本论文的研究工作在前期长期的样品采集和倍性鉴定基础上,于2015-2016年持续收集滇池和洱海的野生鲫鱼,通过分析不同采样点鲫鱼倍性与水质的相关性,研究滇池水质与鲫鱼倍性分布比例的关系;同时以不同倍性鲫鱼肝脏转录组数据结合水质参数,分析在不同或相同水域内的两种倍性鲫鱼的基因表达情况,寻找两种倍性鲫鱼异同的基因及基因调控通路,为探究两种倍性鲫鱼适应异同及相关机制提供线索。本研究第一部分,通过对滇池鲫鱼倍性的鉴定发现两种倍性鲫鱼在形态上存在明显的分化。基于两种倍性鲫鱼的体色、体高/体长、头角等形态特征参数的主成分分析显示两种倍性鲫鱼存在形态上的差异,利用上述特征可大致区分两种倍性个体,准确率达80%。为更准确的从形态上区分两种倍性鲫鱼,我们进一步采取了更为可靠的机器学习的鉴定方法,通过机器学习,从形态上区分倍性的准确率提高至96%。针对部分个体利用两种方法均难以从形态上区分倍性,我们随机挑选两种鲫鱼各25尾分析了其遗传差异。通过Sanger测序获得部分D-Loop序列后构建系统发育关系,结果提示,部分三倍体鲫鱼在遗传上存在与二倍体共享同一个分支的现象,并且滇池三倍体鲫鱼来源于二倍体鲫鱼,因此提示该部分三倍体鲫鱼可能是初始形成的三倍体个体。这可能是造成少数个体基于形态参数难于区分倍性的原因。第二部分,结合滇池鲫鱼倍性调查结果和滇池水质参数,对历年(2005-2009,2015-2016年间)倍性分布比例与水质参数相关性分析提示:1)水质参数中总磷、氨氮、透明度与二倍体鲫鱼分布比例具显著正相关,提示这部分水质参数可能是二倍体鲫鱼生存的促进因子;2)氟化物和高锰酸盐指数与二倍体鲫鱼分布比例具显著负相关,提示该部分水质参数是二倍体鲫鱼生存的胁迫因子。第三部分,利用滇池不同采样点的两种倍性鲫鱼的肝脏转录组测序数据,并分别以洱海的两种倍性鲫鱼作为对照,依次进行差异表达分析、共享分析和基因功能注释,研究结果提示:1)滇池不同水域(劣V类水质的富善、IV类水质的大湾),不同地点的三倍体比二倍体在四个生物学过程(complement activation,lectin pathway;positive regulation of MAPK cascade;cytoskeleton organization;negative regulation of cell adhesion)都发生了表达调控变化;2)滇池不同水域(富善、大湾),三倍体与二倍体相比,三倍体的抗性基因(抗氧化基因(APOA1、TFPI),抗癌基因(VDAC1))表达相对于二倍体发生上调,原癌(DIAPH3)及抑制生长基因(IGFBP3)的表达相对于二倍体发生下调,提示这些基因的表达量变化可能反映了三倍体鲫鱼更适应滇池污染水环境;并且通过三倍体在滇池和洱海相同基因的表达量比较,发现在滇池3N中发生表达上调的基因在洱海(3N)也发生上调,但其表达量显著低于滇池,提示基因表达量变化是由于水质差异造成的,而非倍性差异造成;3)滇池不同水域(富善、大湾),三倍体中存在17个基因,在污染严重的富善发生上调,而在水质较好的大湾则发生下调。提示该变化可能是由于污染程度不同所导致。综上,本论文通过上述研究,寻求二倍体/三倍体更加直接经济的倍性鉴定方案,并取得良好的效果;区分出对滇池二倍体鲫鱼具有胁迫作用的水质污染因子;通过对两种倍性鲫鱼的形态差异和适应污染水环境相关基因或调控通路的挖掘,发现三倍体鲫鱼抗性基因的表达显著上调,抑制生长及凋亡基因的表达显著下调。以上结果提示三倍体鲫鱼与二倍体鲫鱼相比在抗性基因表达方面更加适应滇池污染水环境,而两种倍性鲫鱼适应具体污染物和适应基因功能将作进一步的验证分析。因而,本研究对滇池两种倍性鲫鱼的适应异同及适应机制做出了非常有意义的工作。利用鲫鱼作为研究系统,以期对滇池的生物保护与利用提供确实可行的理论依据,并为水体污染生物快速适应性演化提供理论依据。