鸡(Gallus gallus)是研究禽类发育生物学的重要模式生物,且以家鸡为代表的陆生鸟类胚胎发育过程中脚蹼趾间组织的凋亡是研究生理性细胞凋亡的经典模型。但是,由于禽类种类繁多,陆禽和水禽的蹼足在形态上存在较大的差异,因此鸡胚的脚蹼发育研究并不适合用作鸭等水禽胚胎脚蹼发育的参考模型。本试验先后分4批孵化了总共1000枚鸡、鸭种蛋,对应脚蹼的发育分化时期(Stage26-35),收集鸡鸭胚胎做形态学的比较,对形态差异进行详细描述。此部分研究为转录组的取样提供了形态学基础。本研究对鸡鸭第31期、33和34期胚胎右后肢趾间膜取样进行转录组测序分析,从转录组数据中筛选出在鸡胚趾间膜具有更高表达的CTSO(Cathepsin O)基因。有研究表明,该基因作为从人乳腺癌c DNA文库中确定的一种的半胱氨酸蛋白酶,其独特的基因组织结构及染色体位置,让其参与了细胞外基质降解的过程。并且,许多脊椎动物的组织器官生理性细胞的凋亡均需要此类半胱氨酸蛋白酶的参与,在过程中起到诱导、调控组织细胞凋亡的关键作用。为了解CTSO基因是否在脚蹼发育过程中参与了趾间组织细胞的凋亡调控,本研究利用整胚原位杂交的AMG510方法,对CTSO基因在鸡胚和鸭胚脚蹼部位的时空表达进行了检验,并综合文献证据推测了CTSO基因在鸡胚足部形态发生中的功能作用。在得到了初步的试验结果后,结合美国国家生物技术信息检索中心资料库上记载的鸡、鸭、非洲爪蟾、中华软壳鳖、智人、鼠、斑马鱼等共11种脊椎动物的CTSO基因编码区序列构建进化树,并利用PAML软件采用分支模型对CTSO基因进行了选择压力分析。本研究获得GSK1120212浓度以下研究结果和推论:1.鸡胚鸭胚蹼足的发育在早期胚胎(Stage26-28)是相近的。它们形态出现差异主要是发生在胚胎发育的第28期之后,鸡后肢的趾间膜开始逐渐凋亡,并在第35期时彻底消失,形成独立的四趾;而鸭仅第一趾间膜发生退化,趾Ⅰ变成独立趾,其余趾间膜只是由远端边缘有轻微的回缩,趾Ⅱ、趾Ⅲ、趾Ⅳ仍由完整的蹼连接,形成蹼足。并且依据孵育出相同时期的鸡胚和鸭胚所用时间来看,鸡胚发育得更快,比发育出相同特征的鸭胚要早0.5-Transfusion-transmissible infections1天,并且随着时期的增大,这种差距会扩大到1-2天;2.根据CTSO基因在鸡胚鸭胚趾间膜上的表达情况,推测CTSO基因参与鸟类无蹼足的发育过程,其功能可能与禽类后肢组织细胞凋亡有关,通过调控趾间组织细胞的凋亡,影响蹼足的形态,其作用机理有待于进一步的功能试验验证;3.根据选择压力分析结果显示CTSO基因在进化过程中比较保守(P=0.5693282>0.05),推断其在在哺乳动物、爬行动物、两栖动物甚至是鱼类中的功能比较稳定且功能重要。本研究结果有助于鸟类后肢形态发育和演化的相关研究,为揭示禽类胚胎发育过程中脚蹼趾间组织细胞凋亡机制提供了功能重要的候选基因CTSO,对不同种家禽后肢形态分化的分子遗传机制研究起到促进作用。