文昌鱼作为与脊椎动物亲缘关系最近的类群之一,是进化和发育生物学研究的良好模式动物。本研究首次考察了四个AmphiPax基因在白氏文昌鱼(Branchiostomabelcheri)生活周期中16个发育时期的时间表达模式,以及变态时期4个区域和成体8个组织的空间表达模式。我们发现它们在16个时期都表达,并且在发育时期(尤其在胚胎期和变态期表达水平较高)和器官表达上存在特异性。综合时空表达的模式,我们推测AmphiPax基因的动态特异性表达与相应的器官发育有紧密的联系,并且作为脊椎动物Pax基因的祖先,这些基因不仅在序列上与脊椎动物同源基因有很高的相似性,而且在时空表达模式上也存在相似性;在时间表达模式上,两者不仅在胚胎发育过程中起关键的作用,在成体组织和器官特化过程中也发挥重要作用;在空间表达上,Pax1/9亚家族在鳃、间叶细胞和肠;Pax2/5/8亚家族则在鳃(内柱)、尾和精巢;Pax3/7亚家族在肌肉和肠;而Pax6亚家族在肝和肠都有相似的表达模式。由此,我们讨论了Pax四个亚家族在基因倍增后基因功能的进化。为了分析基因倍增和选择性剪切的进化机制,我们克隆了文昌鱼Vap(Amphi VapA/B)及其四种不同的选择性剪切体,比较了VapA/B基因家族成员在文昌鱼和人类中选择性剪切的情况,并通过分析发现文昌鱼、人类、河豚和斑马鱼基因组中VapA/B和Spir1/2、RBM12、RAB22A/B等基因保持共线性连锁,证实了从文昌鱼到人类至少发生了一轮倍增,而在河豚和斑马鱼中又发生一轮倍增。同时,我们通过研究AmphiVapA/B四种选择性剪切体在文昌鱼10个发育时期和8个组织的时空表达,发现它们之间存在基因表达的分化,这说明通过这种方式,Amphi VapA/B以此获得了更多的功能。对Amphi VapA/B选择性剪切外显子的蛋白预测发现,选择性剪切外显子2(AS2)中存在卷曲螺旋域。由此,我们提出推测:a.文昌鱼通过选择性剪切体(四种),人类通过基因倍增和选择性剪切体(共四种),河豚和斑马鱼通过基因倍增(分别三种)分别达到VapA/B基因功能的多样性。b.在基因倍增的进化中,包含重要结构域的选择性剪切外显子(AS2)在进化过程中成为非选择性剪切的外显子,而次要的选择性剪切外显子,则继续以选择性剪切的方式存在或丢失。c.表达水平更高(发挥更重要功能)的选择性剪切体成为倍增后的个体基因,而较次要的可能以选择性剪切的方式保留或者丢失。