刺参(Apostichopus japonicus)，是目前我国单一海水养殖种类经济产值最高的无脊椎动物，具有较高的食用价值和养生保健作用，现在已经发展成为我国海水养殖的支柱产业之一。但刺参性别的非损伤鉴别仍是养殖过程中亟需解决的一大难题。性腺发育机制研究是进行繁育调控的基础，也为认识动物的性别决定机制提供理论依据。刺参特殊的进化地位和其性腺发育的规律性使其成为研究性腺发育的理想模型。本研究以刺参为研究对象，采用高通量转录组测序技术构建刺参性腺基因表达谱，通过比较转录组学分析，从全基因角度筛选性腺发育调控主效基因或相关转录调节因子，并利用实时定量PCR技术解析相关基因的时间表达模式，利用常规PCR研究了相关基因的空间表达模式。主要结果如下：以处于性腺发育生长期的刺参性腺为材料，在454测序平台上利用平行标记测序技术在一次测序反应中同时完成刺参性腺的转录组测序，获得刺参雌、雄性腺基因表达谱。通过测序，共获得909332条序列，测序平均长度为418bp和443bp；对所测得序列进行拼装，共获得13544条contig和91508条single reads，contig的平均长度为1280bp；基因预测共从13,201个contigs和81,895个singlets中找到蛋白编码序列；对所获得的序列进行基因注释，共有23,506个预测蛋白可以注释出明确的生物学功能；并对所获得的序列进行了GO分析后共有9,329个预测蛋白，匹配62,338项GO terms；利用KEGG数据库进行代谢通路构建，共有3,178个蛋白获得了KO number。通过对比两个转录文库的基因表达丰度分析，在两个样本中找出表达有显著差异的基因共3318个，其中上调基因有1135个，下调基因有2734个。利用高通量测序结果筛选出1117个SSR位点和15266个SNP位点。其中SNP位点数大于40的基因序列共16条，位点数大于30的基因序列共29条。构建了刺参雌雄性腺基因表达谱，主要参与了结合功能、催化活性、蛋白结合、核酸结合、水解酶活性、转移酶活性等25项分子功能。各分子功能所含基因数目在刺参雌、雄性腺中有差异，其中差异最大的类群为结合蛋白（protein binding）。结合基因的注释信息和基因表达丰度分析结果，在性腺表达谱中筛选到表达差异极显著且与性腺发育有关的差异表达基因25个，其中15个来自于雄性基因表达谱，分别标记为A1～A15，10个来自于雌性基因表达谱，分别标记为B1～B10，对这25个基因进行实时定量PCR引物设计并初步检测各引物的扩增效果，获得扩增效果良好的基因16个，其中来源于雄性基因表达谱的基因11个，来源于雌性基因表达谱的基因5个。分别检测16个基因在生长期不同性别刺参性腺的表达，结果表明：除B4外，15个基因在不同性别刺参性腺发育生长期中的表达水平均有差异，其中从雄性性腺基因表达谱中筛选的11个基因在雄性性腺中的表达水平均高于雌性性腺，基因A1、A6、A10、A14在雄性性腺中的表达水平是雌性性腺的123～6000000倍；基因A3、A4、A5、A7、A8、A9、A13在雄性性腺中的表达水平是雌性性腺的4.38～650000倍；从雌性性腺基因表达谱中筛选的5个基因中，B4在做标准曲线时仅在三个浓度梯度有扩增产物，标准曲线质量差，未用于实时定量PCR检测。B2、B8在雌性性腺中的表达水平远高于雄性性腺，在雌性性腺中的表达水平是雄性性腺的115～524417倍，B6、B7在雄性性腺中的表达水平高于雌性性腺，在雄性性腺中的表达水平是雌性性腺的3.52～936倍。定量结果与454测序结果的一致率为81%。本研究用荧光实时定量PCR技术验证15个差异基因在刺参性腺发育不同时期的表达情况，结果表明，基因A4、A7、A9仅在刺参雌性性腺的生长II期和成熟期表达，但在雄性性腺各期都存在表达；A8在雌性性腺的生长II期和成熟期，雄性性腺增殖期和生长I期表达，在雌雄性腺其余各期均不表达。其余基因在刺参性腺发育各时期均表达，其中基因A1、A3、A5、A6、A10、A13、A14、B6、B7在雄性性腺各期的表达水平均高于雌性性腺，基因B2、B8在雌性性腺各期的表达水平均高于雄性性腺。此外，本研究用普通PCR定性检测了16个基因在性腺发育生长期成参体腔液、体壁、纵肌、管足、呼吸树、肠道等组织中的表达。结果表明，16个基因在刺参体腔液、纵肌、体壁、管足中均不表达。基因A7在成参肠道中存在表达，其余基因均不表达。基因A4、A5、A7、A8、A9、B4在成参呼吸树中存在表达，其余基因不表达。本研究构建了雌、雄性腺基因表达谱，通过生物信息学分析筛选到差异表达基因，并完成了相关基因的时空表达研究，为从功能基因组学角度解析刺参性腺发育的分子机理提供基础数据，同时为海洋无脊椎动物的性别决定、分化和性腺发育的遗传机理和进化机制以及刺参良种选育和繁殖调控提供理论基础。