铜（copper,Cu）作为生物体重要的金属微量元素,在体内发挥不可或缺的生物学功能。铜是多种酶的辅助因子或细胞结构成分,与机体的骨骼发育、造血发生、神经系统以及免疫系统密切相关。但水体中过量的铜不仅对鱼类的生长发育造成严重影响,导致种质资源的退化,还会通过食物链影响人类健康。然而关于水环境铜过量造成鱼类胚胎发育缺陷及其子代胚胎发育缺陷的相关甲基化表观调控机制的研究仍然较少。本研究主要研究对象为模式生物斑马鱼（Danio rerio）,对铜急性胁迫胚胎的转录组和DNA甲基化组进行了生物信息学分析,并进一步对铜急性胁迫导致斑马鱼胚胎的血管和淋巴管生成缺陷的细胞与分子机制,以及铜慢性胁迫斑马鱼成鱼的子代胚胎的发育缺陷以及精子携带甲基化表观修饰等潜在调控机制进行了深入探究。主要研究结果如下:1、铜急性胁迫斑马鱼胚胎导致离子相关基因的转录水平和DNA甲基化水平改变以纳米银为参照,通过对铜胁迫胚胎和纳米银胁迫胚胎的转录谱和全基因甲基化组比较分析发现,鱼类胚胎响应金属铜胁迫和纳米银胁迫的共同差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）显著富集于如钙离子结合、铁离子结合等离子相关的GO条目以及血液循环等。此外,鱼类胚胎响应金属铜胁迫和纳米银胁迫的15个共同差异甲基化基因（differentially methylated genes,DMGs）中12个为离子相关基因,其中一个为淋巴管生成因子ccbe1。进一步验证发现DMGs的转录表达与甲基化修饰的改变存在负相关性。2、铜急性胁迫损伤斑马鱼胚胎血管和淋巴管生成及其潜在的分子机制通过鉴定铜胁迫斑马鱼胚胎造血系统的发育表型,本研究发现铜急性胁迫斑马鱼胚胎节间血管中血液循环受阻,血管生成因子amot12、p ERK1/2、foxm1表达下调。通过对foxm1基因的敲降/敲除与过表达等实验发现amot12-p ERK1/2-foxm1-mmp2/9调控轴响应铜的急性胁迫,抑制血管生成。而且,铜急性胁迫抑制细胞的迁移和血管形成的功能以及调控机制从鱼类到哺乳类高度保守。此外,在铜急性胁迫的斑马鱼胚胎中,淋巴管的重要结构胸导管（thoracic duct）部分缺失。淋巴管生成因子ccbe1表达下调,甲基化检测显示铜急性胁迫导致ccbe1启动子区域E2F7/8结合位点高度甲基化,而E2F7/8蛋白的表达并没有显著改变。同时,Ch IP-q PCR结果显示E2F7/8在ccbe1启动子区域的富集减少。综上,铜急性胁迫分别通过抑制amot12-p ERK1/2-foxm1-mmp2/9调控轴和改变ccbe1启动子的甲基化修饰进而分别损伤血管生成和淋巴管生成。3、铜慢性胁迫性成熟斑马鱼导致精子的DNA甲基化修饰改变以及子代胚胎发育缺陷同时,本研究鉴定铜慢性胁迫性成熟斑马鱼的子代胚胎的发育特征。本研究发现,铜慢性胁迫成鱼的子代胚胎存在运动失衡、小脑和小眼畸形等发育缺陷。组间雌雄鱼交配实验发现雄性精子携带了导致子代胚胎发育缺陷产生的遗传因子;子代胚胎中神经系统、眼睛/视网膜、肠道等标记基因显著下调,转录组分析发现大量神经相关的GO条目富集。对铜慢性胁迫成鱼精子和其受精后子代胚胎进行全基因组甲基化分析发现,精子组和子代胚胎组均有大量差异甲基化基因,分别表达于脑/中枢神经系统（central neural system,CNS）、眼睛/视网膜、肝/肠道等部位。通过对精子组差异甲基化基因pmpcb、crebl2和tab2的甲基化启动子位点及其调控功能进行进一步分析发现,差异甲基化区域在相应基因的转录调控过程中发挥重要作用。此外,铜慢性胁迫导致成鱼精子pmpcb、crebl2和tab2的甲基化修饰改变可以遗传至子代胚胎,并调控神经系统、眼睛/视网膜、肠道等标记基因的表达。这些数据表明,铜慢性胁迫导致成鱼精子的甲基化组和转录组的改变,导致其受精胚胎的甲基化组和转录组的重编程,进而导致子代胚胎发育缺陷的产生。