近日，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所觀賞魚種質(zhì)資源和繁育創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在銀龍魚性別調(diào)控分子機(jī)制研究方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果“Reference genome provide insights into sex determination of silver aworana （Osteoglossum bicirrhosum）”發(fā)表在國際經(jīng)典生物學(xué)期刊《BMC Biology》（BIOLOGY: 15/109），劉奕副研究員、深圳大學(xué)的卞超副教授和中山大學(xué)的馬嘉欣副教授為共同第一作者，牟希東研究員和深圳大學(xué)的石瓊教授為共同通訊；“Identification of two effective sex-specific DNA markers in silver arowana （Osteoglossum bicirrhosum）” 發(fā)表在《Aquaculture》（MARINE & FRESHWATER BIOLOGY: 9/119），劉奕副研究員為第一作者，牟希東研究員為通訊作者。上述研究得到了中國水產(chǎn)科學(xué)研究院中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（2022SJ-XT2和2019ZD0503）、中國—東盟海上合作基金（CAMC-2018F）和國家淡水水產(chǎn)種質(zhì)資源庫（FGRC18537）等項(xiàng)目的資助。
銀龍魚，學(xué)名為雙須骨舌魚（Osteoglossum bicirrhosum），因其獨(dú)特的體態(tài)和色彩成為備受歡迎的淡水觀賞魚，但其性別在外觀上難以區(qū)分，且其性別調(diào)控分子機(jī)制尚未明確。為揭示其分子機(jī)制，組裝了銀龍魚雌性和雄性兩個高質(zhì)量的染色體水平參考基因組，并結(jié)合109個個體的重測序數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)銀龍魚28號染色體28.0至28.4 Mb區(qū)間內(nèi)存在一個4 kb長的片段在雌雄之間表現(xiàn)出極顯著的遺傳差異（p = 10?4）。進(jìn)一步地，在該片段上篩選到了9個性別特異性SNPs（p ＜ 10-15），以及一個長度為511 bp的雌性特異性片段。該特異性片段位于基因組非編碼區(qū)，與之距離最近的編碼基因是位于其下游26 kb處的foxl2。我們觀察到雌性在這9個性別特異性SNPs表現(xiàn)為雜合，而雄性則表現(xiàn)出純合性，這表明銀龍魚性別決定方式為ZZ/ZW型。因此，銀龍魚的28號染色體即為ZW染色體。
對2個性別特異性SNP位點(diǎn)進(jìn)行引物設(shè)計(jì)，經(jīng)過135個個體的PCR產(chǎn)物測序驗(yàn)證后，證明其在銀龍魚遺傳性別鑒定中的準(zhǔn)確率為100%。利用該標(biāo)記完成銀龍魚親魚性別鑒定。選出了八對親魚進(jìn)行一對一的繁殖，每對親魚都在一個繁殖周期內(nèi)成功產(chǎn)下了后代，實(shí)現(xiàn)了銀龍魚的一對一批次繁殖。
為探究雌性特異性片段的功能，利用三維基因組技術(shù)（Hi-C）對銀龍魚卵巢和精巢組織進(jìn)行了空間構(gòu)象分析。結(jié)果表明，在卵巢中，該雌性特異性片段與foxl2之間存在顯著的相互作用，同時與pik3cb及其上游基因copb2也有顯著互作。然而，僅foxl2與雌性特異性片段的互作在卵巢和精巢中呈現(xiàn)極顯著的差異（p = 4.21e?04），pik3cb和copb2與該片段的互作在卵巢和精巢中無顯著差異。上述結(jié)果揭示，在銀龍魚W染色體上，盡管雌性特異性片段與foxl2之間存在26 kb的線性間隔，但二者表現(xiàn)出顯著的相互作用，推測其空間物理距離較近，從而調(diào)控foxl2在卵巢中的高表達(dá)。綜上，雌性特異性片段可通過三維基因組的空間構(gòu)象變化，促進(jìn)foxl2的表達(dá)，從而調(diào)控卵巢的分化和發(fā)育。此外，性腺轉(zhuǎn)錄組測序和基因敲降實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，銀龍魚性腺發(fā)育過程中，sox9、dmrt1、esr1和sox8a等性別相關(guān)基因的表達(dá)模式與foxl2存在一定的相關(guān)性。據(jù)此，預(yù)測出了一個以foxl2為中心的銀龍魚性別調(diào)控基因網(wǎng)絡(luò)。該研究成果不僅揭示了銀龍魚的性別調(diào)控分子機(jī)制，也為魚類性別決定機(jī)制的進(jìn)化、性別分化以及性染色體的出現(xiàn)與發(fā)育的研究提供了理論基礎(chǔ)。
論文鏈接：https://doi.org/10.1186/s12915-025-02139-5；https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2024.741748
