MER | 斜带石斑鱼基因组揭示雌雄同体鱼的性别分化和性逆转机制

2023-03-08 1024CNGBdb

石斑鱼在港澳地区被认为是我国四大名鱼之一,具有很高的经济价值,是我国沿海地区重要的养殖鱼类之一,其在中国和东南亚国家得到了广泛养殖。石斑鱼类属于典型的雌雄同体雌性先熟种类,在其生活史中性别存在由雌转雄的性转变现象,但其独特的繁殖机制和生殖特点仍然存在很多疑点。

近日,中山大学研究团队联合华大等于国际学术期刊Molecular Ecology Resources在线发表题为 “Mechanisms of sex differentiation and sex reversal in hermaphrodite fish as revealed by the Epinephelus coioides genome”的研究。

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本研究产生的全基因组测序数据和转录组数据均已存储于国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号分别为:CNP0000079CNP0003777

实验设计

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主要研究成果

石斑鱼染色体水平的基因组组装和系统进化分析

该研究构建了斜带石斑鱼基因组染色体图谱,并通过比较基因组分析石斑鱼和硬骨鱼共同祖先基因家族差异,发现109个基因家族(479个基因)显著扩增,92个基因家族(333个基因)显著收缩。然而,在这些扩大和缩小的基因家族中,没有发现性别决定或分化相关的基因,故石斑鱼的性发育可能与非编码的调控序列或环境因素的变化有关。

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性别分化和性转变期间的性腺转录组分析

雌激素合成关键酶芳香化酶cyp19a1a在性腺分化关键时期上调表达,雌激素合成增多,促使未分化性腺向雌性分化;在雌鱼向雄鱼转变过程中,垂体fsh和和性腺fshr的表达逐渐升高;通过FSH蛋白注射,可成功诱导斜带石斑鱼发生性别转变。这表明fsh/fshr系统是调控石斑鱼由雌转雄的关键信号。

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社群相关因素对于性转变机制的影响

本研究构建了实验社会群体,驯化7天后,各组均剔除雄性。在每组有两只雌性鱼时开始表现出攻击性行为,这些攻击会持续了2-7天,并使得其中一个具有侵略性雌性成为主导,且性腺迅速向雄性进行性别转变。研究人员发现与几种褪黑素的合成相关基因(tph1、asmt和aanat)和光转导相关基因有关在占优势性别的鱼类大脑中高度表达,表明光转导级联和褪黑素合成通路被激活使占主导地位的石斑鱼性别转变。

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研究意义

本研究的基因组和相关实验结果为原生雌性石斑鱼性别分化和性别变化的分子机制提供了新的见解,揭示了石斑鱼性腺发生与性别分化的分子作用机理,对理解雌雄同体鱼类性别决定机制的形成及进化途径有重要的理论价值,同时对石斑鱼类育种和遗传改良具有重要意义。

中山大学为第一作者单位,该研究得到了国家自然科学基金、广东省重点研发计划、广东省现代农业产业技术体系创新团队等项目支持。

信息及图片来源:“华大科技BGITech ”公众号

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