鱼类性别调控机制研究获进展

发布日期: 2014-02-19 【关闭】

    中国水产科学研究院黄海水产研究所联合深圳华大基因研究院、德国维尔茨堡大学、法国农业科学研究院和新加坡国立大学等单位组建的国际合作研究团队,在半滑舌鳎性染色体起源和性别决定机制研究方面取得突破性进展。近日,国际生物学领域顶级期刊Nature Genetics(《自然.遗传》)在线发表了相关研究成果(DOI 10.1038/ng.2890)。该项研究工作得到了国家科技计划支持,获得国家“863”计划课题(2012AA10A403-2、 2012AA092203)资助。 

    脊椎动物性染色体的起源和进化一直是生物学界的研究热点,半滑舌鳎的性别决定类型为ZW/ZZ 型,雌性具有巨大的异形性染色体(W染色体)。且雌性比雄性大2-4倍,是目前发现的雌雄生长差异最大的鱼类之一。半滑舌鳎性染色体分化程度大,雌雄表型差异显著,使之成为研究脊椎动物性染色体进化和表型分化的理想模型。

    该研究团队对半滑舌鳎雌雄鱼进行了高深度全基因组测序、组装和分析,并结合高密度遗传连锁图谱(SSR和SNP),构建了Z染色体精细图谱和W染色体序列图谱。发现由于半滑舌鳎性染色体高度分化,W染色体积聚了大量转座元件和假基因(含量分别为29.94%,19.74%),Z染色体为13.13%和 3.54%,而常染色体仅为4.33%和2.48%。通过与人类、鸡以及河豚、青鳉和斑马鱼基因组进行系统比对,推演出脊椎动物祖先染色体,发现半滑舌鳎的性染色体并不和已知性染色体的鱼类共祖先,而是和鸡的ZW染色体共起源。特别是发现半滑舌鳎和鸡性染色体的趋同进化现象。发现半滑舌鳎dmrt1基因是 Z染色体连锁、雄性特异表达、精巢发育必不可少的关键基因,表现出性别决定基因的特性。

    在性反转调控机制方面,筛选获得半滑舌鳎性别特异微卫星标记,创建了雄鱼、雌鱼和超雌鱼遗传性别的分子鉴定技术,准确率达100%,攻克了难以鉴定ZW雌鱼和WW超雌鱼的技术难关;发现伪雄鱼后代中90%以上的ZW个体性转变为伪雄鱼,揭示了半滑舌鳎养殖苗种中生理雄鱼比例明显偏高的遗传学原理;通过全基因组甲基化测序分析发现伪雄鱼后代中的伪雄鱼保留了父本伪雄鱼的甲基化模式,揭示了伪雄鱼Z染色体上的性别调控基因甲基化的遗传性,为半滑舌鳎性别控制和高雌性苗种研制提供了理论依据。

    该成果对从基因组水平揭示鲽形目鱼类性别决定、生长、生殖发育、免疫抗病、变态、生态适应等重要性状的分子机制具有重要科学意义和应用价值,对其他脊椎动物性染色体进化和性别决定机制研究具有指导和借鉴作用,同时也为半滑舌鳎性别控制、全基因组选择育种及高雌性苗种选育技术的建立提供重要的基因资源和技术手段。

    论文是迄今为止我国渔业领域发表的第一篇Nature Genetics研究论文,标志着我国在鱼类性别决定机制研究领域达到了世界先进水平。  

文章来源:科技部
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