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—— 第二部分 国家自然科学基金项目成果巡礼 ——

  由中国水产科学研究院黄海水产研究所陈松林研究员带领的研究组与深圳华大基因研究院及德国Wuerzburg大学的科研人员组成的联合研究团队在国家自然科学基金及其它项目的支持下,完成了半滑舌鳎全基因组精细图谱绘制,揭示了半滑舌鳎性染色体进化及性别决定机制。研究成果分别在Nature Genetics和Genome Research上发表。研究团队主要成员包括黄海水产研究所的邵长伟、唐启升、宋文涛、胡乔木,深圳华大基因研究院的王俊、张国捷、黄铨飞、李启业以及德国Wuerzburg大学的M. Schartl。

  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,而半滑舌鳎是重要海水养殖鱼类,具有ZW性别决定类型,雌性具有异形W性染色体,半滑舌鳎雌性比雄性生长快2-4倍,由于雄性个体小、生长慢、且比例高,严重影响了渔民养殖的积极性,限制了养殖产业的发展。上述特性使半滑舌鳎成为研究脊椎动物性染色体进化和表型分化的理想模型。

  自2009年起,陈松林研究团队和深圳华大基因研究院王俊团队合作对半滑舌鳎雌雄鱼分别进行了全基因组测序、组装和分析,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。通过与人类、鸡以及河豚、青 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,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。

  该成果对揭示鱼类性别决定、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,为半滑舌鳎性别控制、全基因组选择及高雌性苗种选育提供了重要的基因资源奠定了理论基础。

  该研究得到了国家自然科学基金重点项目、面上项目及其他国家科技项目的资助。

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