编辑推荐：
在水产养殖中，实现红鳍东方鲀全雄养殖意义重大，但芳香化酶抑制剂（AI）诱导其雄性化的调控机制不明。大连海洋大学研究人员开展全转录组分析。结果发现 ncRNAs 参与性腺雄性化调控。该研究为鱼类性别逆转机制提供见解，助力全雄养殖。
在浩瀚的海洋生物世界里，红鳍东方鲀凭借其鲜美的肉质和颇高的经济价值，成为了水产养殖领域的 “宠儿”。然而，红鳍东方鲀的性别问题却让养殖户们十分头疼。在自然状态下，其雌雄比例接近 1:1，而且雌性个体的卵巢含有毒素，无法食用，而雄性个体的睾丸则是备受欢迎的美食，市场价值极高。为了提高养殖效益，实现全雄养殖成为了水产养殖业的迫切需求。此前研究发现，芳香化酶抑制剂（AI）能诱导红鳍东方鲀雄性化，但背后的分子机制却如同迷雾，亟待揭开。
在这样的背景下，大连海洋大学的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们希望通过深入探究 AI 诱导红鳍东方鲀雄性化的分子机制，为实现全雄养殖提供理论依据。经过不懈努力，研究取得了重要成果，相关论文发表在《BMC Genomics》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先是全转录组测序分析，通过对对照组（Con-XX、Con-XY）和 AI 处理组（AI-XX）的性腺进行 RNA 测序，全面获取基因表达信息。接着运用生物信息学分析，构建蛋白 - 蛋白互作（PPI）网络和竞争性内源 RNA（ceRNA）网络，挖掘基因间的相互作用关系。此外，还利用 qPCR 技术对关键基因的表达进行验证，确保研究结果的可靠性。
下面来看看具体的研究结果：
- 组织学分析和遗传性别验证：对照组中，XX 个体 60 日龄时卵巢腔和初级卵母细胞清晰可见，XY 个体的睾丸生精小管和生精细胞发育正常。而 AI 处理组的 XX 个体卵巢腔结构消失，呈现出类似睾丸的结构。同时，对照组不同日龄的雄性比例在 47.36% - 52.63% 之间，AI 处理组雄性比例则达到了 100%，实现了完全雄性化。
- mRNA 转录组分析：通过全转录组 RNA 测序，获得了大量的原始读数，经过质量控制后，成功映射到参考基因组。在 Con-XX/Con-XY、Con-XX/AI-XX 和 Con-XY/AI-XX 比较中，分别鉴定出 1172 个、1329 个和 723 个差异表达 mRNA（DEmRNAs）。GO 和 KEGG 分析显示，这些差异基因主要富集在刺激响应、多细胞生物过程、细胞外区域等生物学过程和细胞成分，以及神经活性配体 - 受体相互作用、蛋白质消化吸收等信号通路。其中，Con-XX/Con-XY 和 Con-XX/AI-XX 比较共享 690 个 DEGs，主要富集在 TGF-β 信号通路等。
- miRNA 转录组分析：在小 RNA 文库测序后，鉴定出存在的 miRNA、已知 miRNA 和新 miRNA。Con-XX/Con-XY、Con-XX/AI-XX 和 Con-XY/AI-XX 比较分别发现 129 个、174 个和 182 个差异表达 miRNA（DEmiRNAs）。50 个 DEmiRNAs 在 Con-XX/Con-XY 和 Con-XX/AI-XX 比较中共享，其靶基因主要富集在有丝分裂 M 期、生殖等生物学过程以及代谢、氨酰 - tRNA 生物合成等通路。趋势分析发现不同表达模式的 mRNAs 和 miRNAs 之间存在靶向关系，部分靶基因富集在 TGF-β 信号通路等。
- circRNA 转录组分析：根据起源对 circRNAs 进行分类，在不同比较组中鉴定出差异表达 circRNA（DEcircRNAs）。3 个 DEcircRNAs 在 Con-XX/Con-XY 和 Con-XX/AI-XX 比较中共享，其靶基因主要富集在磷脂酶活性、小 GTP 酶介导的信号转导等生物学过程以及自噬等通路。
- lncRNA 转录组分析：对 lncRNAs 进行分类，在不同比较组中鉴定出差异表达 lncRNA（DElncRNAs）。105 个 DElncRNAs 在 Con-XX/Con-XY 和 Con-XX/AI-XX 比较中共享，其靶基因主要富集在细胞形态发生、有丝分裂细胞周期等生物学过程以及药物代谢 - 其他酶、核质运输等通路。
- ceRNA 调控网络分析：构建 ceRNA 网络，涉及 180 个 mRNAs、30 个 miRNAs、314 个 lncRNAs 和 6 个 circRNAs。筛选出 10 个连接度较高的枢纽基因，如 kcnh2b、trim27 等。这些基因与 ncRNAs 存在复杂的调控关系，且 ceRNA 网络中的 mRNA 显著富集在 TGF-β 信号通路。
- qPCR 验证：通过 qPCR 验证了部分 DEmRNAs、DEmiRNAs、DEcircRNAs 和 DElncRNAs 的表达。结果表明，AI 处理后，XX 个体中 dmrt1、gsdf 等基因表达上调，foxl2、cyp19a1a 等基因表达下调，与转录组分析结果相符。
研究结论和讨论部分指出，ncRNAs 在红鳍东方鲀性腺雄性化过程中发挥着关键作用。它们参与调控离子通道蛋白相关基因，影响细胞运动和命运，进而介导性别分化。同时，TGF-β 信号通路在性腺分化中也至关重要，ncRNAs 可能通过调节该通路影响细胞周期和细胞命运。这些发现为深入理解鱼类性别逆转的分子机制提供了新的视角，也为实现红鳍东方鲀全雄养殖奠定了理论基础，在水产养殖领域具有重要的应用价值，有望推动相关产业的发展。
