全基因组测序揭示伪装石斑鱼(Epinephelus polyphekadion)性别特异性标记:为早期性别鉴定与遗传育种提供关键资源

【字体: 时间:2025年08月03日 来源:Aquaculture Reports 3.7

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  本研究通过PacBio HiFi和Hi-C技术构建了伪装石斑鱼染色体级别基因组(1.08 Gb,N50=45.93 Mb),鉴定出2个性别相关SNP标记(LG14_33419487和LG15_5935918/5936310),填补了该濒危珊瑚礁鱼类性别决定机制研究的空白,为远缘杂交中雄性筛选及单性种群培育提供分子工具。

  

珊瑚礁生态系统正面临气候变化和过度捕捞的双重威胁,其中石斑鱼作为关键物种兼具生态和经济价值。伪装石斑鱼(Epinephelus polyphekadion)因独特的繁殖聚集行为易受捕捞压力,其性别决定机制长期存在争议——既有研究支持其为功能性雌雄同体,也有证据表明可能存在原雌性转变。更棘手的是,该物种两性体型高度重叠,导致传统形态学性别鉴定困难,而雄性个体在石斑鱼远缘杂交中具有特殊应用价值。这些瓶颈严重制约了其资源保护和养殖产业发展。

针对这一难题,中山大学生命科学学院广东省水生经济动物良种繁育重点实验室的研究团队在《Aquaculture Reports》发表了突破性成果。研究人员采用PacBio长读长测序、Hi-C染色体构象捕获和全基因组重测序技术,结合31尾性成熟个体的群体分析,首次构建了染色体级别的伪装石斑鱼参考基因组,并通过比较基因组学揭示了其性别相关分子标记。

关键技术方法包括:1)基于PacBio HiFi reads(平均长度15.3 kb)和Hi-C数据(124.86 Gb)的基因组组装;2)利用31尾野生个体(16雌/15雄)10X深度重测序进行SNP筛选;3)通过PCR扩增和测序验证性别特异性标记。

3.1 基因组组装质量

获得1.08 Gb基因组(contig N50=28.09 Mb),99.69%序列锚定至24条染色体,BUSCO完整性达98%。重复序列占比42.85%,以DNA转座子(21%)和LINE(16.11%)为主,注释到24,067个蛋白编码基因。

3.3 比较基因组分析

系统发育树显示伪装石斑鱼与斜带石斑鱼(E. coioides)、鞍带石斑鱼(E. lanceolatus)亲缘最近。基因家族扩张分析发现2097个家族显著扩张,富集于吞噬体、嗅觉传导等免疫相关通路。

3.5 性别标记鉴定

全基因组关联分析(GWAS)发现染色体14和15上3个性别相关SNP位点。其中LG14_33419487在雌性呈单峰、雄性双峰,而LG15_5935918/5936310则相反。经30尾独立样本验证,标记准确率达100%。

这项研究不仅提供了首个高质量的伪装石斑鱼基因组资源,更通过性别特异性SNP标记解决了早期性别鉴定的技术难题。比较基因组学结果揭示了Perciformes鱼类染色体核型进化规律(2n=42/46/48),为理解石斑鱼适应性进化提供新视角。特别值得注意的是,LG14和LG15上性别相关区域的发现,暗示该物种可能具有尚未鉴定的性染色体系统,这为后续性别决定机制研究指明了方向。

实践层面,研究成果可直接应用于石斑鱼单性种群培育和远缘杂交育种——通过PCR检测即可在幼体阶段快速筛选雄性个体,避免传统解剖鉴定的损伤性操作。该策略对保护野生种群、提升养殖经济效益具有双重意义,也为珊瑚礁鱼类资源可持续利用提供了范本。

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