遗传分析揭示了野生银鲑和孵育银鲑在择偶方面的差异

一项关于野生银鲑和孵育银鲑基因的新研究表明，这两种鱼类在交配方式上有重要的区别。

　　

   

   

图片:俄勒冈州的福尔溪，一条银鲑鱼跃出水面。

来源:Lynn Ketchum，俄勒冈州立大学。

一项关于野生银鲑和孵育银鲑基因图谱的新研究表明，这两种鱼类在如何形成交配配对方面存在重要区别。

俄勒冈州立大学研究人员的这些发现为野生鱼类和孵化场鱼类之间的细微差异提供了新的见解，这可能导致孵化场鱼类交配方式的改变，以促进孵化场鱼类的成功，并保护野生鱼类。

“基因可以让我们了解人类感官感知不到的东西。我能看到大小和颜色的差异，但基因给了我们看不到、听不到或感觉不到的东西的信息，”俄勒冈州立大学(Oregon State University)海岸俄勒冈海洋实验站(Coastal Oregon Marine Experiment Station)的博士后研究助理、该研究的主要作者希瑟·奥尔德(Heather Auld)说。

“如果我们能更多地了解自然来源的鱼在野外是如何交配的，如果这与孵化场的鱼在野外的交配方式不同，我们就有可能收集到新的信息，改进孵化场中的交配策略。”

研究人员的发现最近发表在《综合有机生物学》杂志上。

由于过度捕捞、污染、与淡水栖息地相关的其他损失以及气候变化导致的恶劣海洋条件，野生银鲑在其分布范围内的大部分地区，包括俄勒冈海岸和哥伦比亚河下游，都被列入了美国濒危物种法案的威胁名单。

40年前，为了增加鲑鱼的数量，人们主要致力于生产孵卵鱼，但事实证明，野生鲑鱼比孵卵鱼的繁殖能力更好。研究人员还发现，人工孵化的鱼类可能会对野生鱼类及其繁殖能力产生负面影响。

“这已经在四种鲑鱼中得到证明，在野外繁殖的孵化鱼不如野生鱼存活。如果它们与野生鱼类繁殖，那么野生鱼类后代的数量就有下降的风险。”俄勒冈州立大学渔业、野生动物和保护科学系以及俄勒冈州立大学哈特菲尔德海洋科学中心沿海俄勒冈海洋实验站的渔业基因组学、保护和行为教授迈克尔·班克斯说。“我们现在正在努力寻找一种方法，使孵化场的鱼更好，不会对野生鱼造成减产影响。”

利用从鱼鳍夹中收集的遗传物质，研究人员进行了基因型测序，对一条鱼的整个基因组进行扫描，寻找特定的标记，并进行分析，以揭示数百种野生和孵化场鱼类的遗传特征。

他们发现孵卵鱼和野生鱼都倾向于表现出消极的配对——这意味着它们寻找基因上与自己不同的配偶。班克斯说，在交配过程中，消极的配种是很常见的，因为求偶是提高抗病能力的一种方法。

但研究人员发现，孵卵鱼和野生鱼在不同的遗传标记上表现出负分类。虽然研究人员已经确定了这些差异，但他们仍然对许多与负配对相关的基因知之甚少。

“我们不知道这些基因的结果是什么，”奥尔德说。“我们知道有些可能与神经发育有关，有些可能与行为有关，但我们不知道它们的具体特征是如何在鱼身上呈现的。”

利用这项研究和之前工作的信息，研究人员现在正试图更好地模拟银鲑鱼在孵化环境中的自然交配。在俄勒冈州桑迪河支流雪松溪的桑迪孵化场，研究人员正在收集返回产卵的鱼类的组织样本，然后试图找到与野生鱼类相似的基因匹配。

对于每个雌性，他们将卵分成两批。一半的卵与随机选择的雄性受精，这是典型的孵化场做法;另一半与“最佳”雄性受精，这是根据野生鱼类在自然环境中交配的遗传信息选出的。

Banks说道:“我们正在尝试着去模仿自然。“这不是一个简单的壮举，因为我们从自然中观察到，大多数基因与选择不同的伴侣有关，但也有一些基因与选择相似的东西有关。我们不熟悉其他在同一交配决策中同时使用非协调性和协调性策略的育种尝试。”

研究人员与定量生命科学中心(Center for Quantitative Life Sciences)的生物信息学分析师达纳·吉本(Dana Gibbon)合作，开发了一种名为“多面选择”(MultiFaceted CHOICE)的新计算机算法，为即将来到产卵台上的雄性和雌性提供最佳选择。

研究人员很快将回到孵化场，为三年实验的第三年再次交配。这也是他们期望在第一年遇到第一批返回的幼雄鲑鱼的第一年。

阿尔德说:“一些千分针今年将开始回归，我们预计从明年秋天到2025年的所有回报都将来自我们的试验。”“在此期间，我们将继续采集基因样本，以确定这一过程是否成功。

“根据我们的发现，这可能会改变我们与孵化鱼交配的方式。这可能会导致孵化场中的鱼更像野生鱼，对野生鱼的影响更小。”

这项研究的共同作者是俄勒冈州立大学渔业、野生动物和保护科学系的实验室经理大卫·雅各布森和俄勒冈州立大学哈特菲尔德海洋科学中心的俄勒冈海岸海洋实验站;阿德莱德·罗兹(Adelaide Rhodes)，之前就职于俄勒冈州立大学定量生命科学中心，现在就职于美国国立卫生研究院。

这项研究得到了俄勒冈孵化研究中心基金的资助，该基金由俄勒冈鱼类和野生动物部管理。

DOI

10.1093/iob/obab020

Article Title

Differences in Mate Pairings of Hatchery- and Natural-Origin Coho Salmon Inferred from Offspring Genotypes