环境驱动的大黄鱼野生与养殖群体基因组分化机制解析

《BMC Genomics》：Genomic differentiation between wild and domesticated populations of large yellow croaker (Larimichthys crocea): environmental impacts

本研究针对大黄鱼(Larimichthys crocea)遗传资源退化问题，通过全基因组重测序(764,656个SNPs)揭示养殖群体杂合度降低18-22%，鉴定出153个选择清除区域(含739个候选基因)和9,265个环境关联位点。研究发现环境因子(IBE: R2=0.89)而非地理距离主导遗传分化，为种质资源保护和标记辅助育种提供分子基础。

　　

作为东亚地区最具经济价值的海洋鱼类之一，大黄鱼(Larimichthys crocea)的野生资源自1974年以来急剧衰退，近乎枯竭。尽管人工养殖技术自1980年代取得显著进展，使大黄鱼成为中国规模最大的海水养殖鱼类，但养殖群体普遍出现生长缓慢、早熟、疾病频发和肉质下降等问题，这些现象与遗传多样性降低密切相关。传统分子标记技术难以全面解析驯化过程对基因组的影响，而环境因子（如温度、盐度和溶解氧）在自然海水与网箱养殖环境间的差异，更使得揭示其适应机制成为资源保护和产业可持续发展的关键。

为系统解析大黄鱼基因组与环境适应的关系，浙江海洋大学闫小军教授团队在《BMC Genomics》发表了最新研究成果。研究团队采集了195个样本（含舟山和宁德两地的野生与养殖群体），利用MGISEQ-2000平台进行全基因组重测序（平均深度10X），通过GATK检测获得764,656个高质量SNPs。采用Treemix分析基因流，SMC++推断历史有效种群规模，结合F_ST-π联合分析鉴定选择清除区域，并运用LFMM和RDA两种基因组-环境关联分析方法筛选环境适应性位点。

群体遗传多样性分析显示养殖群体遗传多样性显著低于野生群体，其中舟山养殖群体（ZSB）观测杂合度最低（0.2465），且近交系数为负值（-0.0174），表明高强度人工选择导致遗传瓶颈。

群体遗传结构分析通过PCA和系统发育树揭示舟山养殖群体形成独立分支，而部分舟山野生个体与养殖群体遗传成分混杂，提示可能存在养殖逃逸现象。Admixture分析在K=3时误差最小，显示地域内野生与养殖群体亲缘关系更近。

选择清除分析在野生群体间鉴定95个差异区域（498个基因），富集于感官系统发育（GO:0048880）和无机阴离子转运（GO:0015698）等通路。舟山养殖群体中发现的50个选择区域（193个基因）显著富集于糖蛋白生物合成（GO:0009101）和温度刺激响应（GO:0009266）等过程，其中热休克蛋白hsp40(dnajb9)和生长激素受体ghrb等基因表明人工选择对温度适应和生长性状的塑造。

环境驱动遗传分化通过Mantel检验证明环境距离与遗传距离F_ST/(1-F_ST)显著相关（R²=0.8857, P=0.0417），而地理距离效应不显著。

环境适应性基因鉴定通过RDA和LFMM共同发现9,265个候选位点，注释到3,966个基因。这些基因显著富集于胆固醇储存（GO:0010885）、缺氧响应（GO:0001666）和神经系统发育（GO:0007417）等通路。其中缺氧响应相关基因foxo3、arnt2和atf6通过调节HIF-1α（缺氧诱导因子-1α）通路介导低氧适应；温度适应相关基因hsp90、hsp40参与蛋白质折叠稳态调控；感官发育相关基因pcdh17、sema6dl则与养殖环境的光照条件适应性相关。

本研究首次从全基因组尺度揭示了大黄鱼环境适应的多基因调控本质，证明非编码调控元件在适应性进化中的主导作用（96.3%环境关联SNPs位于非编码区）。舟山耐寒品系（F₆）中鉴定的tcp1和ice2基因为抗逆育种提供分子标记，而养殖群体中感官系统基因的选择信号为优化养殖环境提供了进化生物学依据。研究成果不仅为海洋鱼类适应性进化理论提供了重要案例，更为大黄鱼种质资源保护、养殖模式优化和分子设计育种奠定了理论基础。