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为解决斑鳢（Channa maculata）性别决定区域和基因不明，单性养殖技术受限的问题，研究人员开展全基因组关联研究（GWAS）和转录组分析。结果确定了候选性别决定区域，开发出性别特异性标记，还鉴定出候选基因，为单性育种提供科学依据。
在水产养殖的广阔领域中，鱼类的性别差异往往会带来生长速度和体型大小的显著不同。就拿斑鳢来说，成年雄性斑鳢体重几乎是雌性的两倍，这种明显的性别二态性使得单性养殖成为提升水产养殖效率的关键策略。然而，鱼类性别决定机制如同神秘的迷宫，与哺乳动物和鸟类高度保守的性别决定方式不同，鱼类的性别决定区域和基因难以捉摸，许多鱼类的相关信息至今仍是谜团。在斑鳢的养殖中，虽然研究团队已通过激素诱导性逆转技术培育出 YY 超雄鱼，但该方法耗时久、不确定性大，还可能造成水污染。此前虽有研究开发出斑鳢性别特异性标记，但性别决定区域和基因依旧不明。为了揭开这些谜题，推动斑鳢单性养殖的可持续发展，研究人员开展了深入研究。
此次研究由国内研究人员进行，相关成果发表在《Aquaculture Reports》上。研究确定了位于斑鳢 2 号染色体上（Chr.02: 34,288,075–34,351,554；63.479?kb）的候选性别决定区域，开发出两种能精准区分斑鳢遗传性别的特异性标记，还鉴定出 7 个可能参与性别决定的候选基因。这一成果为深入理解斑鳢性别决定的遗传机制提供了关键线索，也为单性育种和标记辅助选择育种奠定了坚实基础。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先，对来自 16 个不同区域的 95 尾斑鳢（45♀、50♂）进行采样，获取鳍条组织提取基因组 DNA，用于全基因组重测序。同时采集 120、150 和 180 日龄受精后（dpf）的性腺组织用于转录组分析。接着，利用多种生物信息学工具，如 GEMMA 进行全基因组关联分析（GWAS），计算 F
st值，进行连锁不平衡分析等，以确定性别决定区域和相关基因。还通过定量实时 PCR（qPCR）验证候选基因的表达。
下面来看看具体的研究结果：
- 测序数据与变异检测：对 95 个样本进行全基因组重测序，获得 1.63 TB 原始数据，平均覆盖深度达 25.36X。经质量控制和筛选，共鉴定出 2,217,463 个单核苷酸多态性（SNP）和 383,328 个插入缺失（InDel），为后续分析提供了丰富的遗传数据。
- 候选性别决定区域和相关基因的鉴定：通过 GWAS 分析，发现 160 个 SNP（P＜4.51E - 09）和 35 个 InDel（P＜2.61E - 08）与性别显著相关，它们均集中在 2 号染色体上。综合考虑，将 SNP 定义的 63.479?kb 区域（Chr.02: 34,288,075–34,351,554）确定为候选性别决定区域。对该区域上下游 200?kb 内的基因进行注释，发现 15 个与性别决定相关的基因。Fst分析进一步证实了该区域在性别分化中的重要性，主成分分析（PCA）显示候选区域的 SNP 可有效区分雌雄个体，但雄性个体存在其他潜在遗传变异。
- 性别特异性标记的验证：在候选性别决定区域内筛选出 6 个大于 15?bp 的 InDel，设计两对引物作为性别特异性标记。经 30♀、30♂和 30 超雄鱼（YY）样本验证，这两对引物能 100% 准确鉴定遗传性别。
- 转录组分析：对不同发育阶段雌雄样本进行转录组分析，在候选性别决定区域内发现 7 个基因在所有时间点均存在差异表达。其中，ITGB1BP1、RSAD2、KIDINS220、CMPK2 和 EVM0022796 表达上调，Sox11 和 DNAJC30 表达下调。
- qPCR 验证：对 7 个候选基因进行 qPCR 验证，结果与转录组分析一致，表明这些基因在斑鳢性别决定相关通路中可能发挥重要作用，不过其具体功能还需进一步研究。
研究结论和讨论部分意义重大。研究成功定位斑鳢候选性别决定区域，为理解其性别决定遗传机制迈出关键一步。鉴定出的候选基因中，部分基因已在其他物种性别决定中有相关报道，如 Sox11；部分基因虽无直接关联，但在细胞生理过程中有重要功能，其在斑鳢性别决定中的作用值得深入探索，尤其是未被注释的 EVM0022796 基因，因其在雌雄个体中的独特表达模式，被视为强有力的性别决定候选基因。该研究成果为斑鳢单性育种提供了科学依据，未来可借助基因编辑技术（如 CRISPR - Cas9）深入研究候选基因功能，通过比较基因组学和转录组学方法，探究这些基因在不同物种间的保守性和差异性，进一步完善对鱼类性别决定机制的认知，推动水产养殖领域的发展。
