基于三代测序技术的沙棘性别特异性InDel标记开发与应用

本研究针对喜马拉雅地区特有雌雄异株灌木沙棘(Hippophae salicifolia)缺乏开花前性别鉴定方法的难题，利用三代测序(TGS)技术开展全基因组比较分析，成功开发出性别特异性分子标记Hsa09。该标记通过PCR扩增可实现100%准确率区分性别，女性个体呈现单条带而男性显示双带型。研究首次建立沙棘早期性别分子鉴定工具，为理解该属植物性染色体进化及性别调控育种提供关键技术支撑。

　　

在喜马拉雅山脉的陡峭山坡上，生长着一种被称为"高原黄金"的珍贵灌木——沙棘(Hippophae salicifolia)。这种植物不仅能在极端贫瘠的土壤中顽强生存，还能通过根瘤菌固定大气氮素改良土壤，其果实更是富含黄酮类化合物和维生素等活性成分。然而，这种兼具生态价值和经济价值的植物却有个让研究者头疼的特性：它们属于典型的雌雄异株物种，但在开花前（通常需要3-4年生长期）根本无法通过外观区分性别。这种"性别盲区"严重制约了沙棘的育种效率和产业化发展。

针对这一难题，西藏大学和复旦大学的研究团队在《BMC Plant Biology》发表了一项突破性研究。研究人员创新性地采用第三代测序技术，通过对已知性别沙棘个体的全基因组比较分析，成功开发出高准确率的性别特异性分子标记，为沙棘的早期性别鉴定提供了可靠工具。

研究主要采用三代HiFi测序技术获取雌雄个体基因组数据，使用minimap2进行序列比对，通过IGV可视化筛选染色体2上的性别特异性InDel变异。从西藏错那县和吉隆县两个自然种群采集72份样本，设计特异性引物并通过常规PCR进行验证。

Identification of sex-specific loci
研究团队在染色体2上鉴定出59个性别特异性位点，其中Hsa09标记位点显示男性个体存在74 bp特异性缺失。该发现支持了Hippophae属性染色体可能位于2号染色体的假说。

Validation of sex-specific marker accuracy
对48个样本的验证显示，Hsa09引物在女性中仅扩增出650 bp条带，而男性因Y染色体存在74 bp缺失，同时产生650 bp和576 bp两条带，准确率达100%。

Cross-species applicability testing
该标记在近缘种沙棘(H. tibetana)、肋果沙棘(H. neurocarpa)等物种中未能实现性别区分，证实Hippophae属内性别决定机制存在显著分化。

研究结论指出，Hsa09标记的成功开发解决了沙棘性别鉴定依赖生殖器官发育的传统局限。该成果不仅为沙棘育种提供了关键技术——例如可早期筛选雌株提高果实产量，或优选雄株增强生态适应性——更重要的是，通过定位性别相关位点至2号染色体，为揭示Hippophae属性染色体进化机制提供了新线索。值得注意的是，标记的种间局限性反映出不同沙棘物种可能独立进化出不同的性别决定机制，这一发现对理解植物性染色体多样性具有重要意义。未来研究需结合雄性基因组组装和转录组数据，进一步解析2号染色体上性别决定区域(SDR)的结构与功能。