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为解析亚洲四大养殖鲤科鱼类（草鱼、青鱼、鳙鱼、鲢鱼）的进化与适应机制，研究人员开展全基因组组装及比较分析。发现免疫相关基因（如 MHCⅠ、NLRC3-like）和化学感觉受体（TAAR、TAS1R 等）显著扩张，揭示其免疫增强与感官适应，为入侵机制及养殖改良提供新视角。
在淡水渔业中占据重要地位的亚洲四大养殖鲤科鱼类 —— 草鱼（Ctenopharyngodon idella）、青鱼（Mylopharyngodon piceus）、鳙鱼（Hypophthalmichthys nobilis）和鲢鱼（Hypophthalmichthys molitrix），不仅是我国传统饮食中优质蛋白的重要来源，其入侵北美水域时对当地生态系统的威胁也备受关注。然而，目前针对这四种鱼类的深度基因组研究和系统性比较分析较为有限，尤其是免疫机制和环境适应的分子基础尚不清晰。为填补这一空白，来自香港中文大学等机构的研究人员开展了相关研究，成果发表于《BMC Genomics》。
研究人员采用长读长与短读长测序技术结合的混合组装策略，成功构建了草鱼、青鱼和鳙鱼的高质量基因组，完整性均超过 90%。结合已有的鲢鱼基因组数据，通过生物信息学工具对四大鱼类进行比较基因组分析，重点探究基因家族进化、免疫相关基因和化学感觉受体的适应性演变。
研究主要技术方法包括：利用牛津纳米孔（Oxford Nanopore）和 BGI DNBseq 平台进行全基因组测序，通过 Flye、SSPACE 和 Pilon 等工具完成组装与校正；采用 MAKER2 管道整合从头预测、同源序列比对和转录组证据进行基因组注释；运用 OrthoFinder 和 CAFE 分析基因家族的扩张与收缩，并通过 PAML 检测正选择基因；结合 BLASTP 和 HMMER 技术鉴定免疫基因（如 MHCⅠ、NLRC3-like）和化学感觉受体（TAAR、TAS1R 等）家族成员，利用系统发育分析和基因共线性分析揭示其进化模式。
基因组特征与系统发育分析
四大鱼类基因组大小在 856.6 Mb（鲢鱼）至 880.8 Mb（草鱼）之间，contig N50 范围 3,164 Kb（青鱼）至 6,603 Kb（鲢鱼），BUSCO 完整性均高于 92%，显示组装质量较高。系统发育分析表明，青鱼与草鱼约在 751 万年前分化，鳙鱼与鲢鱼分化于 718 万年前，四大鱼类与鲤鱼（Cyprinus carpio）、斑马鱼（Danio rerio）的分化时间分别为 3994 万年和 5087 万年前。
免疫相关基因家族的进化
MHCⅠ 基因家族：四大鱼类的 MHCⅠ 基因分为 U、Z1、Z2 和 L 谱系，其中草鱼的 MHCⅠ 基因数量最多（97 个），显著高于其他物种。U 谱系基因在草鱼中通过串联重复扩张至 24 个，Z2 谱系在鳙鱼中富集（18 个）。 motif 富集分析显示 Z2 谱系基因富含酪蛋白激酶 II 磷酸化位点和亮氨酸拉链模式，提示其功能特异性。
NLRC3/NLRC3-like 基因家族：属于 NOD 样受体（NLR）家族，在草鱼中数量高达 191 个，显著多于青鱼（58 个）。该家族基因通过串联重复扩张，部分成员含 SPRY-PRY（B30.2）结构域，可能与病原体识别和抗病毒免疫相关。
化学感觉受体的适应性扩张
痕量胺相关受体（TAAR）：四大鱼类均存在独特的 TAAR 基因簇（Cluster A），其中鳙鱼和鲢鱼各含 8 个成员。TAAR16 和 TAAR29 亚家族通过串联重复显著扩张，推测与感知信息素（如异戊胺）和调控摄食、繁殖行为相关。
味觉受体（TAS1R）：草鱼和青鱼的 TAS1R2 基因扩张至 6 个，而鳙鱼和鲢鱼各含 3 个。该基因家族的扩张可能与草鱼从肉食性向植食性的食性转变相关，其配体结合位点的氨基酸变异提示功能分化。
犁鼻器受体 1 型（V1R/ORA）：四大鱼类均存在 ORA5 基因的串联重复（ORA5a 和 ORA5b），尽管种内序列相似性较低，但种间保守性高，可能与胆汁酸介导的信息素识别和繁殖行为调控有关。
钙信号相关基因的共同进化
全基因组分析显示，四大鱼类中与钙离子转运相关的基因家族（如 CAPN10、SVIL、ENKD1）均发生快速扩张且受到正选择，提示钙信号在肌肉发育和快速生长中的关键作用，这与亚洲鲤鱼的入侵适应性（如高繁殖力和环境耐受性）密切相关。
研究结论与意义
本研究首次系统揭示了亚洲四大养殖鲤科鱼类的基因组特征和适应性进化机制：免疫相关基因（MHCⅠ、NLRC3-like）的扩张增强了其对抗病原体的能力，化学感觉受体（TAAR、TAS1R、V1R/ORA）的多样化促进了食性适应和社会行为调控，而钙信号基因的共同进化则支持其生长优势。这些发现不仅为解析鲤鱼的入侵机制提供了分子证据，也为水产养殖中的抗病育种和生态管理提供了理论基础。未来研究可进一步探索特异性基因的功能验证，为防控入侵物种和优化养殖品种开辟新路径。
