斑石鲈(Lateolabrax maculatus)性腺分化的动态变化：基于组织学、转录组和甲基化组的多组学解析

本研究针对斑石鲈(Lateolabrax maculatus)性腺分化机制不清的问题，通过组织学观察结合RNA-Seq和全基因组亚硫酸氢盐测序(WGBS)技术，系统揭示了120-180 dph(孵化后天数)为性腺分化关键期，鉴定出star/dmrt1等雄性偏好基因和foxl2/id2等雌性偏好基因，发现31个在性腺发育中持续上调的枢纽基因，并首次揭示acta1/hoxb3a等6个甲基化调控基因的性别二态性表达模式，为鱼类性别调控提供了重要分子靶点。

　　

在海水养殖领域，斑石鲈(Lateolabrax maculatus)作为中国重要的经济鱼种，年产量已超过24万吨。然而这种鱼类存在显著的雌性生长优势现象，雌鱼体型通常比雄鱼大30%以上，这使得性别控制技术成为提升养殖效益的关键。但令人困扰的是，学界对其性腺分化机制的认识仍停留在个别性别相关基因的表达模式研究阶段，缺乏系统性解析。更棘手的是，斑石鲈性腺分化时间较晚（120-180日龄），且缺乏早期性别鉴定的分子标记，这些问题严重制约了其性别控制技术的开发。

中国海洋大学的研究团队在《Aquaculture Reports》发表的最新研究中，创新性地采用雌激素诱导建立全雌群体（100%雌性）和体型筛选建立近全雄群体（98%雄性）的实验模型，通过多组学联用策略，首次绘制了斑石鲈早期性腺发育的分子图谱。研究主要运用了组织切片观察、时间序列转录组测序（90/120/180/250 dph四个关键时期）、全基因组甲基化测序（WGBS）等技术，其中样本来自山东利津双盈水产苗种有限公司提供的受精卵培育群体。

组织学观察揭示：精巢分化起始于120 dph前，以输精管形成为标志；卵巢分化始于180 dph前，特征为卵巢腔出现。至360 dph时，卵巢中可见大量初级卵母细胞，而精巢仍以精原细胞为主。这种雌雄异步分化现象为理解性腺发育时序提供了形态学依据。

转录组分析发现：52个基因（Cluster D-1）在四个发育阶段持续呈现性别偏好表达，其中star/prom2/igfbp2a等Ⅰ型基因在精巢中持续高表达，slco4a1/adma/prxl2a等Ⅳ型基因在卵巢中优势表达。特别值得注意的是，dmrt1/gsdf（Ⅴ型）和foxl2/id2（Ⅵ型）分别作为已知的雄性和雌性决定基因，从180 dph开始呈现稳定的性别二态性表达模式。通过蛋白互作网络分析，研究人员鉴定出31个在性腺发育中持续上调的枢纽基因（如gnl3/polr3f/ddx5），这些基因主要富集在核糖体生物合成、RNA聚合酶等通路，提示其在生殖细胞与体细胞协同发育中的重要作用。

甲基化组分析显示：180 dph性腺中CpG位点甲基化率高达71.8-76.0%，显著高于CHG/CHH类型。睾丸相比卵巢存在6834个高甲基化位点和255个高甲基化区域，其中启动子区差异甲基化基因（DMGs）显著富集于心肌收缩、SNARE囊泡运输等通路。通过整合分析，发现hoxb3a等6个基因呈现表达水平与甲基化程度的显著负相关：hoxb3a在卵巢中低甲基化高表达，可能通过Wnt通路促进卵巢分化；而cacnb4/crabp2等基因在精巢中的低甲基化状态则有利于Ca²⁺信号传导和视黄酸（RA）转运，从而驱动精巢发育。

这项研究的重要意义在于：首次系统阐明了斑石鲈性腺分化的关键时间窗口和分子特征，不仅为理解硬骨鱼性别决定机制提供了新视角，更重要的是鉴定出的性别特异性分子标记（如dmrt1/foxl2）和表观调控靶点（如hoxb3a甲基化），为开发性别控制技术奠定了理论基础。特别是发现的31个性腺发育核心基因，可能成为调控生殖细胞增殖分化的通用分子开关。这些发现对实现斑石鲈单性化养殖、提升养殖效益具有重要应用价值，也为其他经济鱼类的性别调控研究提供了方法学借鉴。