转录组测序揭示极危物种川陕哲罗鲑早期畸形分子机制及其骨骼发育关键通路调控作用

本研究通过转录组测序技术，系统解析了极危物种川陕哲罗鲑（Hucho bleekeri）早期发育阶段（4/15/31 dph）的骨骼畸形分子机制。研究发现TGF-β、Wnt和Hedgehog信号通路关键基因（shh、daam1、col1a1等）的异常表达与畸形发生密切相关，为鱼类骨骼发育调控提供了重要分子依据，对珍稀物种人工繁育具有指导意义。

　　

^{转录组测序结果}

经过原始数据过滤和质量控制后，共获得757,883,956条高质量清洁读数。平均Q20和Q30分别达到99.0%和95.6%，GC含量介于48.6%至50.1%之间（表1）。18个样本与参考基因组的总体比对率在92.74%至95.44%范围内（表2），平均唯一比对率为87.14%。绝大多数区域与外显子对齐，比对率介于64.17%至69.64%（图S1）。

^{转录组注释结果分析}

基因本体论（GO）注释显示差异表达基因（DEGs）显著富集于细胞发育过程、细胞骨架组织调控、细胞分化等生物学过程。京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析揭示TGF-β信号通路、Wnt信号通路和Hedgehog信号通路等骨骼发育关键通路被显著激活。

^讨论

在脊椎动物进化过程中，骨骼发育机制具有高度保守性。目前已知与骨生成密切相关的信号转导通路包括Wnt信号通路、TGF-β信号通路和hedgehog信号通路（Huang等，2007）。体外实验中，Hedgehog通路刺激促进软骨和骨分化；体内实验中，Hedgehog或其他通路激动剂也能增强骨骼愈合能力（Kuwahara等，2022）。Hedgehog（HH）家族编码分泌信号蛋白，在胚胎发育过程中调控细胞命运、增殖和分化。Sonic hedgehog（Shh）作为HH家族核心成员，通过激活Gli转录因子调控下游靶基因表达。本研究发现在畸形个体中，shh基因表达显著下调，导致Hedgehog信号通路被抑制，这可能直接影响了川陕哲罗鲐的正常骨骼发育进程。

^结论

综上所述，我们通过三个发育阶段的转录组分析揭示了川陕哲罗鲑早期畸形的分子机制。转录组测序结果明确了TGF-β信号通路、Wnt信号通路和Hedgehog信号通路在川陕哲罗鲑正常发育中的潜在作用。特别是参与骨骼发育的关键基因（包括shh、daam1、osteonectin、twist1、osteocalcin、col1a1、myod和hox3）在畸形个体中显著下调，而mmp13和TGFβ则显著上调。这些发现为理解鱼类骨骼发育的分子调控网络提供了新见解，对降低人工繁育过程中的畸形发生率具有重要实践价值。