《Animals》：Development of InDel-Based Identification Methods for Wild and Domesticated Populations: A Case Study of Larimichthys crocea
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水产养殖育种的快速扩张增加了对野生遗传资源进行鉴定的需求，以用于种质管理和可持续育种。然而，在具有近期驯化历史和低遗传分化的物种中，区分野生群体与驯化群体仍然具有挑战性。在本研究中，研究人员以大黄鱼（*Larimichthys crocea*）作为案例物种，基
水产养殖育种的快速扩张增加了对野生遗传资源进行鉴定的需求，以用于种质管理和可持续育种。然而，在具有近期驯化历史和低遗传分化的物种中，区分野生群体与驯化群体仍然具有挑战性。在本研究中，研究人员以大黄鱼（*Larimichthys crocea*）作为案例物种，基于全基因组重测序（whole-genome resequencing, WGS）数据，开发了基于特异性插入/缺失（insertion/deletion, InDel）的野生与驯化群体鉴定方法。选择四个在群体间等位基因频率差异显著的大片段InDel作为一组标记。此外，基于等位基因频率差异、编码区注释以及基于单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism, SNP）的固定指数（Fst）或核苷酸多样性（θπ）信号，选择四个预测会改变氨基酸序列的编码区InDel作为另一组标记。基于这些选定的InDel位点的主成分分析（principal component analysis, PCA）显示野生样本与驯化样本之间存在部分分离但仍有重叠。因此，研究人员通过为野生优势等位基因分配分值，建立了多位点评分模型。受试者工作特征（receiver operating characteristic, ROC）分析显示两组标记均具有强大的判别性能，曲线下面积（area under the ROC curve, AUC）值分别为0.9608和0.9771，与已知样本状态分类一致率分别为90.0%和91.7%。这些结果表明，靶向InDel标记可为区分遗传分化有限的大黄鱼野生与驯化群体提供一种实用的基于聚合酶链式反应（polymerase chain reaction, PCR）的方法。该工作流程可为其他近期驯化物种的标记开发提供参考，但仍需在独立群体和靶物种中进行进一步验证。
**论文解读文章**
**研究背景与问题**
大黄鱼（*Larimichthys crocea*）是我国最重要的海水养殖鱼类之一，其驯化始于20世纪80年代，至今约30个世代，属于近期驯化物种。与长期驯化的物种（如鲤鱼、大西洋鲑）相比，大黄鱼野生群体与驯化群体之间的遗传分化程度较低，这使得基于传统形态学或少量分子标记的鉴定方法难以准确区分二者。然而，准确识别野生与驯化群体对于种质资源管理、野生资源保护以及监测养殖群体与自然群体之间的遗传交流至关重要。已有研究多采用基于单核苷酸多态性（SNP）的标记或基因芯片，但这些方法通常需要测序、SNP阵列或专用基因分型平台，成本较高且操作复杂。相比之下，插入/缺失（InDel）标记，特别是大片段InDel，可通过常规PCR和琼脂糖凝胶电泳直接检测长度多态性，具有简便、经济的优势。然而，针对大黄鱼这类遗传分化有限的物种，此前尚未有专门开发并经过实验验证的PCR-based InDel标记面板用于区分野生与驯化群体。因此，本研究旨在利用全基因组重测序数据挖掘群体分化InDel，开发实用的PCR-based InDel标记面板，为近期驯化物种的群体鉴定提供参考工作流程。该论文发表在《Animals》期刊上。
**研究人员开展的研究与结论**
研究人员以大黄鱼为案例，采集了来自中国广东、福建、浙江等主要产区的野生和驯化样本，进行全基因组重测序。通过变异检测、群体分化筛选、PCR验证和多位点评分模型构建，开发了两组InDel标记面板：大片段InDel面板（4个位点）和编码区氨基酸改变InDel面板（4个位点）。在独立验证样本中，两组面板均表现出良好的判别性能，AUC值分别达到0.9608和0.9771，分类一致率分别为90.0%和91.7%。研究表明，靶向InDel标记可为区分遗传分化有限的大黄鱼野生与驯化群体提供一种实用的PCR-based方法，该工作流程也可为其他近期驯化物种的标记开发提供参考。
**主要关键技术方法**
研究人员从广东湛江硇洲岛、福建漳浦六鳌镇、广东珠江口采集179个野生大黄鱼样本，从福建宁德、浙江象山港、广东惠州采集216个驯化大黄鱼样本，进行全基因组重测序（平均深度13.27×）。通过变异检测（GATK）和群体分化筛选（卡方检验、FDR校正），选择大片段InDel（>40 bp，等位频率差>0.5）和编码区氨基酸改变InDel（结合F
st和核苷酸多样性信号）各4个位点。在独立验证集（120野生+120驯化）中进行PCR验证，并建立等权重多位点评分模型（野生优势等位赋1分），通过ROC分析评估判别性能。
**研究结果**
**3.1 基于全基因组重测序数据的InDel挖掘**
通过序列比对和变异检测，获得18,279,565个原始InDel候选位点，经群体特异性质量过滤后，野生群体保留325,830个InDel，驯化群体保留337,141个InDel。InDel长度范围均为1–146 bp，其中单核苷酸变异最为常见（野生群体占53.64%，驯化群体占50.96%），多数InDel位于内含子和基因间区，外显子区占比不足1%。染色体分布显示不均匀，第5号染色体密度较低。这些结果描述了InDel基因组位置和长度分布特征。
**3.2 差异位点筛选与主成分分析**
筛选出7个符合等位频率差>0.5且片段长度>40 bp的大片段InDel，经PCR优化后保留4个稳定位点（片段差49–54 bp）。同时，从101个预测氨基酸改变的编码区InDel中，结合F
st和核苷酸多样性信号，选出20个候选位点进行PCR优化，最终保留4个稳定位点，这些位点关联到细胞因子受体信号、p53相关激酶结合、ARF GTPase调节和溶酶体蛋白水解等基因。基于大片段InDel面板的PCA显示PC1和PC2分别解释57.83%和17.13%的变异，野生与驯化样本呈现分离趋势但未完全分开；编码区InDel面板的PCA显示PC1和PC2分别解释49.00%和17.60%的变异，同样存在部分重叠。这表明所选InDel位点捕获了群体相关差异，但单独依赖可视化降维不足以实现完全个体分类。
**3.3 差异InDel的验证**
PCR验证中，大片段InDel面板产生清晰的片段长度差异，基因型频率与重测序数据一致；编码区InDel面板通过等位基因特异性PCR显示出In和Del等位基因的扩增模式，验证结果与重测序基因型匹配。两种面板在独立验证集中的基因型分型均稳定可靠。
**3.4 筛选方法的构建与方法适用性验证**
基于大片段InDel面板的ROC分析显示，四标记组合的AUC为0.9608（95% CI：0.9394–0.9822），以约登指数确定最优阈值5，敏感性90.8%（95% CI：84.33–94.80%），特异性89.2%（95% CI：82.34–93.56%），分类一致率90.0%。基于编码区InDel面板的ROC分析显示，四标记组合的AUC为0.9771（95% CI：0.9609–0.9903），阈值6时敏感性95.7%（95% CI：90.31–98.15%），特异性91.6%（95% CI：85.22–95.37%），分类一致率91.7%。结果表明两组四标记面板在验证样本中均表现出强大且可比的判别性能。
**讨论部分总结**
研究人员指出，InDel在染色体上呈不均匀分布，可能受重复序列和重组相关修复过程影响；内含子和基因间区InDel比例高于外显子区，反映了对潜在有害外显子变异的纯化选择。两组标记面板各有特点：大片段InDel面板可直接通过片段长度差异进行快速筛选，适合常规PCR检测；编码区InDel面板提供编码区标记信息，但需分别进行Del和In特异性反应，PCR反应更多、条件更严格。两种面板可灵活选择，而非强制联合使用。研究基于重测序数据筛选候选位点，并在独立验证集中通过PCR进行验证，支持其在采样大黄鱼群体中的判别应用。但性能估计基于单一验证集，需在更多独立群体中测试，未来可进一步评估该标记开发框架在其他近期驯化物种中的适用性。
**研究结论部分翻译**
本研究在野生和驯化大黄鱼的重测序数据中鉴定了全基因组InDel变异，并开发了两个小规模的PCR-based InDel标记面板：一个大片段InDel面板和一个编码区氨基酸改变InDel面板。在验证样本中，两个面板表现出良好的判别性能，AUC值分别为0.9608（95% CI：0.9394–0.9822）和0.9771（95% CI：0.9609–0.9903），分类一致率分别为90.0%和91.7%。这些结果表明，所选InDel标记可为在测试群体中区分野生和驯化大黄鱼群体提供一种实用的PCR-based方法。未来将该标记开发框架应用于更多群体和其他近期驯化物种的研究，将有助于进一步评估其在遗传分化有限群体中的更广泛适用性。
