《Animals》：Genome-Wide Association Analysis for Growth-Related Traits in Indoor- and Outdoor-Cultured Juvenile Grass Carp (Ctenopharyngodon idella)
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草鱼是一种重要的草食性淡水鱼，但长期近亲繁殖会降低生长速率。目前的全基因组关联研究（genome-wide association study, GWAS）主要集中于有限的生长性状，而肠道形态可能成为评估生长性能和健康状况的一种有前景的新指标。研究人员将同批草
草鱼是一种重要的草食性淡水鱼，但长期近亲繁殖会降低生长速率。目前的全基因组关联研究（genome-wide association study, GWAS）主要集中于有限的生长性状，而肠道形态可能成为评估生长性能和健康状况的一种有前景的新指标。研究人员将同批草鱼幼鱼分为室内组和自然水生植被组饲养100天，测量了200尾个体（每组100尾）的体重（body weight, BW）、体长（body length, BL）、体高（body height, BH）和肠道长度（intestinal length, IL）。所有性状的表型差异均显著，其中IL变异最大。GWAS鉴定出95个显著单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism, SNP），其中21个与多个性状相关。候选基因和KEGG通路分析将这些SNPs与肌生成、骨骼发育、免疫、钙信号和应激抗性联系起来。发现12个SNPs与IL相关，包括8个多性状相关SNPs和4个性状特异SNPs。这表明IL可作为补充生长性状。与先前GWAS无重叠，但1、2、14号染色体（BW）和2、3、14、24号染色体（BH）上的重复信号值得进一步研究。研究结果丰富了草鱼的分子资源，并凸显了IL在标记辅助育种中的潜力。
草鱼（Ctenopharyngodon idella）是全球水产养殖产量最高的淡水鱼种，以草食性、快速生长和性成熟周期长为特征。然而，长期集约化养殖不可避免地导致近亲繁殖，进而引起种质退化与生长速率下降，制约产业可持续发展。全基因组关联分析（genome-wide association study, GWAS）已被广泛应用于解析草鱼生长、抗病和抗逆等经济性状的遗传基础，并结合标记辅助育种开展遗传改良。但现有研究主要集中于体重、体长和体高等直接反映经济效益的有限表型，对消化系统营养代谢在生长调控中的贡献关注不足。鱼类肠道形态与食性和生长密切相关，草食性鱼类通常具有相对较长的肠道，相对肠道长度（relative intestinal length, RIL）可反映摄食习性和营养利用特征。在人工配合饲料为主、水生植物为辅的养殖模式下，肠道长度（intestinal length, IL）和RIL可能成为评估生长性能的潜在补充表型，为GWAS提供更丰富的性状资源。基于此，研究人员开展了本项研究，旨在从基因组水平解析室内与自然养殖环境中草鱼幼鱼生长性状的遗传基础，评估IL作为生长补充性状的可行性，为草鱼分子标记辅助育种提供理论依据。该研究成果发表于《Animals》。
为开展研究，研究人员从浙江嘉兴长江四大家鱼养殖场获取亲本草鱼，通过体外受精获得同批孵化的幼鱼，分为室内养殖组（实验室培养桶）和自然环境组（室外土塘）各100尾，饲养约100天（2025年6月1日至9月7日）后随机采样。对背鳍区肌肉组织进行全基因组重测序（DNBSEQ-T7平台），经严格质量控制获得高质量SNPs；采用ADMIXTURE、主成分分析（principal component analysis, PCA）和系统发育树评估群体结构；运用EMMAX、GEMMA和rMVP三种GWAS模型进行关联分析，以混合线性模型校正群体结构和亲缘关系，并通过Benjamini-Hochberg错误发现率（false discovery rate, FDR）校正控制假阳性；基于显著SNP上下游100 kb区间，利用ANNOVAR进行候选基因注释和KEGG通路富集分析。
3.1 四种生长性状的统计
对室内组与自然组各100尾草鱼的表型统计显示，室内组BW、BL、BH、IL平均值分别为3.11±1.59 g、5.78±0.86 cm、1.2±0.25 cm和9.64±2.46 cm，RIL为1.66±0.29；自然组分别为6.24±5.37 g、6.71±1.59 cm、1.5±0.46 cm和12.07±3.95 cm，RIL为1.78±0.29。单因素方差分析显示两组间各性状差异均显著，其中IL的组间差异最为突出。表型相关性分析表明，四种性状两两间均呈显著正相关（Pearson相关系数0.855–0.939）。由于BW和BL显著偏离正态分布，全部性状经秩次逆正态变换（inverse normal transformation, INT）后用于后续GWAS。
3.2 测序数据、SNP发现与群体结构
共获得2080.3 Gb有效测序数据，平均Q20为99.54%，Q30为98.15%，GC含量为38.32%，比对率为99.62%–99.86%，参考基因组覆盖率为97.58%–98.42%，平均测序深度为9.91×–16.43×。经严格过滤后保留6,909,223个高置信度SNPs用于后续分析。群体结构分析显示，前两个主成分仅解释总方差的3.172%和2.783%（累计5.955%），系统发育树也表明200尾个体紧密聚为一簇，证实室内组与自然组间遗传分化极低，符合同一亲本家系的预期。
3.3 生长性状的GWAS
采用建议性全基因组显著阈值（P = 1/N，N为过滤后SNP数）结合FDR校正，并筛选至少在两个模型中重复检出的位点，最终基于EMMAX模型鉴定出95个候选显著SNPs，基因组膨胀因子λ介于1.144–1.298，表明模型拟合良好。其中，85个SNPs与BW显著关联，覆盖23条染色体，剔除20个多性状相关SNPs后余65个特异性SNPs，对应79个候选基因，KEGG富集于胰岛素/MAPK信号、钙信号、Hippo通路和自噬（mTOR）等，特征基因包括INSR、OCK1和CACNA1C。BL关联SNPs共10个，仅检出1个特异性SNP（Chr01_32275869），预测功能基因为CFAP58。BH关联SNPs共22个，含5个特异性SNPs，预测基因包括VPREB、CD179a、CD84、CD21和KIF4，富集于细胞粘附分子、膜运输、肌细胞骨架及Toll和Imd信号等通路。IL关联SNPs共12个，含4个特异性SNPs，候选基因包括EEF1D、CD276、MECP2和OXR1，涉及肽链延伸、细胞粘附分子、溶酶体功能及p53信号通路。
3.4 候选基因预测与功能注释
在95个显著SNPs上下游各100 kb区间内共鉴定118个候选基因。其中21个SNPs与多个生长性状相关：3个SNPs（Chr04_7212791、Chr09_28444185、Chr21_9415983）同时关联BW-BL-BH-IL四种性状，其候选基因分别为FLNC（肌发育与结构维持）、VWA8（骨骼发育）和GLUL（成骨分化）；6个SNPs关联三种性状；12个SNPs关联两种性状。17个候选基因映射至25条KEGG通路，涵盖代谢通路、细胞粘附分子、细胞因子-细胞因子受体互作及肌动蛋白细胞骨架调控等。与已报道的草鱼生长性状GWAS结果比较，未发现重叠的显著突变位点，但在1、2、10、14、17、22号染色体上检测到与BW相关的重复信号，BH相关重复信号集中于2、3、14、24号染色体。
讨论部分指出，表型分析表明养殖环境显著影响生长性状，尤其对IL的作用最为明显，但群体遗传结构分析显示两组间分化极低，可能与幼鱼同源和样本量有限有关。与已有研究未重叠的可能原因包括亲本遗传差异、养殖环境变异、分析方法差异以及性状处理方式不同。多性状关联SNPs的候选基因功能谱较单性状特异性SNPs更广泛，涉及肌肉发育、骨骼发育、免疫炎症、钙信号和应激抗性等关键生物学过程，符合多效性特征。研究结论翻译如下：在本研究中，研究人员对在不同饲养条件下饲养的两组草鱼进行了全基因组关联分析，以确定与四种生长性状相关的SNPs和候选基因。共鉴定出95个与四种生长性状密切相关的显著SNPs。其中，21个SNPs与多个生长性状相关，涉及肌生成、骨骼发育、炎性免疫应答、钙信号和应激抗性等许多重要生物学过程。值得注意的是，12个SNPs与肠道长度（IL）相关，包括8个多性状相关SNPs和4个IL特异性SNPs。这一观察结果初步证明IL可作为生长性能的潜在补充表型，但所鉴定SNPs的特征仍需进一步探索。总之，研究结果进一步丰富了草鱼分子标记辅助育种研究的理论基础和遗传背景。
