基于DNA甲基化表观遗传时钟准确预测大西洋无须鳕年龄

《Scientific Reports》：Building an ‘epigenetic clock’: utilizing whole genome DNA methylation patterns to predict age in haddock, Melanogrammus aeglefinus

摘要

基于年龄的种群模型是估算种群规模并提出可持续捕捞建议的标准方法，对有效的渔业管理至关重要。传统的通过耳石（耳石上的生长轮）计数进行定年方法费时费力，具有致死性，且对于长寿鱼类可能不够准确。本研究提出了一种准确、非致死性的表观遗传时钟方法，用于预测大西洋无须鳕（Melanogrammus aeglefinus）的年龄，该物种是大西洋北部最具商业价值的渔业资源之一。研究团队于2022年秋季和2023年春季在乔治斯浅滩-缅因湾区域的底拖网调查中采集了胸鳍组织样本（n = 140个个体），并进行全基因组亚硫酸氢盐测序以测定CpG位点的DNA甲基化水平。采用三步建模方法筛选出最具年龄预测能力的位点：首先以体长和性别为随机因子建立贝叶斯广义线性混合模型，随后采用70/30训练-测试划分的弹性网络回归模型进行筛选。最终模型使用109个位点预测年龄，平均绝对误差为0.17年。低甲基化和高甲基化的年龄预测位点遍布全基因组，且在功能上与发育、免疫、转录调控和信号转导相关的基因内区域富集。本研究为渔业管理提供了一种准确、经济高效且可扩展的表观遗传工具，用于预测大西洋无须鳕的年龄。