近日，Cell子刊iScience在線刊發(fā)海洋所李軍研究組與劉靜研究組合作完成的題為“Chromosome-level Genome Reveals the Origin of Neo-Y Chromosome in the Male Barred knifejaw Oplegnathus fasciatus”的研究論文。該研究首次從全基因組層面證實條石鯛雄魚存在染色體融合現(xiàn)象，解決了雄魚異型染色體Y融合起源問題，為魚類異型染色融合演化及性別決定機制解析奠定了重要基礎(chǔ)。
條石鯛隸屬于石鯛科，該科包含7個種，其中條石鯛和斑石鯛主要分布在西太平洋海域，其它5種主要分布在印度洋海域。李軍研究組2008年率先構(gòu)建了條石鯛和斑石鯛苗種全人工繁育技術(shù)工藝，實現(xiàn)了條石鯛和斑石鯛苗種的規(guī)?；庇?，同時研發(fā)了工廠化和網(wǎng)箱相耦合的“陸海接力”養(yǎng)殖新模式，實現(xiàn)了條石鯛和斑石鯛的高效養(yǎng)殖，并獲得2015年海洋科學(xué)技術(shù)獎二等獎。目前，條石鯛和斑石鯛已成為我國網(wǎng)箱及工廠化養(yǎng)殖新對象，市場價格達(dá)到200元/公斤，養(yǎng)殖規(guī)模正逐年擴大。
研究人員通過前期染色體核型及帶型分析發(fā)現(xiàn)條石鯛和斑石鯛染色體系統(tǒng)存在一個共同特點：雄魚（2n=47）染色體較雌魚（2n=48）少一條，并且雄魚染色體中存在一條體型異常巨大的染色體，推測它們的性別決定類型可能為X1X1X2X2/X1X2Y。據(jù)已報道的文獻(xiàn)資料顯示，世界上具有復(fù)性性染色體系統(tǒng)的硬骨魚類有60余種，其中具有X1X1X2X2/X1X2Y系統(tǒng)的硬骨魚類有37種，絕大多數(shù)為具有養(yǎng)殖和漁業(yè)增殖價值的魚種。復(fù)性性染色體系統(tǒng)中異型染色體的起源及遺傳組成模式，是一個重要的演化生物學(xué)問題。
該研究綜合采用二代Illumina測序、三代PacBio測序和染色體構(gòu)象捕獲Hi-C技術(shù)，在國際上率先完成了條石鯛雌、雄染色體水平基因組組裝、注釋、雌雄基因組比較工作，獲得了條石鯛雌、雄個體染色體水平的高質(zhì)量基因組；繪制了雄魚異型染色體Y的基因組序列和功能基因組成圖譜，精確揭示異型染色體Y基因組大小為94.2Mb，包含3064個基因，其中Y染色體特有基因172個，涉及著絲粒組裝蛋白P(cenpp)、聯(lián)會復(fù)合體組裝蛋白(sycp1)、染色體傳遞保真度蛋白8(ctf8)等染色體組裝和有絲/減數(shù)分裂相關(guān)基因，特有基因為實現(xiàn)雄魚二態(tài)型精子（精子1型：22+X8+X10=24；精子II型：22+Y9=23）染色體的組裝及穩(wěn)定遺傳提供了保障?；谌旧w序列及功能基因同線性模塊分析，首次提出雄魚異型染色體Y起源于8號和10號染色體端著絲粒的斷裂融合，異型染色體Y存在顯著的染色體結(jié)構(gòu)變異（SV）?；谌蚪M信息解析條石鯛異型染色體融合起源是硬骨魚X1X1X2X2/X1X2Y系統(tǒng)研究的首例，為后續(xù)硬骨魚X1X2Y系統(tǒng)的形成模式及及演化動力研究提供了參考，同時也為條石鯛性別決定機制、抗病選育研究奠定了基礎(chǔ)。條石鯛雌魚研究結(jié)果發(fā)表在生物領(lǐng)域綜合性刊物GigaScience（5年平均IF=7.441），雌雄基因組比較及異型染色體Y融合起源研究發(fā)表在Cell子刊iScience。
條石鯛異型染色體Y融合起源
條石鯛異型染色體Y融合起源模式
中科院海洋大科學(xué)研究中心為文章第一完成單位，肖永雙副研究員和肖志忠研究員為文章共同第一作者，李軍研究員和劉靜研究員為文章共同通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委、山東省重點研發(fā)計劃、青島市創(chuàng)新源頭計劃等項目聯(lián)合資助。
論文目錄：
1、Yongshuang Xiao, Zhizhong Xiao, Daoyuan Ma, Jing Liu*, Jun Li*. (2019). Genome sequence of the barred knifejaw Oplegnathus fasciatus (Temminck & Schlegel, 1844): the first chromosome-level draft genome in the family Oplegnathidae. GigaScience, giz013, 1-8.
2、Yongshuang Xiao, Zhizhong Xiao, Daoyuan Ma, Chenxi Zhao, Lin Liu, Hao Wu, Wenchao Nie, Shijun Xiao*, Jing Liu* and Jun Li*, Angel Herrera-Ulloa. (2020). Chromosome-level Genome Reveals the Origin of Neo-Y Chromosome in the Male Barred knifejaw Oplegnathus fasciatus. iScience (Cell 子刊), DOI: 10.1016/j.isci.2020.101039.
論文鏈接：
1、https://academic.oup.com/gigascience/article/8/3/giz013/5305267
2、https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004220302236
