属间杂交中精巢维持生育能力的基因组与染色体结构研究

湖南师范大学刘少军院士领衔的团队，包括任力、曾燚妍、刘启智等研究人员在Science China Life Sciences发表的研究，揭示了杂交鱼在显著遗传分化下维持生育能力的分子机制。研究聚焦于团头鲂与翘嘴鲌的F₁杂交后代，这两种鲤科鱼类虽在约1274万年前分化，却能产生可育后代，为研究杂交如何影响生育能力提供了独特模型。

为探究这一现象，团队采用长读长测序和Hi-C技术，构建了两种正反杂交后代（BT和TB）的高质量基因组，基因组拼接质量分别达到13.26 Mb和12.40 Mb（contig N50）。通过精确分析，超过95%的基因组序列被锚定到48条假染色体上，BT达97.35%，TB为95.79%。8个杂交个体中共有193,978个结构变异（SVs），其中缺失（131,204个）占主导，这类事件揭示了来自双亲的亚基因组在杂交发生后的快速变化。

研究将基因分为三类：等位基因（两物种共有，功能保守）、孤儿基因（物种特异，具独特性）和精巢特异基因（与生殖密切相关）。结果显示，等位基因和精巢特异基因的结构变异较少，表明它们在维持精巢发育和生殖功能时受到严格的选择压力。相比之下，孤儿基因的变异较多，提示其在帮助杂交种适应新遗传环境方面具有重要作用。

通过分析肌肉、精巢、肠、肝、肾和脑六种组织器官的基因表达，研究发现杂交后代的肌肉组织表达模式更接近团头鲂，而翘嘴鲌来源的亚基因组（亚基因组T）表现出更多差异表达基因，显示双亲基因组贡献的不平衡。ATAC-seq技术进一步揭示，染色质开放性（控制基因表达的“开关”）总体稳定，仅2.82–4.90%的区域出现差异，主要集中在亚基因组T。Hi-C分析则表明，精巢特异基因所在的染色质区域保持稳定，为维持生育功能提供了保障。

刘少军院士表示：“这项研究揭示了杂交鱼如何平衡基因组稳定性和可塑性。等位基因和精巢特异基因保证生殖成功，孤儿基因促进适应新遗传环境，为鲤科鱼类及其他物种杂交的进化作用提供了见解。”

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