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作者及研究机构

本研究由巩高瑞、廖倩、孙瑞东、王忠卫、姜俊和梅洁共同完成，分别来自华中农业大学水产学院、湖北洪山实验室、中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室以及四川农业大学动物科技学院。该研究发表于《水产学报》（Journal of Fisheries of China）2024年第48卷第10期。

学术背景

本研究的主要科学领域为水产动物遗传育种与分子标记技术。瓦氏黄颡鱼（Pelteobagrus vachelli）和长吻鮠（Leiocassis longirostris）是鲿科（Bagridae）鱼类中具有重要经济价值的物种。由于两者的杂交后代与亲本在形态学上极为相似，传统方法难以准确区分，这给杂交育种和生产管理带来了困难。DNA分子标记技术因其快速、准确的特点，被广泛应用于物种鉴定。本研究旨在通过比较基因组学分析，开发一种能够高效区分瓦氏黄颡鱼、长吻鮠及其杂交种的分子标记，为杂交育种提供理论和技术支持。

研究流程

研究流程主要包括以下几个步骤：

1. 实验材料准备
   实验样本来自长江中下游和上游两个地区的群体。前期开发和筛选分子标记的样本包括20尾2龄瓦氏黄颡鱼和15尾3龄长吻鮠，杂交种样本为30尾1龄个体，由湖北省武汉市农业科学院水产研究所提供。群体验证的样本为30尾1龄个体，由四川农业大学动物科技学院提供。所有样本均通过解剖确认生理性别，并采集鳍条组织用于DNA提取和PCR验证。

2. 基因家族分析
   实验选取了14个物种的基因组数据，包括斑点雀鳝、亚洲龙鱼、大西洋鳕、红鳍东方鲀、大菱鲆、青鳉、尼罗罗非鱼、电鳗、胡鲇、低眼巨鲇、斑点叉尾鮰、南方大口鲇、瓦氏黄颡鱼和长吻鮠。通过基因家族鉴定和聚类分析，共鉴定到20,664个基因家族，其中1,202个为物种特有家族。瓦氏黄颡鱼和长吻鮠分别鉴定到8,380和8,889个多拷贝直系同源基因。

3. 系统发育树构建
   基于14个物种共有的3,616个单拷贝直系同源基因，使用最大似然法构建系统发育树，并结合化石证据估算物种分化时间。结果显示，瓦氏黄颡鱼与长吻鮠的分化时间约为370万年前，两者具有较近的亲缘关系。

4. 基因组共线性分析
   对瓦氏黄颡鱼和长吻鮠的基因组进行共线性分析，发现两者均具有26对染色体，且染色体一一对应，未观察到染色体融合现象，仅在染色体内部存在重排和倒位现象。

5. 引物设计与筛选
   基于比较基因组学分析，实验锁定到patj基因上的一段391 bp的插入/缺失（indel）区域，并设计引物pvll。该引物在瓦氏黄颡鱼中仅扩增出339 bp的条带，在长吻鮠中仅扩增出730 bp的条带，而在杂交种中可同时扩增出339 bp和730 bp的条带。

6. 引物验证
   通过PCR扩增和琼脂糖凝胶电泳检测，验证了引物pvll在不同群体中的有效性。结果表明，该引物能够准确区分瓦氏黄颡鱼、长吻鮠及其杂交种，且不受性别影响。

主要结果

1. 基因家族分析
   瓦氏黄颡鱼和长吻鮠分别鉴定到8,380和8,889个多拷贝直系同源基因，两者共享15,271个基因家族，占总数的85.8%。

2. 系统发育分析
   瓦氏黄颡鱼与长吻鮠的分化时间约为370万年前，两者与南方大口鲇的分化时间为5,240万年前。

3. 基因组共线性分析
   瓦氏黄颡鱼和长吻鮠的染色体数目均为26对，且染色体一一对应，未观察到染色体融合现象，仅在染色体内部存在重排和倒位现象。

4. 分子标记开发
   基于patj基因上的391 bp indel，设计引物pvll，该引物能够准确区分瓦氏黄颡鱼、长吻鮠及其杂交种。

结论

本研究通过比较基因组学分析，揭示了瓦氏黄颡鱼与长吻鮠的基因组特征和演化关系，并开发了一种能够高效区分两者的分子标记。该标记不仅为杂交育种提供了理论依据，还为水产养殖中的物种鉴定和生产管理提供了技术支持。

研究亮点

1. 重要发现
   本研究首次揭示了瓦氏黄颡鱼与长吻鮠的基因组共线性关系，并开发了一种基于patj基因indel的分子标记，能够高效区分两者及其杂交种。

2. 方法创新
   研究采用比较基因组学方法，结合系统发育分析和基因组共线性分析，为分子标记的开发提供了科学依据。

3. 应用价值
   该分子标记可广泛应用于水产养殖中的物种鉴定和杂交育种，具有重要的实践意义。

其他有价值的内容

本研究还验证了分子标记在不同群体中的有效性，表明该标记具有广泛适用性，为未来在更多地区和群体中的应用奠定了基础。

通过以上研究，本研究为瓦氏黄颡鱼与长吻鮠的杂交育种提供了重要的理论和技术支持，具有显著的学术价值和实践意义。