本研究的主要作者包括Zheng-Jun Pan、Xi-Yin Li、Feng-Jian Zhou、Xiao-Gang Qiang和Jian-Fang Gui。研究机构包括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、淮阴师范学院生命科学学院以及淮安市渔业研究所。该研究于2015年5月17日发表在《Marine Biotechnology》期刊上。

学术背景

鱼类性别决定机制的研究是开发性别控制育种技术的第一步。Pseudobagrus ussuriensis（乌苏里拟鲿）是鲿科（Bagridae）中的一种鲿鱼，其雄性和雌性之间存在显著的体型差异，雄性体型约为雌性的三倍。然而，该物种的性别决定机制此前尚未明确。本研究旨在通过分子生物学手段揭示乌苏里拟鲿的性别决定机制，为性别控制育种提供理论基础。

研究流程

研究流程主要包括以下几个步骤： 1. 样本采集与DNA提取：从淮安市渔业研究所采集了45只雄性和45只雌性乌苏里拟鲿的人工养殖个体，并从江苏省洪泽湖采集了野生个体。从尾鳍中提取基因组DNA，并使用DNA提取试剂盒进行纯化。 2. AFLP分析：使用AFLP（扩增片段长度多态性）技术筛选性别特异性DNA片段。首先，用EcoRI和MseI限制性内切酶消化基因组DNA，连接适配器后进行预扩增和选择性扩增。通过银染法检测扩增产物，筛选出性别特异性片段。 3. 基因组步移与序列分析：对筛选出的性别特异性片段进行基因组步移（genome walking），获得其侧翼序列。通过多次测序和序列比对，鉴定出雄性特异性序列和雌性相关序列。 4. 性别特异性标记设计：根据序列差异设计性别特异性引物，包括雄性特异性引物、雄性和雌性共享引物以及雌性相关引物。使用这些引物进行PCR扩增，验证其在性别鉴定中的有效性。 5. 性别决定系统验证：通过PCR扩增和剂量关联分析，验证乌苏里拟鲿的性别决定系统为雄性异型配子（XY）和雌性同型配子（XX）系统。

主要结果

1. AFLP筛选：通过256个AFLP引物组合筛选出6个性别特异性片段，其中最长的一个412 bp片段仅在雄性个体中扩增出来。
2. 基因组步移与序列分析：通过基因组步移获得了10,569 bp的雄性特异性序列和10,365 bp的雌性相关序列。两者之间的核苷酸一致性为96.35%，但在一个650 bp的高差异区域中，核苷酸一致性仅为70.26%。
3. 性别特异性标记设计：根据序列差异设计了三个引物对，包括雄性特异性引物、雄性和雌性共享引物以及雌性相关引物。PCR扩增结果显示，雄性特异性引物仅在雄性个体中扩增出473 bp片段，而雄性和雌性共享引物在雄性个体中扩增出471 bp和300 bp两个片段，在雌性个体中仅扩增出300 bp片段。
4. 性别决定系统验证：剂量关联分析显示，雌性个体中的雌性相关片段剂量高于雄性个体，进一步验证了乌苏里拟鲿的性别决定系统为雄性异型配子（XY）和雌性同型配子（XX）系统。

结论

本研究首次通过AFLP技术和基因组步移方法，揭示了乌苏里拟鲿的性别决定机制为雄性异型配子（XY）和雌性同型配子（XX）系统。这一发现不仅丰富了鱼类性别决定机制的理论知识，还为乌苏里拟鲿的性别控制育种提供了重要的分子标记。

研究亮点

1. 重要发现：首次揭示了乌苏里拟鲿的性别决定机制为雄性异型配子（XY）和雌性同型配子（XX）系统。
2. 方法创新：结合AFLP技术和基因组步移方法，成功鉴定了性别特异性序列并设计了性别特异性标记。
3. 应用价值：为乌苏里拟鲿的性别控制育种提供了分子标记，有助于提高养殖效率和经济效益。

其他有价值的内容

本研究还探讨了鱼类性别染色体的进化特点，指出鱼类性别染色体通常处于进化早期阶段，遗传分化是逐步进行的。这一观点为理解鱼类性别决定机制的多样性提供了新的视角。