性別決定與分化是生命科學(xué)領(lǐng)域的熱門命題之一。魚類具有性別決定方式多樣、性別分化過程可塑等特點(diǎn)，眾多科學(xué)家以低等脊椎動(dòng)物的硬骨魚類作為實(shí)驗(yàn)材料，研究脊椎動(dòng)物的性別決定與分化。通常，魚類的性別決定與分化是遺傳因素和環(huán)境因子協(xié)同作用的結(jié)果，其中，群體社會(huì)行為則是具有階級(jí)屬性的群居型魚類的主要性別調(diào)控因子。迄今，有關(guān)社會(huì)行為與魚類性別分化的關(guān)系研究多見于繁殖生態(tài)學(xué)方面的描述，至于細(xì)胞和分子水平的過程與機(jī)制研究鮮有報(bào)道。眾所周知，海葵魚（俗稱小丑魚）是珊瑚礁群居型魚類的典型代表，其性腺發(fā)育受群體社會(huì)等級(jí)的嚴(yán)格控制，是研究社會(huì)行為與性別分化關(guān)系的優(yōu)良模型。此外，開展海葵魚性別調(diào)控機(jī)制的研究也將為海水觀賞魚類增養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展提供理論依據(jù)。

中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所漁業(yè)資源分子生態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)與廈門大學(xué)魚類生態(tài)與多樣性保護(hù)團(tuán)隊(duì)合作，以海葵魚代表種——克氏雙鋸魚（Amphiprion clarkii）（俗稱雙帶小丑魚）為研究模型，解析了社會(huì)控制模式下海葵魚性別決定與分化的分子調(diào)控機(jī)制。研究成果以“Transcriptome Profiling and Expression Localization of Key Sex-Related Genes in a Socially-Controlled Hermaphroditic Clownfish,Amphiprion clarkii”為題發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊International Journal of Molecular Sciences。

研究團(tuán)隊(duì)培育構(gòu)建了具有穩(wěn)定等級(jí)結(jié)構(gòu)的海葵魚社會(huì)群體，比較分析了未分化（NG）、雄性（MG）和雌性（FG）三種性別類型個(gè)體的性腺組織學(xué)特征和轉(zhuǎn)錄組表達(dá)譜差異，發(fā)現(xiàn)未分化個(gè)體與雄性個(gè)體的組織學(xué)特征和基因表達(dá)模式呈現(xiàn)出高度的相似性，而與雌性個(gè)體相差甚遠(yuǎn)，這與其性腺發(fā)育時(shí)序相一致，也體現(xiàn)了表型、基因型和功能的一致性（圖1）。挖掘到數(shù)個(gè)參與海葵魚性腺發(fā)育的候選基因，確定了以cyp19a1a為核心的類固醇生成通路在卵巢發(fā)育和維持過程中發(fā)揮著重要作用，而Amh和sox8可能是調(diào)控精巢組織發(fā)育的潛在關(guān)鍵因子。通過熒光原位雜交技術(shù)對(duì)關(guān)鍵基因的表達(dá)定位分析，證明了dmrt1在海葵魚中的表達(dá)模式不同于其他硬骨魚類，可能在精巢和卵巢組織的早期發(fā)育過程中均發(fā)揮一定促進(jìn)作用（圖2）。

該項(xiàng)研究不僅豐富了對(duì)海葵魚性別分化信號(hào)通路的認(rèn)識(shí)，也可為海葵魚生殖調(diào)控和人工繁育技術(shù)的研發(fā)提供重要參考。

圖1 未分化、雄性和雌性個(gè)體的性腺組織學(xué)結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)錄組表達(dá)譜特征

圖2 性別發(fā)育候選基因篩選及表達(dá)定位分析

該項(xiàng)研究得到了國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-47）的資助，王煥博士為第一作者，崗位科學(xué)家柳淑芳研究員和廈門大學(xué)丁少雄教授為共同通訊作者。

相關(guān)成果及鏈接如下：

Wang, H.; Qu, M.; Tang, W.; Liu, S.*; Ding, S*. Transcriptome Profiling and Expression Localization of Key Sex-Related Genes in a Socially-Controlled Hermaphroditic Clownfish,Amphiprion clarkii. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 9085.