长江所在中华鳖性逆转机制解析方面取得重要进展-中国水产科学研究院

长江所在中华鳖性逆转机制解析方面取得重要进展

2022-03-30 08:44:24 来源：长江水产研究所

日前，中国水产科学研究院长江水产研究所水产动物种质资源与遗传育种团队在中华鳖性逆转机制解析方面取得重要进展。团队围绕中华鳖性逆转过程，通过Direct RNA全长转录组和二代转录组进行分析，揭示了RNA甲基化、small RNA等在性逆转过程中发挥着重要作用。

团队前期利用外源激素雌二醇和甲基睾酮获得了性逆转伪雌性和伪雄性个体，并建立了中华鳖性别特异性分子标记方法。在对中华鳖性逆转过程研究中发现，表观遗传发挥着不可或缺的作用。RNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰，在调节基因表达以及与转录本的编辑、稳定性和降解相关的过程中起着重要作用。Direct RNA全长转录组发现可变剪切数目和RNA甲基化（m5C和m6A）状态在性逆转过程中发生了显著变化。相对于雄性个体，伪雌性个体可变剪切数目增多，RNA甲基化位点数目在CDS区域减少，3‘UTR区域增多；与雌性个体相比，伪雄性个体可变剪切数目减少，RNA甲基化位点数目在CDS区域增多，3‘UTR区域减少。与性别分化相关的甲基化差异基因定位到中华鳖不同的染色体上，m6A甲基化差异验证发现ODF2、PACS2、AK1和UBE2O等基因的m6A甲基化水平发生了显著变化，参与调控了中华鳖的性逆转过程(Zhou et al., Frontiers in cell and developmental biology, 2022)。

图1 RNA甲基化在中华鳖性逆转过程中的作用机制研究

团队在对雌性、雄性和伪雌三种不同类型中华鳖性腺转录组分析发现SOX家族基因在性逆转过程中发挥着重要作用。在发生差异的SOX家族基因中，包含3个雄性特异基因（SOX9，SOX12，SOX30）和3个雌性特异基因（SOX3，SOX11，SOX17）。其中雄性个体性腺中的SOX3在雌二醇处理后显著上调，SOX8和SOX9显著下调，显示SOX家族基因与中华鳖的性逆转过程密切相关 (Wang et al., Biology, 2022)。

图2 转录组学分析中华鳖性逆转过程中的变化

团队通过对比不同类型中华鳖性腺组织中的small RNA的分布，发现性逆转伪雌性个体中miRNA的数量明显增多。预测得到12个与卵巢发育相关的miRNA，其中miR-25a-5p、miR-202-5p和miR-96-5p等miRNA与早期性腺分化、卵巢发育等重要的生物学过程存在直接或间接的靶向关系 (Zhou et al., Genes, 2021)。

图3 Small RNA在中华鳖性逆转过程中的重要作用

中华鳖是我国重要的水生经济动物，2020年鳖类产量达到32.5万吨，产值高达200亿元以上，市场需求旺盛。与龟类不同，中华鳖的性别决定类型属于遗传性别决定型ZW/ZZ，具有典型的雌雄异速生长二态性，雄性个体生长速度更快，经济价值更高。因此，深入研究中华鳖的性逆转过程，对于开展全雄中华鳖育种具有重要意义，也有助于中华鳖养殖业高质量的发展。

相关研究成果分别在《Frontiers in cell and developmental biology》（JCR1区，IF 6.684）、《Biology》（JCR1区，IF 5.079）、《Genes》等杂志上发表。

上述研究工作得到了中国水产科学研究院基本科研业务费（2020TD33）、国家淡水水产种质资源库（FGRC18537）等项目的资助。团队成员周同、王昱斌分别为第一作者，邹桂伟研究员和梁宏伟研究员为通讯作者。